Türev Alma Kuralları
Türev alma kuralları, her seferinde limit tanımına dönmeden türev hesaplamayı sağlar. Kuvvet, çarpım ve bölüm kurallarının hepsi tanımdan ispatlanır.
Bu konuda ne öğreneceksin
- Sabit, kuvvet, sabitle çarpım, toplam ve fark kurallarını kullanarak türev alabilir
- Çarpım ve bölüm kurallarını uygulayarak türev hesaplayabilir
- Türev alma kurallarını limit tanımından yararlanarak ispatlayabilir
- Negatif ve rasyonel üslü ifadelerin türevini kuvvet kuralıyla bulabilir
- Verilen bir ifadede hangi kuralın kullanılacağına karar verebilir
Önce şunları çalış
Neden kurallara ihtiyaç var
Tanımdan türev almak her fonksiyon için işler, ama pratik değildir. gibi bir ifadenin türevini limit tanımıyla hesaplamak sayfalarca işlem demektir.
Aşağıdaki kuralların her biri tanımdan bir kez ispatlanır; sonrasında doğrudan kullanılır. Kuralların hepsi türevin bir limit olmasından ve limitin toplam, çarpım, bölüm özelliklerinden çıkar.
Bu bölümde ve , türevlenebilir fonksiyonları; bir sabiti gösterir.
Sabit fonksiyonun türevi
İspat. Sabit fonksiyonun her girdideki değeri aynıdır:
olduğu için ifadesi tanımlıdır ve sıfıra eşittir.
Geometrik olarak yatay bir doğrudur; eğimi her yerde sıfırdır.
Kuvvet kuralı
Bu kural yalnızca pozitif tam sayılar için değil, negatif ve rasyonel üsler için de geçerlidir.
pozitif tam sayı olduğunda ispat binom açılımıyla yapılır ve Türevin Tanımı konusunda verilmiştir. Diğer iki durum aşağıda ele alınıyor.
Negatif üs
pozitif tam sayı olmak üzere alınsın. Aşağıda ispatlanacak bölüm kuralı uygulanır:
Sonuç formülünün için yazılmış hâlidir. Kural bozulmaz.
Pratikte en çok karşılaşılan iki durum:
Rasyonel üs
için türev tanımdan hesaplanabilir. ve denirse olur. Küp farkı çarpanlarına ayrılır:
Bu ifade tanımda yerine konur:
için olur; payda üç eşit terime dönüşür:
Bu da için formülünün kendisidir.
Aynı yaklaşım için eşlenikle yapılır ve Türevin Tanımı konusunda verilmiştir. Kuralın her rasyonel üs için geçerli olduğunun genel ispatı kapalı türevi gerektirir ve ileri bir konudur; bu aşamada kural bu genellikte kullanılabilir.
Kök içeren ifadelerde izlenecek yol her zaman aynıdır: önce üslü biçime çevir, sonra kuralı uygula.
Sabitle çarpım kuralı
İspat. Tanım yazılır ve sabit çarpan limitin dışına alınır:
Toplam ve fark kuralı
İspat. Pay yeniden gruplanır:
Her iki limit de var olduğundan toplamın limiti limitlerin toplamına eşittir:
Bu üç kural birlikte, her polinomun türevini terim terim almayı mümkün kılar:
Çarpım kuralı
Bu kural sezgiye aykırıdır: çarpımın türevi, türevlerin çarpımı değildir.
İspat. Tanım yazılır:
Payda doğrudan bir sadeleşme yoktur. Bu yüzden paya, birbirini götüren bir çift terim eklenip çıkarılır:
İlk iki terimde , son iki terimde ortak çarpandır:
ye bölünür:
için limit alınır. İkinci ve dördüncü çarpanlar tanım gereği ve tir. Birinci çarpan için nun türevlenebilir olduğu, dolayısıyla sürekli olduğu kullanılır — bu, önceki konuda ispatlanmıştı:
Sonuç:
İspatın tek numarası, paya eklemektir. Toplamı sıfır olduğu için eşitlik bozulmaz, ama ifade iki tanınabilir fark bölümüne ayrılır.
Bölüm kuralı
İspat. Tanım yazılır ve paydaki iki kesir birleştirilir:
Paya, çarpım kuralındaki gibi bir çift terim eklenip çıkarılır:
İfade ye bölünür:
için olur (süreklilik) ve fark bölümleri türevlere gider:
Sıraya dikkat. Paydaki iki terim arasında çıkarma vardır; yer değiştirirlerse sonucun işareti ters döner. Hatırlamanın bir yolu şudur: türev önce paya gelir.
Hangi kural ne zaman
Bir ifadeye bakarken sorulacak ilk soru, "hangi kural" değil, "bu ifade sadeleşiyor mu" olmalıdır.
Bu ifadeye bölüm kuralı uygulanabilir ve doğru sonuç çıkar. Ama önce sadeleştirilirse iş çok kısalır:
Aynı mantık çarpım için de geçerlidir. ifadesinde çarpım kuralı da işler, açıp toplam kuralı kullanmak da. İkincisi genelde daha az hata verir.
