सारांश
यह पाठ अवकलजों वाली इकाई को आरंभ करता है। यह इकाई का मार्ग प्रस्तुत करता है, जो अवकलज को अंतर-भागफल की सीमा के रूप में परिभाषित करता है, उसे एक संतत गुणक वाले गुणनखंडन के रूप में, अर्थात् काराथेओडोरी गुणनखंडन के रूप में, लिखता है, और उससे, शून्य हो सकने वाली राशियों से कभी भाग दिए बिना, अवकलन के नियम, शृंखला नियम और प्रतिलोम फलन का अवकलज प्राप्त करता है, और अंततः उच्च कोटि के अवकलजों, अवकल और परिवर्तन की दरों तक पहुँचता है। यह अवकलज के इतिहास का पुनर्निर्माण करता है, स्पर्श रेखाओं के लिए फ़र्मा की विधि से लेकर कॉशी की परिभाषा तक, न्यूटन के फ़्लक्शनों, लाइबनिज़ के संकेतन, बर्कली की आलोचना और लाग्रांज के कार्यक्रम से होते हुए, जिसने अवकलज को नाम और संकेतन दिया; यह उस समस्या को सूत्रबद्ध करता है जिससे इसका जन्म हुआ, अर्थात् किसी भी वक्र की स्पर्श रेखा और किसी क्षण का वेग, और एक उदाहरण से दिखाता है कि गुणनखंडन शून्य वृद्धि से भाग देने का स्थान कैसे लेता है। अंत में यह बताता है कि अवकलज अगली इकाई में, साइट के अन्य पाठ्यक्रमों में और विज्ञान तथा प्रौद्योगिकी में कहाँ प्रयुक्त होते हैं।
अधिगम उद्देश्य
- इकाई के मार्ग का वर्णन करना और यह समझाना कि प्रत्येक पाठ क्या सिद्ध करता है और पहले के किन परिणामों का उपयोग करता है।
- यह समझाना कि किसी भी वक्र की स्पर्श रेखा और तात्क्षणिक वेग के लिए अवकलज को सीमा के रूप में परिभाषित करना क्यों आवश्यक है, और काराथेओडोरी गुणनखंडन शून्य हो सकने वाली राशियों से भाग दिए बिना नियमों को सिद्ध करना क्यों संभव बनाता है।
- अवकलज की अवधारणा की अवस्थाओं को, फ़र्मा की विधि से कॉशी की परिभाषा तक, उनके ऐतिहासिक संदर्भ में रखना, और उस समस्या या आलोचना को पहचानना जिसने प्रत्येक अवस्था को प्रेरित किया।
- यह बताना कि अवकलज अगली इकाई में, अन्य पाठ्यक्रमों में और वैज्ञानिक तथा तकनीकी अनुप्रयोगों में कहाँ भूमिका निभाते हैं।
प्रवेश मूल्यांकन
इकाई शुरू करने से पहले आरंभ-बिंदु को माप लेना उपयोगी है। इस स्व-मूल्यांकन पर अंक नहीं दिए जाते: यह जानने के लिए है कि कहाँ रुकना उचित है। पहले नौ प्रश्न क्रम से इकाई के नौ विषय-वस्तु वाले पाठों को छूते हैं, प्रत्येक पाठ पर एक, और याद रखे जाने वाले किसी कथन को नहीं, बल्कि गणना या विचार करने के किसी कौशल को मापते हैं; यही कौशल अंत में, सारांश वाले पाठ में, दूसरे आँकड़ों के साथ फिर से मापे जाते हैं। अंतिम पाँच प्रश्न उसकी जाँच करते हैं जिसे यह इकाई पूर्ववर्ती इकाई से और बीजगणित और ज्यामिति I और II से ज्ञात मानती है: एक त्रिकोणमितीय सीमा, चरघातांकी की एक महत्वपूर्ण सीमा, छोटा , प्रतिलोम फलन और प्रतिलोम ज्या की कोज्या।
इकाई शुरू करने से पहले अपना आरंभ बिंदु मापें। यह एक छोटा स्व-मूल्यांकन है: इस पर अंक नहीं दिए जाते और इसका परिणाम केवल आपके ब्राउज़र में रहता है।
प्रश्न 1फलन , पर परिभाषित है। अवकलज की परिभाषा से, बिंदु पर इसके आलेख की स्पर्श रेखा क्या है?
