12.6  Helling en afgeleide >
Gemiddelde helling
1
a

Δ y Δ x = f ( 1 ) f ( 1 ) 1 1 = 1 3 2 = 2 .

b

Er geldt: Δ y Δ x = f ( a ) f ( 1 ) a 1 = a 2 2 a 3 a + 1 = 1 a 2 2 a 3 = a + 1 ( a 4 ) ( a + 1 ) = 0 a = 4 (want a = 1 vervalt)

c

Δ y Δ x = f ( 1 + c ) f ( 1 c ) 1 + c ( 1 c ) = c 2 1 ( c 2 1 ) 2 c = 0 2 c = 0
De lijn x = 1 is symmetrieas van de grafiek van f .

d

Δ y Δ x = f ( q ) f ( p ) q p = q 2 2 q ( p 2 2 p ) q p = q 2 p 2 2 ( q p ) q p = ( q p ) ( q + p ) 2 ( q p ) q p = q + p 2

e

Noem a = x A , dan x B = a + 10 ; gebruik het resultaat van vraag d: rc = a + 10 + a 2 = 4 a = 6 , dus A ( 6,48 ) en B ( 4,8 ) .

f

Δ N Δ t = 15.864 1,00423 15 15.864 1,00423 10 15 10 70,6 , dus de groeisnelheid is (ongeveer) 70.600 inwoners per jaar.

2
a

Δ y Δ x = 1 2 a 2 + 4 a ( 2 + 8 ) a 2 = 1 2 ( a 2 8 a + 12 ) a 2 = 1 2 ( a 2 ) ( a 6 ) a 2 = 1 2 ( a 6 )

b

a = 14

3
a

f ( 0 ) = 2 + 1 + 2 + 2 = 3

b

Zie figuur voor twee mogelijke grafieken. Elke mogelijke grafiek door de zes aangegeven roosterpunten is correct.

c

In de figuur staan de twee mogelijkheden getekend met minimum bij x = 3 en bij x < 3 . Evenzo is een grafiek te tekenen met minimum bij x > 3 .

4
a

Van 3 tot en met 11 een toename van 1 2 2 + 3 + 3 + 2 1 + 4 = 8 , dus Δ y Δ x = 8 8 = 1 .

b

Δ y Δ x = 12 16 = 3 4

c

Bijvoorbeeld [ 3,7 ] ; de toename is 1 2 2 + 3 = 0 . (Meerdere mogelijkheden!)

Helling in een punt
5
a

0,8753 ; 0,8750 ; 0,875

b

Met de GR de helling bepalen bij x = 0 geeft helling 0,25 , dus de hellingshoek is tan 1 ( 0,25 ) 14 ° ; de hoek met de y -as is 90 ° 14 ° = 76 ° .

c

Δ y Δ x = ( p + 0,01 ) 2 ( p + 0,01 ) ( p 2 p ) 0,01 = 0,02 p 0,0099 0,01 = 2 p 0,99 ;
2 p 0,999 ; de helling is 2 p 1

d

0,54

e

Met de rekenmachine het punt bepalen met helling = 1 geeft x 3,91 .

f

Met de rekenmachine N ' ( 20 ) 72,8618... , dus per dag is de groeisnelheid 72,8618... × 1000 365 200 inwoners.

g

s ( 4,01 ) s ( 4 ) 0,01 = 1,33555... 4 3 0,01 0,22

6
a

[ 4,11 ]

b

De helling van de raaklijn bepalen bij (ongeveer) 11 uur: de maximale helling is (ongeveer) 4,5 °C/uur.

c

De helling is nul bij x = 3,5 en x = 15 ; de helling is maximaal bij (ongeveer) x = 11 ; etc.

Techniek van differentiëren
7
  • f 1 ( x ) = x 3 + x 2 + 7 x 9 f 1 ' ( x ) = 3 x 2 + 2 x + 7

  • f 2 ( x ) = x 2 + 3 x 1 1 2 f 2 ' ( x ) = 2 x + 4 1 2 x 1 2 = 2 x + 4 1 2 x

  • f 3 ( x ) = 2 x 1 1 2 + x f 3 ' ( x ) = 3 x 1 2 + 1 2 x = 3 x + 1 2 x

  • f 4 ( x ) = 2 x 1 1 2 + x 1 1 2 f 4 ' ( x ) = 1 1 2 x 1 2 1 1 2 x 2 1 2 = 1 1 2 x 3 2 x 2 x

  • f 5 ( x ) = x 2 1 2 + 3 x f 5 ' ( x ) = 2 1 2 x 1 1 2 + 3 2 x = 2 1 2 x x + 3 2 x

