1.2 Derivace

Teorii naleznete v kapitole 4.4 Multimediální encyklopedie nebo v kapitole 1.2 Breviáře.

Příklad 1

Pomocí definice derivace určete f ´(2) pro f(x)=.

Řešení

Derivace je definována jako limita f ´(a)≡==.

Definujeme tedy nejprve funkci:

a podle definice vypočteme

nebo

Mathcad umožňuje také spočítat derivaci v obecném bodě (uložíme ji do proměnné g) vložením např. pomocí níže uvedeného příkazu a poté dosadíme bod, ve které derivaci hledáme.

Nebo můžeme derivaci v daném bodě také spočítat přímo tímto příkazem:

Na závěr si vykresleme zkoumanou funkci i její derivaci.

Příklad 2

Pomocí programu Mathcad ověřte věty o algebře derivací, větu o derivace složené funkce a větu o derivaci inverzní funkce pro funkce f(x)= a g(x)=sin(x).

Řešení

Program Mathcad při symbolických výpočtech používá stejná pravidla, takže můžeme nejdříve ověřit, že je Mathcad "zná". Derivace funkce násobené konstantou je:

Derivace součtu nebo rozdílu funkcí:

Derivace součinu funkcí:

Derivace podílu funkcí:

Derivace složené funkce:

Zde je potřeba malá interpretace výsledku: svislá čára znamená vykonávaný příkaz, a ten je v tomto případě: proměnné x0 přiřaď v(x) a tuto funkci pak dosaď do derivované vnější funkce u(x), tedy to, co očekáváme.

Derivace inverzní funkce

(toto bohužel nelze obecně ověřit, neboť program Mathcad nedisponuje příkazem pro vytvoření inverzní funkce).

Nyní definujeme zadané funkce a ověříme na těchto konkrétních funkcích dříve zmíněné věty. Ve všech případech vidíme, že oba výrazy dvojice (levá strana, pravá strana) rovnosti jsou totožné.

Příklad 3

Pomocí software Mathcad vypočtěte derivace vyšších řádů funkce f(x)= a znázorněte pro a=2.

Řešení

V Mathcadu se vyšší derivace vypočtou snadno, a to za pomoci tohoto příkazu :

atd.

Můžeme také spočítat tabulku vysšších derivací.

Nyní vypočteme derivace pro parametr a=2 až po derivace čtvrtého řádu (tzv. nultá derivace je přímo vyšetřovaná funkce) a pak tyto derivace vykreslíme: