Μετάβαση στο περιεχόμενο
Topos Uranos

Περίληψη

Αυτό το μάθημα ανοίγει την ενότητα για τις παραγώγους. Παρουσιάζει τη διαδρομή της ενότητας, η οποία ορίζει την παράγωγο ως το όριο του λόγου μεταβολής, τη γράφει ως παραγοντοποίηση με έναν συνεχή παράγοντα, εκείνη του Καραθεοδωρή, και συνάγει από αυτήν, χωρίς να διαιρεί ποτέ με ποσότητες που μπορεί να μηδενίζονται, τους κανόνες παραγώγισης, τον κανόνα της αλυσίδας και την παράγωγο της αντίστροφης συνάρτησης, ώσπου να φτάσει στις παραγώγους ανώτερης τάξης, στο διαφορικό και στους ρυθμούς μεταβολής. Ανασυνθέτει την ιστορία της παραγώγου, από τη μέθοδο του Φερμά για τις εφαπτομένες έως τον ορισμό του Κωσί, περνώντας από τις ροές του Νεύτωνα, τον συμβολισμό του Λάιμπνιτς, την κριτική του Μπέρκλεϊ και το πρόγραμμα του Λαγκράνζ, που έδωσε όνομα και συμβολισμό στην παράγωγο· διατυπώνει το πρόβλημα από το οποίο γεννήθηκε, την εφαπτομένη μιας οποιασδήποτε καμπύλης και την ταχύτητα σε μια στιγμή, και δείχνει με ένα παράδειγμα πώς η παραγοντοποίηση αντικαθιστά τη διαίρεση με μηδενική προσαύξηση. Κλείνει επισημαίνοντας πού χρησιμοποιούνται οι παράγωγοι στην ενότητα που ακολουθεί, σε άλλους κύκλους μαθημάτων του ιστότοπου και στην επιστήμη και την τεχνική.

Μαθησιακοί στόχοι

  1. Να περιγράφει τη διαδρομή της ενότητας και να εξηγεί τι αποδεικνύει κάθε μάθημα και ποια προηγούμενα αποτελέσματα χρησιμοποιεί.
  2. Να εξηγεί γιατί η εφαπτομένη μιας οποιασδήποτε καμπύλης και η στιγμιαία ταχύτητα απαιτούν να οριστεί η παράγωγος ως όριο, και γιατί η παραγοντοποίηση του Καραθεοδωρή επιτρέπει να αποδειχθούν οι κανόνες χωρίς διαίρεση με ποσότητες που μπορεί να μηδενίζονται.
  3. Να τοποθετεί στο ιστορικό τους πλαίσιο τα στάδια της έννοιας της παραγώγου, από τη μέθοδο του Φερμά έως τον ορισμό του Κωσί, και να αναγνωρίζει το πρόβλημα ή την κριτική που ώθησε το καθένα.
  4. Να επισημαίνει πού παρεμβαίνουν οι παράγωγοι στην ενότητα που ακολουθεί, σε άλλους κύκλους μαθημάτων και σε επιστημονικές και τεχνικές εφαρμογές.

Αρχική αξιολόγηση

Πριν διατρέξουμε την ενότητα, αξίζει να μετρήσουμε το σημείο εκκίνησης. Αυτή η αυτοαξιολόγηση δεν βαθμολογείται: χρησιμεύει για να ξέρουμε πού να σταθούμε. Οι εννέα πρώτες ερωτήσεις αφορούν, με τη σειρά, τα εννέα μαθήματα περιεχομένου της ενότητας, μία για το καθένα, και μετρούν μια δεξιότητα υπολογισμού ή συλλογισμού, όχι μια διατύπωση που απομνημονεύεται· οι ίδιες δεξιότητες μετρώνται ξανά στο τέλος, στο μάθημα της σύνθεσης, με άλλα δεδομένα. Οι πέντε τελευταίες ελέγχουν όσα η ενότητα θεωρεί γνωστά από την ενότητα που προηγήθηκε και από την Άλγεβρα και γεωμετρία I και II: ένα τριγωνομετρικό όριο, ένα αξιοσημείωτο όριο της εκθετικής, το μικρό o⁡\operatorname{o}, την αντίστροφη συνάρτηση και το συνημίτονο του τοξημιτόνου.