Kural seçimi için pratik sıra:
- İfade sadeleşiyor mu? Sadeleştir.
- Terimlerin toplamı mı? Terim terim türev al.
- Kısa bir çarpım mı? Açmak kolaysa aç, değilse çarpım kuralı.
- Sadeleşmeyen bir bölüm mü? Bölüm kuralı.
Çözümlü örnekler
- 1Zorluk 2/5
fonksiyonunun türevini bulun.
İfade terimlerin toplamı biçimindedir; toplam ve fark kuralı gereği terim terim türev alınır.
Birinci terim. Sabitle çarpım ve kuvvet kuralı birlikte kullanılır:
İkinci terim. İşaret korunur:
Üçüncü terim. in türevi dir:
Dördüncü terim. Sabitin türevi sıfırdır:
Terimler toplanır:
- 2Zorluk 3/5
fonksiyonunun türevini bulun.
Kuvvet kuralını uygulayabilmek için her iki terim önce üslü biçime çevrilir:
Birinci terim. Üs bir azaltılır: olur.
İkinci terim. Üs bir azaltılır: olur.
Toplanır:
Sonuç kök ve kesir biçiminde yazılır:
Kontrol. için bulunur.
- 3Zorluk 3/5
fonksiyonunun türevini çarpım kuralıyla bulun ve sonucu ifadeyi açarak doğrulayın.
Çarpım kuralı ile. Çarpanlar ayrılır:
Kural uygulanır:
Birinci terim açılır:
İkinci terim açılır:
Toplanır:
Doğrulama — açarak. Önce çarpım açılır:
Terim terim türev alınır:
İki yol aynı sonucu verdi.
- 4Zorluk 3/5
fonksiyonunun türevini bulun.
Pay ve payda ayrı ayrı adlandırılır:
Bölüm kuralı yazılır. Türev önce paya gelir:
Pay açılır. Birinci terim:
İkinci terim — çıkarma olduğu için işaretlere dikkat edilir:
Sonuç:
Payda hiçbir zaman açılmaz; kare biçiminde bırakılır.
Kontrol. için bulunur.
- 5Zorluk 4/5
fonksiyonunun türevini iki farklı yolla bulun.
Yol 1 — Önce sadeleştirerek. Payın her terimi e bölünür:
Terim terim türev alınır:
Yol 2 — Bölüm kuralıyla. Sadeleştirme yapılmadan devam edilirse:
Pay açılır:
Sadeleştirilir:
Karşılaştırma. İki yol da verir. Birinci yol üç satır, ikincisi sekiz satır sürdü. Bir ifadeye bakarken önce sadeleşip sadeleşmediğine bakmak, kural seçmekten daha önemlidir.
Sık yapılan hatalar
Çarpımın türevini türevlerin çarpımı sanmak
Hata: yazılır.
Neden yanlış: Basit bir sayısal kontrol bunu çürütür. , alınsın. Sol taraf tir, sağ taraf ise dir. .
Doğrusu: . İki terimlidir ve her terimde bir fonksiyon türevsiz kalır.
Bölüm kuralında payın sırasını ters yazmak
Hata: yazılır.
Neden yanlış: Payda çıkarma vardır; terimlerin yeri değişince sonuç ile çarpılmış olur. Cevap her adımda doğru işlenmiş olsa bile ters işaretli çıkar.
Doğrusu: Türev önce paya gelir: .
Negatif üste kuvvet kuralını yanlış uygulamak
Hata: yazılır — üs sanki paydada kalıyormuş gibi işlem yapılır.
Neden yanlış: Kuvvet kuralı üssü bir azaltır, üsse bölmez. Negatif üste ün bir azalması tür, değil.
Doğrusu: Önce üslü biçime çevrilir: . Sonra kural uygulanır: .
Kökü üslü biçime çevirmeden türev almaya çalışmak
Hata: ya da gibi ifadelerde kuvvet kuralı doğrudan uygulanmaya çalışılır.
Neden yanlış: Kuvvet kuralı biçimindeki bir ifade için yazılmıştır. Kök işareti duruyorken nin ne olduğu görünmez.
Doğrusu: Önce çevrilir: , , . Sonra kural uygulanır.
Sadeleşen ifadede doğrudan bölüm kuralına gitmek
Hata: ifadesinde hemen bölüm kuralı kurulur.
Neden yanlış: Yanlış değildir, ama gereksiz uzundur; dördüncü dereceden bir payda ile uğraşmak hata olasılığını artırır.
Doğrusu: Önce sadeleştirilir: . Türev doğrudan dir.
Formül kartı
Kök–üs çevrimleri: , , ,
Alıştırma soruları
Bu konunun soru bankasında 38 alıştırma var. Öğretmenin ödev olarak atadığında panelinde tek tek açılır, çözümleriyle birlikte.
Bu konuyu birebir çalış
Takıldığın yeri bir öğretmenle aynı tahtada çözmek, tek başına tekrar etmekten hızlıdır.
Özel ders al