Liceum Ogólnokształcące — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.
Część obwodu odpowiadająca kątowi środkowemu $\alpha$.
Przykład: $r=6$, $\alpha=60^\circ$: $l=\frac16\cdot12\pi=2\pi$.
Z $+$ na $-$: maksimum; z $-$ na $+$: minimum.
Przykład: $f(x)=x^3-3x$: $f^{\prime}=3x^2-3=0$ dla $x=\pm1$; max w $-1$, min w $1$.
Reguły różniczkowania wyrażeń złożonych z kilku funkcji.
Przykład: $(x^2\cdot x^3)^{\prime}=2x\cdot x^3+x^2\cdot3x^2=5x^4$.
Najczęściej używane wzory na pochodne.
Przykład: $(x^5)^{\prime}=5x^4$, $(7)^{\prime}=0$.
Pole podstawy plus suma pól ścian bocznych (trójkątów).
Przykład: Kwadrat $6\times6$, cztery ściany po 15: $P_c=36+60=96$.
Definicja Heinego: $\lim_{x\to a}f(x)=L\Leftrightarrow$ dla każdego ciągu $x_n\to a$ (z $x_n\neq a$) mamy $f(x_n)\to L$.
Definicja Cauchy'ego: $\forall\varepsilon>0\;\exists\delta>0$: $0\lt |x-a|\lt \delta\Rightarrow|f(x)-L|\lt \varepsilon$.
Techniki dla $\frac{0}{0}$: upraszczaj algebrycznie (faktoryzacja, wzory WSM), mnóż przez sprzężenie.
Dla $\frac{\infty}{\infty}$: dziel przez najwyższą potęgę $x$.
Ważne granice: $\lim_{x\to0}\frac{\sin x}{x}=1$; $\lim_{x\to\infty}(1+\frac{1}{x})^x=e$; $\lim_{x\to0}\frac{e^x-1}{x}=1$.
$\lim_{x\to2}\frac{x^2-4}{x-2}=\lim_{x\to2}\frac{(x-2)(x+2)}{x-2}=4$.
$\lim_{x\to\infty}\frac{3x^2+1}{x^2-5}=\lim_{x\to\infty}\frac{3+1/x^2}{1-5/x^2}=3$.
Forma $\frac{0}{0}$ to niedookreślona — NIE wynika z niej wartość. Zawsze próbuj uprościć. $\frac{k}{0}$ ($k\neq0$) → $\pm\infty$ lub brak granicy.
$f$ ciągła w $a$ gdy: (1) $f(a)$ istnieje, (2) $\lim_{x\to a}f(x)$ istnieje, (3) $\lim_{x\to a}f(x)=f(a)$.
Rodzaje nieciągłości:
$f(x)=\frac{x^2-1}{x-1}$: nieciągłość usuwalna w $x=1$ (granica $=2$, $f(1)$ nie istnieje).
$f(x)=\text{sgn}(x)$: skok w $x=0$ (lewa granica $-1$, prawa $+1$).
$f(x)=\frac{1}{x}$: nieciągłość istotna w $x=0$.
Funkcje: wielomian, trygonometryczne, exp, log — ciągłe na całej dziedzinie. Złożenie funkcji ciągłych — ciągłe.
Pełny schemat badania funkcji:
Ekstrema: $f'(c)=0$ i zmiana znaku $f'$ → minimum lub maksimum lokalne.
Wypukłość: $f''>0$ → wypukła w górę (łuk), $f''\lt 0$ → wklęsła.
Punkt przegięcia: $f''=0$ i zmiana znaku $f''$.
$f(x)=x^3-3x$: $f'=3x^2-3=0 \Rightarrow x=\pm 1$; $f''=6x$: min w $x=1$ (f''=6>0), max w $x=-1$.
Zawsze sprawdzaj dziedzinę przed różniczkowaniem — logarytmy i pierwiastki mają ograniczenia.