यह अभिलंब है, स्पर्श रेखा नहीं: इसकी प्रवणता, , इसे स्पर्श रेखा के लंबवत बनाती है।प्रवणता सही है, किंतु रेखा उस बिंदु से होकर नहीं जाती: स्पर्श रेखा है, और छूट गया है।घटाते समय चिह्न खो गया है: , जो छोटे के लिए ऋणात्मक है। फलन के निकट ह्रासमान है, और प्रवणता ऋणात्मक है।के लिए, जो के निकट हो, अंतर-भागफल है, जो की ओर अग्रसर होता है; अतः , और स्पर्श रेखा वह रेखा है जो से होकर उस प्रवणता के साथ जाती है।दोहराएँ: फलन की सीमा के रूप में अवकलज
प्रश्न 2 का पर अवकलज ज्ञात कीजिए।
अंश और हर का अलग-अलग अवकलन किया गया है, , मानो भागफल का अवकलज अवकलजों का भागफल हो। ऐसा नहीं है: भागफल नियम में दो पद और हर का वर्ग होता है।अंश में घटाने का क्रम उलट दिया गया है। नियम है: पहले अंश का अवकलज गुणा हर।हर का वर्ग नहीं किया गया: पर उसका मान है, और उसका वर्ग है।भागफल नियम से, ।दोहराएँ: अवकलन के नियम
प्रश्न 3 का पर अवकलज ज्ञात कीजिए।
कोज्या का अवकलज ले लिया गया है। कोज्या का अवकलज है, और दोनों पद पर एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं।दोनों गुणकों के अवकलजों को गुणा कर दिया गया है, । गुणनफल का अवकलज अवकलजों का गुणनफल नहीं होता: पद छूट गया है।केवल चरघातांकी का अवकलन किया गया है, मानो कोज्या अचर हो। यह गुणनफल नियम का पहला पद है; दूसरा, , छूट गया है।गुणनफल नियम तथा चरघातांकी और कोज्या के अवकलजों से, , और पर ज्या और कोज्या बराबर हैं। उस बिंदु पर आलेख की स्पर्श रेखा क्षैतिज है।दोहराएँ: प्रारंभिक फलनों के अवकलज
प्रश्न 4 का पर अवकलज ज्ञात कीजिए।
सबसे भीतरी फलन, , का अवकलज छूट गया है, जो गुणक देता है: संघटन का प्रत्येक फलन अपने अवकलज का योगदान देता है, जिसका मान उसके संगत बिंदु पर ज्ञात किया जाता है।कोज्या का अवकलज ले लिया गया है: का ऋण चिह्न खो गया है।केवल वर्ग का अवकलन किया गया है, , मानो कोज्या ही चर हो। कोज्या का और का अवकलज छूट गए हैं।शृंखला नियम को दो बार लगाने पर, , और पर ज्या के भीतर का व्यंजक है।प्रश्न 5इनमें से किस अंतराल में बोलत्सानो प्रमेय यह सुनिश्चित करती है कि समीकरण का एक मूल है?
उस अंतराल में का चिह्न नहीं बदलता: और । प्रमेय कुछ सुनिश्चित नहीं करती, और वास्तव में वहाँ कोई मूल नहीं है, क्योंकि वर्धमान है और उसका मान है, बिंदु पर।और का चिह्न एक ही है, इसलिए प्रमेय लागू नहीं होती; इसके अतिरिक्त, उस अंतराल में का मान कम से कम है।हर समीकरण को, सब कुछ एक पक्ष में ले जाकर, उस रूप में लिखा जा सकता है: , के तुल्य है।फलन एक बहुपद है, संतत, जिसके लिए और ; बोलत्सानो प्रमेय से यह के किसी बिंदु पर शून्य होता है, जो समीकरण का एक मूल है।दोहराएँ: मध्यवर्ती मान प्रमेय
प्रश्न 6फलन , पर संतत और दृढ़तः वर्धमान है। का मान क्या है?
के अवकलज का मान पर ज्ञात किया गया है, जो का एक मान है, न कि उसके प्रांत का संगत बिंदु। सूत्र है, और ।यह का अवकलज है, उस बिंदु पर जो के संगत है; प्रतिलोम का अवकलज इसका व्युत्क्रम है: आलेख को परावर्तित करने पर प्रवणता , बन जाती है।की गणना की गई है, जो न तो प्रतिलोम का अवकलज है और न ही सही बिंदु पर ज्ञात किया गया मान है।चूँकि , इसलिए , और , जो शून्य नहीं है। प्रतिलोम फलन के अवकलज की प्रमेय से, ।प्रश्न 7 का पर अवकलज ज्ञात कीजिए।
घात नियम का उपयोग किया गया है, , मानो घातांक अचर हो। जब आधार और घातांक दोनों बदलते हैं, तब घात को प्राकृतिक चरघातांकी फलन के द्वारा लिखना होता है।चरघातांकी का नियम लगाया गया है, , मानो आधार अचर हो। यह दो पदों में से केवल एक है।यह का अवकलज है, अर्थात् लघुगणकीय अवकलज ; इसे से गुणा करना बाकी है।प्रत्येक के लिए , और । पर, और कोष्ठक का मान है।दोहराएँ: घातांक में चर और लघुगणकीय अवकलन
प्रश्न 8कोटि का अवकलज, फलन का, बिंदु पर ज्ञात कीजिए।
द्विपद गुणांक छूट गया है: लाइबनिज़ नियम में वही गुणांक होते हैं जो द्विपद प्रमेय में।दोनों गुणकों के कोटि के अवकलजों को गुणा कर दिया गया है, और का ऐसा अवकलज शून्य है। किसी गुणनफल का कोटि का अवकलज एक योग है, जिसमें पाँच अवकलनों को गुणकों में बाँटने के सभी तरीके आते हैं।जिस पद में गुणक का एक बार अवकलन होता है, उसमें चरघातांकी का अवकलन चार बार होता है, पाँच बार नहीं: उसका कोटि का अवकलज है।लाइबनिज़ नियम से, चूँकि के वे अवकलज, जिनकी कोटि से अधिक है, शून्य हैं, केवल दो पद बचते हैं: । पर पहला पद शून्य हो जाता है और दूसरे का मान है।दोहराएँ: उच्च कोटि के अवकलज और अवकल
प्रश्न 9एक आयत का क्षेत्रफल वर्ग सेंटीमीटर बना रहता है, जबकि उसका आधार सेंटीमीटर प्रति सेकंड की दर से बढ़ता है। जिस क्षण आधार सेंटीमीटर है, उस क्षण उसकी ऊँचाई कितनी तेज़ी से बदलती है?