Αρχική αξιολόγηση

Πριν ξεκινήσεις την ενότητα, μέτρησε το σημείο εκκίνησής σου. Είναι μια σύντομη αυτοαξιολόγηση: δεν βαθμολογείται και το αποτέλεσμα αποθηκεύεται μόνο στον περιηγητή σου.

  1. Ερώτηση 1Η συνάρτηση f(x)=12x+1f(x) = \frac{1}{2x + 1} ορίζεται στο 00. Με βάση τον ορισμό της παραγώγου, ποια είναι η εφαπτομένη ευθεία της γραφικής της παράστασης στο σημείο (0,1)(0, 1);

  2. Ερώτηση 2Να υπολογιστεί η παράγωγος της f(x)=x2+5x−1f(x) = \frac{x^2 + 5}{x - 1} στο 33.

  3. Ερώτηση 3Να υπολογιστεί η παράγωγος της f(x)=excos⁡xf(x) = e^x \cos x στο π4\frac{\pi}{4}.

  4. Ερώτηση 4Να υπολογιστεί η παράγωγος της f(x)=cos⁡2(2x)f(x) = \cos^2(2x) στο π8\frac{\pi}{8}.

  5. Ερώτηση 5Σε ποιο από αυτά τα διαστήματα εξασφαλίζει το θεώρημα του Μπολτσάνο ότι η εξίσωση x3+2x=5x^3 + 2x = 5 έχει ρίζα;

  6. Ερώτηση 6Η συνάρτηση f(x)=x5+xf(x) = x^5 + x είναι συνεχής και γνησίως αύξουσα στο R\mathbb{R}. Πόσο ισούται η (f−1)′(2)\left(f^{-1}\right)'(2);

  7. Ερώτηση 7Να υπολογιστεί η παράγωγος της F(x)=(x2+1)xF(x) = \left(x^2 + 1\right)^x στο 11.

  8. Ερώτηση 8Να υπολογιστεί η παράγωγος τάξης 55 της f(x)=xe2xf(x) = x e^{2x} στο 00.

  9. Ερώτηση 9Ένα ορθογώνιο διατηρεί το εμβαδόν του ίσο με 66 τετραγωνικά εκατοστά, ενώ η βάση του αυξάνεται με ρυθμό 33 εκατοστά ανά δευτερόλεπτο. Με ποιον ρυθμό μεταβάλλεται το ύψος του τη στιγμή που η βάση έχει μήκος 22 εκατοστά;

  10. Ερώτηση 10Από προηγούμενες ενότητεςΝα υπολογιστεί το lim⁡h→0cos⁡h−1h\lim_{h \to 0} \frac{\cos h - 1}{h}.

  11. Ερώτηση 11Από προηγούμενες ενότητεςΝα υπολογιστεί το lim⁡h→0e−2h−1h\lim_{h \to 0} \frac{e^{-2h} - 1}{h}.

  12. Ερώτηση 12Από προηγούμενες ενότητεςΠοια από αυτές τις συναρτήσεις είναι o⁡(h)\operatorname{o}(h) όταν h→0h \to 0;

  13. Ερώτηση 13Από προηγούμενες ενότητεςΑν f(x)=2x3+3f(x) = 2x^3 + 3, πόσο ισούται το f−1(19)f^{-1}(19);

  14. Ερώτηση 14Από προηγούμενες ενότητεςΠόσο ισούται το cos⁡(arcsin⁡(−35))\cos\left(\arcsin\left(-\frac{3}{5}\right)\right);