Podstawowe rozwinięcia:
$e^x = 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \ldots$ (wszystkie $x$)
$\sin x = x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - \ldots$
$\cos x = 1 - \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} - \ldots$
$\ln(1+x) = x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} - \ldots$ ($|x|\lt 1$)
Dla małych $x$: $\sin x \approx x$, $\cos x \approx 1 - \frac{x^2}{2}$, $e^x \approx 1+x$ — aproksymacje liniowe i kwadratowe.
$$f'(x_0)=\lim_{h\to0}\frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h}$$
Pochodna mierzy chwilowe tempo zmian funkcji. Geometrycznie jest to współczynnik kierunkowy stycznej do wykresu w punkcie $x_0$.
Równanie stycznej: $y=f'(x_0)(x-x_0)+f(x_0)$.
$$(c)'=0,\qquad (x^n)'=nx^{n-1},\qquad (\sqrt{x})'=\frac{1}{2\sqrt{x}}$$
$$(\sin x)'=\cos x,\qquad (\cos x)'=-\sin x,\qquad (e^x)'=e^x,\qquad (\ln x)'=\frac1x$$
$$(f\pm g)'=f'\pm g'$$
$$(fg)'=f'g+fg'$$
$$\left(\frac{f}{g}\right)'=\frac{f'g-fg'}{g^2}$$
$$\big(f(g(x))\big)'=f'(g(x))\cdot g'(x)$$
Pochodna drogi po czasie to prędkość, pochodna prędkości — przyspieszenie.
Sam warunek $f'(x_0)=0$ nie wystarcza — dla $f(x)=x^3$ mamy $f'(0)=0$, ale ekstremum nie ma (brak zmiany znaku). Pochodna iloczynu nie jest iloczynem pochodnych. Przy funkcji złożonej łatwo pominąć „pochodną wnętrza”. Szukając wartości najmniejszej i największej na przedziale domkniętym, sprawdź także końce przedziału.
Zapis $\lim\limits_{x\to x_0}f(x)=g$ oznacza, że gdy argument zbliża się do $x_0$, wartości funkcji zbliżają się do $g$. Sama wartość $f(x_0)$ może przy tym nie istnieć.
Dla funkcji ciągłych wystarczy podstawić:
$$\lim_{x\to2}(3x+1)=7$$
Gdy podstawienie daje symbol nieoznaczony $\frac00$, przekształcamy wyrażenie — najczęściej przez rozkład na czynniki i skrócenie:
$$\lim_{x\to3}\frac{x^2-9}{x-3}=\lim_{x\to3}\frac{(x-3)(x+3)}{x-3}=\lim_{x\to3}(x+3)=6$$
Dla ilorazu wielomianów decyduje porównanie stopni:
$$\lim_{x\to\infty}\frac{2x^2+1}{x^2-3}=2,\qquad \lim_{x\to\infty}\frac{3x+2}{x^2+1}=0$$
Funkcja jest ciągła w punkcie $x_0$, gdy spełnione są trzy warunki naraz: istnieje $f(x_0)$, istnieje granica w $x_0$, i te dwie wartości są równe.
Pionowa $x=a$ — gdy granica jednostronna w $a$ jest niewłaściwa (typowo tam, gdzie zeruje się mianownik). Pozioma $y=g$ — gdy $\lim\limits_{x\to\pm\infty}f(x)=g$.
Symbol $\frac00$ nie oznacza, że granica nie istnieje — to sygnał, że wyrażenie wymaga przekształcenia. Granice jednostronne mogą się różnić; wtedy granica w punkcie nie istnieje, mimo że obie jednostronne są dobrze określone.