अवकलन से पहले प्रतिस्थापित कर दिया गया है। ऊँचाई केवल उसी क्षण है; जिस संबंध का अवकलन किया जाता है, वह वह है जो हर क्षण सत्य है।चिह्न खो गया है: यदि क्षेत्रफल अचर है और आधार बढ़ता है, तो ऊँचाई को घटना ही होगा।यह आधार के सापेक्ष ऊँचाई का अवकलज है, । समय के सापेक्ष दर इसे से गुणा करके प्राप्त होती है।यदि आधार है और ऊँचाई, तो प्रत्येक क्षण ; समय के सापेक्ष अवकलन करने पर, । जब आधार है, तो ऊँचाई है, और से प्राप्त होता है।दोहराएँ: परिवर्तन की दरें और संबंधित दरें
प्रश्न 10पिछली इकाइयों से ज्ञात कीजिए।
यह की सीमा है, इस भागफल की नहीं: कोज्या से, ज्या के से हटने की तुलना में, बहुत धीरे हटती है।यह की सीमा है, जिसके हर में है। के साथ भागफल में एक गुणक अधिक है, जो की ओर अग्रसर होता है।केवल यह बताता है कि भागफल नियम लागू नहीं होता; सीमा का अस्तित्व हो सकता है, और यहाँ है।के लिए भागफल है, जो की ओर अग्रसर एक फलन और की ओर अग्रसर दूसरे फलन का गुणनफल है।प्रश्न 11पिछली इकाइयों से ज्ञात कीजिए।
चर बदले बिना महत्वपूर्ण सीमा लगा दी गई है: घातांक है, नहीं।घातांक का चिह्न खो गया है: , से छोटा है, जब , इसलिए भागफल ऋणात्मक है।अंश का की ओर अग्रसर होना पर्याप्त नहीं है: हर भी की ओर अग्रसर होता है।चर-परिवर्तन से, जो होने पर शून्य नहीं होता, भागफल है, और महत्वपूर्ण सीमा से प्राप्त होता है।प्रश्न 12पिछली इकाइयों सेइनमें से कौन-सा फलन है, जब ?
यह के तुल्य है, नगण्य नहीं: से इसका भागफल की ओर अग्रसर होता है।यह की ओर अग्रसर होता है, किंतु से अधिक धीरे: से इसका भागफल परिबद्ध नहीं है।पद , की तुलना में नगण्य है, किंतु नहीं: से भागफल की ओर अग्रसर होता है, और फलन के समान कोटि का है।से इसका भागफल है, जो की ओर अग्रसर होता है: यह की तुलना में नगण्य है।दोहराएँ: तुल्य अनंतसूक्ष्म और अनंतबृहत् फलन
प्रश्न 13पिछली इकाइयों सेयदि , तो का मान क्या है?
को अलग कर लिया गया है, किंतु घनमूल निकालना बाकी है।को व्युत्क्रम के रूप में पढ़ लिया गया है: यहाँ घातांक प्रतिलोम फलन को सूचित करता है, गुणात्मक व्युत्क्रम को नहीं।यह है, का प्रतिबिंब; प्रतिलोम उलटा मार्ग तय करता है और पूर्व-प्रतिबिंब खोजता है।वह संख्या है जिसका प्रतिबिंब है: से मिलता है, और ।दोहराएँ: फलनों पर संक्रियाएँ, प्रतिलोम फलन और आलेखों के रूपांतरण
प्रश्न 14पिछली इकाइयों से का मान क्या है?
ज्या का चिह्न कोज्या में नहीं जाता: कोण में है, जहाँ कोज्या धनात्मक या शून्य है।यह कोज्या का वर्ग है, ; वर्गमूल निकालना बाकी है।कोज्या को ऐसे लिया गया है मानो वह प्रतिलोम ज्या को निरस्त करती हो; उसे निरस्त करने वाली ज्या है: ।प्रतिलोम ज्या के मान में होते हैं, जहाँ कोज्या ऋणात्मक नहीं होती; पाइथागोरस सर्वसमिका से कोज्या है।दोहराएँ: प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलन
सामग्री लोड हो रही है…