Differenciálszámítás. Lokális szélsőérték: Az f(x) függvénynek az x 0 helyen lokális szélsőértéke

Hasonló dokumentumok
Egy látószög - feladat

Matematika A1a - Analízis elméleti kérdései

Függvények vizsgálata

VI. Deriválható függvények tulajdonságai

Differenciálgeometria feladatok

Figyelem, próbálja önállóan megoldani, csak ellenőrzésre használja a következő oldalak megoldásait!

1. feladat Oldja meg a valós számok halmazán a következő egyenletet: 3. x log3 2

11. évfolyam feladatsorának megoldásai

Az integrálszámítás néhány alkalmazása

a b a leghosszabb. A lapátlók által meghatározott háromszögben ezzel szemben lesz a

Határozzuk meg, hogy a következő függvényeknek van-e és hol zérushelye, továbbá helyi szélsőértéke és abszolút szélsőértéke (

OPTIMALIZÁLÁS LAGRANGE-FÉLE MULTIPLIKÁTOR SEGÍTSÉGÉVEL

f függvény bijektív, ha injektív és szürjektív is (azaz minden képhalmazbeli elemnek pontosan egy ısképe van)

Heves Megyei Középiskolák Palotás József és Kertész Andor Matematikai Emlékversenye évfolyam (a feladatok megoldása)

Minta feladatsor I. rész

Többváltozós analízis gyakorlat

Függvény differenciálás összefoglalás

Tehát a lejtő hossza 90 méter. Hegyesszögek szögfüggvényei. Feladat: Megoldás: α = 30 h = 45 m s =? s = 2h = 2 45m s = 90m

IX. A TRIGONOMETRIA ALKALMAZÁSA A GEOMETRIÁBAN

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI október 25. KÖZÉPSZINT I.

Tartalomjegyzék Bevezető feladatok Taylor polinom Bevezető feladatok Taylor polinomok...

Kalkulus I. NÉV: Határozzuk meg a következő határértékeket: 8pt

4. fejezet. Egyváltozós valós függvények deriválása Differenciálás a definícióval

2. Házi feladat és megoldása (DE, KTK, 2014/2015 tanév első félév)

Tehetetlenségi nyomatékok

Szinusz- és koszinusztétel

FELVÉTELI VIZSGA, július 15.

Szélsőérték feladatok megoldása

A gyakorlatok anyaga

10. Differenciálszámítás

1. Monotonitas, konvexitas

= x + 1. (x 3)(x + 3) D f = R, lim. x 2. = lim. x 4

Egy szép és jó ábra csodákra képes. Az alábbi 1. ábrát [ 1 ] - ben találtuk; talán már máskor is hivatkoztunk rá.

f (ξ i ) (x i x i 1 )

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Az ABCD köré írható kör egyenlete: ( x- 3) + ( y- 5) = 85. ahol O az origó. OB(; 912). Legyen y = 0, egyenletrendszer gyökei adják.

5. Logaritmus. I. Nulladik ZH-ban láttuk: 125 -öt kapjunk. A 3 5 -nek a 3. hatványa 5, log. x Mennyi a log kifejezés értéke?

n 2 2n), (ii) lim Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás, (ii) 3 t 2 2t dt,

Exponenciális és logaritmikus egyenletek, egyenletrendszerek, egyenlôtlenségek

HÁZI FELADATOK. 1. félév. 1. konferencia A lineáris algebra alapjai

1. MECHANIKA-MOZGÁSTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.) Matematikai összefoglaló

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Exponenciális és Logaritmusos feladatok

8n 5 n, Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás,

= n 2 = x 2 dx = 3c 2 ( 1 ( 4)). = π 13.1

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Síkgeometria

Síkgeometria 12. évfolyam. Szögek, szögpárok és fajtáik

Középiskolás leszek! matematika. 13. feladatsor

Gyökvonás. Hatvány, gyök, logaritmus áttekintés

5. A logaritmus fogalma, a logaritmus azonosságai

II. A számtani és mértani közép közötti összefüggés

Második zárthelyi dolgozat megoldásai biomatematikából * A verzió

Határozott integrál. Newton -Leibniz szabály. alkalmazások. improprius integrál

9. Trigonometria. I. Nulladik ZH-ban láttuk: 1. Tegye nagyság szerint növekvő sorrendbe az alábbi értékeket! Megoldás:

9. Exponenciális és logaritmusos egyenletek, egyenlőtlenségek

A 2013/2014. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első forduló MATEMATIKA I. KATEGÓRIA (SZAKKÖZÉPISKOLA) Javítási-értékelési útmutató

Kalkulus II. Beugró kérdések és válaszok 2012/2013 as tanév II. félév

Els gyakorlat. vagy más jelöléssel

1. MECHANIKA-MOZGÁSTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.) Matematikai összefoglaló

1. Folytonosság. 1. (A) Igaz-e, hogy ha D(f) = R, f folytonos és periodikus, akkor f korlátos és van maximuma és minimuma?