Pochodna $f'(x_0)$ to współczynnik kierunkowy stycznej do wykresu w punkcie $x_0$. Równanie stycznej:
$$y=f'(x_0)(x-x_0)+f(x_0)$$
Pochodna drogi po czasie to prędkość chwilowa, a pochodna prędkości — przyspieszenie:
$$v(t)=s'(t),\qquad a(t)=v'(t)$$
$$(x^n)'=nx^{n-1},\qquad (c)'=0,\qquad (cx)'=c$$
Pochodną wielomianu liczymy wyraz po wyrazie.
$$f'>0 \Rightarrow \text{funkcja rośnie},\qquad f'\lt 0 \Rightarrow \text{maleje}$$
Gdy $f'(x_0)=0$, styczna jest pozioma — to kandydat na ekstremum.
Chwile zatrzymania ciała znajdujemy z warunku $v(t)=0$. Wierzchołek paraboli to punkt, w którym pochodna się zeruje.
Pochodna to nachylenie, nie wartość funkcji. Pochodna stałej wynosi zero — nie przepisujemy wyrazu wolnego do wyniku.
$$(f+g)'=f'+g',\qquad (cf)'=cf'$$
$$(fg)'=f'g+fg' \quad\text{(iloczyn)}$$
Pochodna sumy to suma pochodnych, ale pochodna iloczynu nie jest iloczynem pochodnych — trzeba użyć pełnego wzoru.
$$\bigl[f(g(x))\bigr]'=f'(g(x))\cdot g'(x)$$
Pochodna funkcji zewnętrznej (w punkcie funkcji wewnętrznej) razy pochodna funkcji wewnętrznej. Najczęstszy błąd to pominięcie tego drugiego czynnika.
$$\bigl[(2x+1)^3\bigr]'=3(2x+1)^2\cdot2=6(2x+1)^2$$
$$\bigl[\sin(3x)\bigr]'=\cos(3x)\cdot3=3\cos(3x)$$
$$\bigl[(x^2+1)^5\bigr]'=5(x^2+1)^4\cdot2x=10x(x^2+1)^4$$
$\left(\sin^2 x\right)'=2\sin x\cos x$ — to funkcja złożona ($u^2$ z $u=\sin x$), nie mylić z pochodną iloczynu.
Dla prostych iloczynów (np. $(x+1)(x-3)$) często szybciej wymnożyć i różniczkować wyraz po wyrazie niż stosować wzór na iloczyn.
W regule łańcuchowej nie zapomnij o pochodnej „wnętrza". Rozróżniaj $\cos(x^2)$ (funkcja złożona) od $\cos^2 x$ (kwadrat funkcji).
Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.
Granica $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{1}{x}$ wynosi:
Oblicz $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{3}{x^2}$.
Prosta $y=0$ jest asymptotą poziomą funkcji $f(x)=\dfrac{1}{x}$, bo:
Podaj asymptotę poziomą funkcji $f(x)=\dfrac{1}{x}+5$.
Granica $\lim\limits_{x\to0^+}\dfrac{1}{x}$ wynosi:
Asymptota pionowa funkcji wymiernej występuje tam, gdzie:
Wyznacz asymptotę pionową funkcji $f(x)=\dfrac{2}{x-3}$.
Oblicz $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{2x}{x+1}$.
Funkcja $f(x)=\dfrac{5}{x^2}$ dla $x\to+\infty$ dąży do:
Podaj obie asymptoty funkcji $f(x)=\dfrac{1}{x-2}+3$.
Granica $\lim\limits_{x\to0^-}\dfrac{1}{x}$ wynosi:
Oblicz $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{3x^2+1}{x^2}$.
Funkcja $f(x)=\dfrac{x+1}{x-2}$. Wyznacz obie asymptoty.
Funkcja ciągła to taka, której wykres:
Oblicz $\lim\limits_{x\to+\infty}\left(x^2-x\right)$.
Ile asymptot pionowych ma funkcja $f(x)=\dfrac{1}{(x-1)(x+2)}$?
Wyznacz wszystkie asymptoty funkcji $f(x)=\dfrac{2x+3}{x-1}$.
Oblicz $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{x^2-4}{2x^2+1}$.
Funkcja $f(x)=\dfrac{x^2}{x-1}$. Zbadaj granicę przy $x\to+\infty$ i wyjaśnij, dlaczego nie ma asymptoty poziomej.
Wykaż, że funkcja $f(x)=\dfrac{1}{x^2}$ ma asymptotę pionową $x=0$, badając granice jednostronne.
Pochodna funkcji $f(x)=x^2$ wynosi:
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=x^3-2x$.
Oblicz wartość pochodnej funkcji $f(x)=x^2$ w punkcie $x_0=3$.
Pochodna $f'(x_0)$ w punkcie to geometrycznie:
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=5x+7$.
Pochodna funkcji stałej $f(x)=7$ wynosi:
Droga w ruchu opisana jest wzorem $s(t)=t^2$ (w metrach, $t$ w sekundach). Oblicz prędkość w chwili $t=4$ s.
Wyznacz współczynnik kierunkowy stycznej do wykresu $f(x)=x^2-4x$ w punkcie $x_0=1$.
Jeśli $f'(x_0)=0$, to styczna w punkcie $x_0$ jest:
Wyznacz równanie stycznej do wykresu $f(x)=x^2$ w punkcie $x_0=2$.
Pochodna funkcji $f(x)=x^4$ to:
Ciało porusza się według wzoru $s(t)=t^2-3t$ (w metrach). W której chwili prędkość wynosi zero?
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=2x^3-3x^2+5x-1$.
Współczynnik kierunkowy stycznej do $f(x)=x^2$ w punkcie $x_0=0$ wynosi:
Prędkość ciała opisuje wzór $v(t)=6t$ (m/s). Przyspieszenie to pochodna prędkości. Oblicz przyspieszenie.
Jeśli $f'(x)>0$ w pewnym przedziale, to funkcja jest tam:
Wyznacz równanie stycznej do wykresu $f(x)=x^3$ w punkcie $x_0=1$.
W którym punkcie styczna do wykresu $f(x)=x^2-6x+5$ jest pozioma? Podaj współrzędne tego punktu.
Droga ciała to $s(t)=t^3-6t^2+9t$ (w metrach). Wyznacz prędkość jako funkcję czasu i chwile, w których ciało się zatrzymuje.
Wykaż, korzystając z definicji, że pochodna funkcji $f(x)=x^2$ w punkcie $x_0$ wynosi $2x_0$.
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=x^3$.
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=4x^3-2x^2+7x-5$.
Pochodna funkcji stałej $f(x)=7$ wynosi:
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=\frac{1}{x}$.
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=\sqrt{x}$.
Oblicz pochodną iloczynu $f(x)=x^2\sin x$.
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=\frac{x}{x+1}$.
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=(2x+1)^5$.
Wyznacz równanie stycznej do wykresu funkcji $f(x)=x^2$ w punkcie o odciętej $x_0=3$.
Wyznacz przedziały monotoniczności funkcji $f(x)=x^3-3x$.
Wyznacz ekstrema lokalne funkcji $f(x)=x^3-3x$.
Dla funkcji $f(x)=x^3$ zachodzi $f'(0)=0$. Czy w punkcie $x=0$ jest ekstremum?
Wyznacz wartość najmniejszą i największą funkcji $f(x)=x^2-4x+1$ w przedziale $\langle0,3\rangle$.
Z drutu o długości $40$ cm wygięto prostokąt. Jakie wymiary da największe pole?
Punkt porusza się po prostej zgodnie ze wzorem $s(t)=t^3-6t^2+9t$ (droga w metrach, czas w sekundach). Oblicz prędkość w chwili $t=2$ s.
Jeśli $f'(x)\lt 0$ w całym przedziale, to funkcja w tym przedziale jest:
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=e^x+\ln x$.
W jakim punkcie styczna do wykresu funkcji $f(x)=x^2-4x$ jest równoległa do osi $OX$?