10. tétel Függvények lokális és globális tulajdonságai. A differenciálszámítás alkalmazása

Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás, x x 2 dx = arctg x + C = arcctgx + C,

Teljes függvényvizsgálat példafeladatok

Molnár Bence. 1.Tétel: Intervallumon értelmezett folytonos függvény értékkészlete intervallum. 0,ami ellentmondás uis. f (x n ) f (y n ) ε > 0

VIII. Függvények tanulmányozása

4. Hatványozás, gyökvonás

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások. alapfüggvény (ábrán: fekete)

Térbeli pont helyzetének és elmozdulásának meghatározásáról - I.

8. feladatsor. Kisérettségi feladatsorok matematikából. 8. feladatsor. I. rész

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória

MATEMATIKA FELADATLAP a 8. évfolyamosok számára

Laplace-transzformáció. Vajda István február 26.

Óravázlatok: Matematika 2. Tartományintegrálok

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

MATEMATIKA 9. osztály I. HALMAZOK. Számegyenesek, intervallumok

Matematika érettségi 2015 május 5

f x 1 1, x 2 1. Mivel > 0 lehetséges minimum. > 0, így f-nek az x 2 helyen minimuma van.

Végeredmények, emelt szintû feladatok részletes megoldása

Vektorok. Vektoron irányított szakaszt értünk.

Ellenállás mérés hídmódszerrel

Improprius integrálás

Kisérettségi feladatsorok matematikából

Feladatok a levelező tagozat Gazdasági matematika I. tárgyához. Halmazelmélet

9. HATÁROZATLAN INTEGRÁL

Kalkulus S af ar Orsolya F uggv enyek S af ar Orsolya Kalkulus

A VI. FEKETE MIHÁLY EMLÉKVERSENY

Kalkulus I. gyakorlat Fizika BSc I/1.

Analízis II. harmadik, javított kiadás

II. rész. Valós függvények

I. A négyzetgyökvonás

Néhány szó a mátrixokról

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011 Matematika I. kategória (SZAKKÖZÉPISKOLA) Az 1. forduló feladatainak megoldása

EGYENESFOGÚ HENGERESKERÉK GEOMETRIAI REKONSTRUKCIÓJA 4. jegyzőkönyv

Az egyenlőtlenség mindkét oldalát szorozzuk meg 4 16-al:

4. előadás: A vetületek általános elmélete

Néhány egyszerű tétel kontytetőre

Függvények ábrázolása, jellemzése II. Alapfüggvények jellemzői

Egyenes mert nincs se kezdő se végpontja

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK EMELT SZINT Bizonyítások

Átírás:

Differenciálszámítás Lokális növekedés (illetve csökkenés): H z f() függvény deriváltj z 0 helyen pozitív: f () > 0 (illetve negtív: f () < 0), kkor z f() függvény z 0 helyen növekvően (illetve csökkenően) hld át. H f() z [, b] intervllumon differenciálhtó függvény és z intervllum minden pontjábn teljesül, hogy f () > 0, kkor f() szigorún monoton növekvő; f () 0, kkor f() monoton növekvő; f () < 0, kkor f() szigorún monoton csökkenő; f () 0, kkor f() monoton csökkenő. Lokális szélsőérték: Az f() függvénynek z 0 helyen lokális szélsőértéke vn, h f ( 0 ) = 0, de f ( 0 ) 0 (illetve h mgsbb rendű deriváltk eltűnnek, kkor z első el nem tűnő derivált páros rendű: f (n) ( 0 ) 0). Lokális mimum esetén f ( 0 ) = 0, de f ( 0 ) < 0 (illetve f (n) ( 0 ) < 0). Lokális minimum esetén f ( 0 ) = 0, de f ( 0 ) > 0 (illetve f (n) ( 0 ) > 0). Infleiós pont: Az f() függvénynek z 0 helyen infleiós pontj vn, h f ( 0 ) = 0, de f ( 0 ) 0 (illetve h mgsbb rendű deriváltk eltűnnek, kkor z első el nem tűnő derivált pártln rendű: f (n+) ( 0 ) 0); ekkor ugynis f () z 0 helyen előjelet vált. Konveitás, konkávitás: Az f() függvény lulról konve, h f () monoton növekszik, zz h f () 0. Az f() függvény lulról konkáv, h f () monoton csökken, zz h f () 0. Görbület: Az f() függvény görbülete: r = f () { + [f ()] } 3/ Prméteres megdás esetén: r = ẋÿ ẍẏ {ẋ + ẏ } 3/

Szöveges szélsőérték-számítási példák: ) Htározzuk meg z sugrú körbe írt legngyobb területű derékszögű négyszöget (tégllpot)! m Jelölje tégllp két szomszédos oldlát és m. Ekkor tégllp területe: T = m. A tégllp átlój éppen kör átmérőjével () egyezik meg, így Pitgorsz-tétel értelmében +m = 4. Innen m = 4, miből m-et kifejezve és terület képletébe beírv területnek csk -től függő képletét kpjuk: T() = 4. A terület mimumát keresve lederiváljuk zt: dt() d = 4 4 Szélsőérték ott lehet, hol derivált null: 4 4 4 = 0 4 = = ± 4 = 0 Mivel tégllp egyik oldl, így csk pozitív megoldás lehetséges: = =, hol lehetséges, hogy szélsőértéke vn T() függvénynek. Ezt

második deriváltból láthtjuk: d T() d = 4 4 + 3 4 4 Közös nevezőre hozv láthtjuk, hogy nevező mindig pozitív: 4 = = m > 0, számláló pedig negtív, így d T() d mindig negtív, tehát vlóbn szélsőérték vn, mi mimum. ) Htározzuk meg z sugrú kör szeletébe írt legngyobb területű derékszögű négyszöget, h szelethez trtozó középponti szög α! m α β m = cos β cos α = (cos β cos α) = sin β T = m = sinβ(cos β cos α) dt dβ = [cos β(cos β cos α) sinβ sin β] = (cos β sin β cos α cos β) cos β sin β cos α cos β = 0 = cos β cos α cos β = cos β = cos α ± cos α + 8 4 Csk + előjelnek vn értelme, továbbá geometrii viszonyokból látszik, hogy mimum lép fel. 3) Htározzuk meg z sugrú gömbbe írt legngyobb térfogtú hengert! A gömb meridiánmetszete: 3

m r 4r + m = 4 m = r r = 4 m 4 V = r πm V (r) = r π r V (m) = 4 m πm = πm m3 4 4 π (A V (m) előállítás zért előnyősebb, mint V (r), mert könnyebb lesz deriválni.) dv (m) dm = π 3m 4 π = 0 = m = 4 3 = m = = r = 3 3 A második derivált: d V (m) dm = 6m 4 Ekkor V m = 3 π 3 = 3 π 4 3 3. < 0, tehát vlóbn mimum lép fel. 4) Htározzuk meg z sugrú gömbbe írt legmgyobb térfogtú forgáskúpot! 4

m O r r = m = + v = r π m 3 V () = ( ) π + = π ( 3 + + 3) 3 3 V () = π ( 3 + ) = 0 3, = ± 4 + 6 = m = 4 3 = r = = 3 9 = 3 ez nem jó megoldás geometrii jelentés mitt A második derivált: V () = π/3( 6 ) = 4π/3 < 0, tehát vlóbn mimum lép fel ennél z értéknél. Ekkor V m = 8 9 π 4 9 = 3 8 π. 5) Htározzuk meg z literes, felül nyitott legkisebb felszínű hengert! 5

m r V = r πm = dm 3 = m = r π F = rπm + r π F(r) = r + r π F (r) = + rπ = 0 = r = r 3 = m = π 3 π A második derivált: F (r) = 4r r 4 + π = 6π > 0, tehát vlóbn minimum lép fel ezen z r helyen. Ekkor F min = 3 3 π. 6) Egyenlő szélességű deszkákból cstornát készítünk. Az oldlflk milyen hjlásszöge mellett lesz cstorn keresztmetszete mimális? d d d α 6