Wyznacz wszystkie wartości parametru $m$, dla których funkcja $f(x)=x^3+mx$ jest rosnąca w całym zbiorze liczb rzeczywistych.
Z kwadratowego kartonu o boku $12$ cm wycięto w rogach cztery jednakowe kwadraty o boku $x$ i złożono pudełko bez wieczka. Dla jakiego $x$ objętość jest największa?
Pochodna sumy $f(x)+g(x)$ jest równa:
Oblicz pochodną $f(x)=x^2+3x$ i $g(x)=5x-2$, a potem $(f+g)'$.
Pochodna iloczynu $(f\cdot g)'$ wynosi:
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=x\cdot\sin x$.
Pochodna funkcji złożonej $f(g(x))$ to (reguła łańcuchowa):
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=(2x+1)^3$ regułą łańcuchową.
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=(x^2+1)^5$.
Pochodna funkcji $f(x)=c\cdot g(x)$ (gdzie $c$ stałe) to:
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=\sin(3x)$.
Oblicz pochodną iloczynu $f(x)=(x+1)(x-3)$ dwoma sposobami.
Pochodna funkcji $f(x)=(5x-2)^4$ to:
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=\cos\left(x^2\right)$.
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=x^2\cos x$.
Pochodna funkcji $f(x)=\sin^2 x=(\sin x)^2$ wynosi:
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=(3x^2-1)^2$ i uprość.
Pochodna funkcji $f(x)=3x^4-2x^2+7$ to:
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=(x^2+2x)^3$ i wyznacz jej wartość w punkcie $x=1$.
Wyznacz równanie stycznej do wykresu $f(x)=(x-1)^2$ w punkcie $x_0=3$.
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=(2x+3)(x^2-1)$ wzorem na pochodną iloczynu i sprawdź przez wymnożenie.
Wykaż, że pochodna funkcji $f(x)=(ax+b)^2$ jest równa $2a(ax+b)$, korzystając z reguły łańcuchowej, i zweryfikuj przez rozwinięcie.
Ile wynosi pochodna funkcji $f(x)=x^5$?
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=3x^2-4x+7$.
Oblicz $f^{\prime}(2)$ dla funkcji $f(x)=x^2-3x$.
Pochodna funkcji stałej $f(x)=7$ wynosi:
Oblicz pochodną iloczynu $f(x)=(x^2+1)(x-3)$, korzystając z reguły iloczynu.
Oblicz pochodną funkcji złożonej $f(x)=(2x+1)^3$.
Pochodna funkcji $f(x)=\sqrt{x}$ (dla $x>0$) wynosi:
Wyznacz współczynnik kierunkowy stycznej do wykresu funkcji $f(x)=x^2$ w punkcie o odciętej $x_0=3$.
Ile wynosi pochodna funkcji $f(x)=4x$?
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=x^3-3x^2+2$ i wyznacz jej miejsca zerowe.
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=(x^2-1)^4$.
Reguła pochodnej ilorazu $\left(\frac{u}{v}\right)^{\prime}$ ma postać:
Funkcja $f(x)=x^2-4x+3$. Dla jakiego argumentu styczna do wykresu jest pozioma?
Wyznacz równanie stycznej do wykresu funkcji $f(x)=x^2$ w punkcie $x_0=1$.
Pochodna funkcji $f(x)=x^2+x$ w punkcie $x_0=0$ wynosi:
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=\frac{2}{x}$ (dla $x\neq0$).
Punkt materialny porusza się według równania $s(t)=t^2+3t$ (droga w metrach, czas w sekundach). Oblicz prędkość chwilową w chwili $t=2$ s.
Zbadaj monotoniczność funkcji $f(x)=x^3-3x$ za pomocą pochodnej.
Wyznacz równanie stycznej do wykresu funkcji $f(x)=x^3$ w punkcie $x_0=2$.
Oblicz pochodną funkcji $f(x)=\frac{x}{x+1}$ (dla $x\neq-1$), korzystając z reguły ilorazu.
Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.
Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.