A keresztmetszet területe: d/ + d/ + d cos α T(α) = d sin α = d ( + cos α)sin α T (α) = d (cos α + cos α sin α) = d (cos α + cos α ) = 0 cos α, = ± + 8 4 = { ez nem lehet megoldás. Tehát α = 60. Ennél z értéknél második derivált: T (α) = d ( sin α 4 cos α sin α) < 0, tehát vlóbn mimum lép fel. 7) Htározzuk meg dott h lkotójú legngyobb térfogtú kúpot! m α h r r = h sin α, m = h cos α V (α) = 3 r πm = π 3 h3 sin α cos α V (α) = π 3 h3 (sin α cos α sin 3 α) = π 3 h3 sin α(cos α sin α) = 0 cos α sin α = (cos α + sin α sin α) sin α = 3sin α = 0 sin α = 3 ; cos α = 3 A második derivált: V (α) = π 3 h3 ( 6sin α cos α) < 0, tehát vlóbn mimum lép fel. Ekkor r = h 3, m = h 3 = V m = π 3 h3 3 3 = π 9 3 h3 7

8) Egy szélességű cstornából derékszögben kinyúlik egy h szélességű cstorn. A cstornák fliegyenes vonlúk. Htározzuk meg zon gerend legngyobb hosszát, mely z egyik cstornából átúsztthtó másik cstornáb! b α A Keressük z α szöget, melynél A pontbn illeszkedő egyenes szksz hossz legkisebb. Ez leghosszbb átúsztthtó gerend hosszát dj. l(α) = sin α + b cos α l (α) = cos α sin α + bsin α cos α = cos3 α + bsin 3 α (sin α cos α) = 0 cos 3 α + bsin 3 α = 0 tg 3 α = b Minthogy így b cos α = b tgα = 3 b cos α = + tg α és + /3 b /3 = b/3 /3 + b /3 sin α = + ctg α és sin α = + /3 b = /3 /3 + b /3 /3 8

Ebből: l m = sinα + b cos α = /3 /3 + b /3 + b /3 /3 + b /3 = = ( /3 + b /3 ) /3 + b /3 = ( /3 + b /3 ) 3/ 9) Keressük meg z y = 8 prbolánk zt pontját, mely (6,0) ponttól legkisebb távolságr vn! y P (6,0) P f() = d = (6 ) + 8 f() = 36 + + 8 = 4 + 36 f () = 4 = 0 = = y = ± 6 = ±4 A második derivált: f () = > 0, tehát minden esetben minimum dódik. Tehát két keresett pont: P (,4) és P (, 4). 0) Feltételezve, hogy motoros hjó energifogysztás sebesség hrmdik htványávl egyenesen rányos, keressük meg leggzdságosbb óránkénti sebességet bbn z esetben, mikor hjó c km/ór sebességű vízsodrássl 9

szemben hld! Egy ór ltt hjó v c km utt tesz meg felfelé. Ezltt z energifogysztás E = v 3, hol =konstns rányossági tényező. A költséget z km megtételéhez felhsznált energiávl mérhetjük. A leggzdságosbb hjózás kkor, h z km út felfelé vló megtételéhez legkevesebb energi szükséges. Ezek szerint leggzdságosbb sebességet K = v3 v c költségfüggvény minimumát dó v sebesség szolgálttj. K (v) = 3v (v c) v 3 (v c) = 0 v (3v 3c v) = 0 = v = 3 c km/ór. ) Rjzoljunk egy α nyílásszögű körcikkbe egyenlőszárú háromszöget z ábrán láthtó helyzetben. Mekkoránk válsszuk háromszög lpját, hogy területe mimális legyen? R α R 0

= tgα = = tgα T() = (R ) = tgα(r ) T () = tgα(r ) = tgα(r ) = 0 = R = = R tgα A második derivált: T () = tgα < 0, tehát vlóbn mimum lép fel. Ekkor T m = R tgαr = R 4 tgα. ) Vlmely mennyiséget n-szer megmérünk. A mérési eredmények:,,..., n. A mennyiség vlódi értékének tekintjük zt z számot, melytől mérési eltérések négyzetösszege legkisebb, zz A = ( ) + + ( ) + + ( n ) minimális. Írjuk fel ezt számot! da d = ( ) + ( ) + + ( n ) = 0 [n ( + + + n )] = 0 = + + + n n A második derivált: d A = n > 0, tehát vlóbn minimum lép fel ennél z d értéknél.