  • f 6 ( x ) = 10 x 1 1 2 f 6 ' ( x ) = 1 1 2 10 x 1 2 = 1 1 2 10 x = 1 1 2 10 x

  • f 7 ' ( x ) = 5 ( 10 2 x ) 4 2 = 10 ( 10 2 x ) 4

  • f 8 ' ( x ) = 1 2 10 25 x 25 = 25 2 10 25 x

  • f 9 ' ( x ) = 2 + 1 2 2 x 1 2 = 2 + 1 2 x 1

  • f 10 ( x ) = 5 x + 4 1 x f 10 ' ( x ) = 1 + 4 2 1 x 1 = 1 2 1 x

Toepassingen van de afgeleide
8
a

f ' ( x ) = 1 2 x 1 x 2 = 0 2 x = x 2 0 = x ( x 1 1 2 2 ) ( x = 0 of) x = 2 2 3 ( = x 2 3 )

b

f 1 : geen extreme waarde;
f 2 : minimum 0 in randpunt ( 0,0 ) ;
f 3 : geen extreme waarde (ook geen beginpunt, want f 3 ( 0 ) bestaat niet);
f 4 : geen extreme waarde;
f 5 en f 6 : minimum 0 in randpunt ( 0,0 ) ;
f 7 ' ( x ) = 0 geeft x = 5 , maar dit is geen minimum of maximum;
f 8 : minimum 0 in randpunt ( 2 5 ,0 ) ;
f 9 : minimum 1 in randpunt ( 1 2 ,1 ) ;
f 10 : minimum 4 in randpunt ( 1,4 ) .

9
a

g ' ( x ) = 0,03 x 2 + 0,2 x + 1 ;
g ' ( 0 ) = 1 , dus de raaklijn in de oorsprong heeft vergelijking y = x ;
Snijden: 0,01 x 3 + 0,1 x 2 + x = x x 2 ( x 10 ) = 0 x = 0 of x = 10 ;
g ' ( 10 ) = 0 , dus de raaklijn gaat door de top ( 10,10 ) .

b

g ' ( x ) = 0,03 x 2 + 0,2 x + 1 = 1 3 x 2 10 x = 0 ( x = 0 of) x = 20 3 = 6 2 3 ; P ( 6 2 3 ,8 4 27 )

10
a

N ' = 300 t 2 + 600 t + 900 = 0 moet worden opgelost (dat mag met de GR): ( t = 1 of) t = 3 , dus stijgend tot tijdstip t = 3 .

b

De waarde van t waarvoor N ' = 300 t 2 + 600 t + 900 maximaal is moet bepaald worden (dat mag met de GR!): top bergparabool bij t = b 2 a = 600 600 = 1

11
a

f ' ( x ) = g ' ( x ) geeft 3 x 2 + 6 x + 3 = 0,5 x + 4 ( x + 2 ) ( 3 x 0,5 ) = 0 x = 2 of x = 1 6 ; f ( 2 ) = g ( 2 ) = 2 , dus ze raken elkaar in het punt ( 2, 2 ) .

b

rc = f ' ( 2 ) = g ' ( 2 ) = 3 , dus raaklijn y = 3 ( x + 2 ) + 2 = 3 x + 8 .

12

Er moet gelden f ' ( x ) = 4 2 4 x 5 = 4 (mag ook met de GR!) x = 21 16 , dus raakpunt ( 21 16 , 1 2 ) ; invullen geeft b = 4 3 4 .

13
a

De rc van de lijn is 1 3 , dus moet gelden y ' = 1 2 x = 1 3 x = 1 1 2 x = 2 1 4 , dus punt ( 2 1 4 ,1 1 2 ) .

b

Snijpunten: 1 x = 1 2 x x 2 = 2 P ( 2 , 1 2 2 ) en Q ( 2 , 1 2 2 ) ;
Raaklijnen: y = 1 2 x 2 en y = 1 2 x + 2 , dus A ( 0, 2 ) en B ( 0, 2 ) ;
A B = 2 2

14
a

f 2 ( x ) = 2 x 3 6 x 2 2 ; f 2 ' ( x ) = 6 x 2 12 x ; f 2 ' ' ( x ) = 12 x 12 = 0 x = 1 ; buigpunt ( 1, 6 ) ; rc = f 2 ' ( 1 ) = 6 ;
Buigraaklijn: y = 6 ( x + 1 ) 6 = 6 x .

b

f a ' ( x ) = 3 a x 2 12 x ; f a ' ' ( x ) = 6 a x 12 = 0 x = 2 a ;
Invullen: y = a ( 2 a ) 3 6 ( 2 a ) 2 + 2 a + 2 = 2 a + 2 16 a 2

c

f a ' ( x ) = 3 a x 2 12 x , dus rc buigraaklijn = f a ' ( 2 a ) = 3 a ( 2 a ) 2 12 ( 2 a ) = 12 a , dus 12 a = 6 a = 2 ; buigpunt ( 1,2 ) .

15
a

f ' ( x ) = 3 x 2 8 x + 1 f ' ( 1 ) = 3 8 + 1 = 4 , dus de hellingshoek van f in het snijpunt is 76,0 ° (of 104,0 ° ).
g 1 ( x ) = x 2 + x + 2 , dus g 1 ' ( x ) = 2 x + 1 g 1 ' ( 1 ) = 2 + 1 = 3 , dus de hellingshoek van g 1 in het snijpunt is 71,6 ° .
De hoek tussen de twee grafieken is 71,6 ° + 76,0 ° = 147,6 ° , dus afgerond 148 ° .

b

g p ( x ) = p x 2 + p x 2 p + 4 g p ' ( x ) = 2 p x + p ;
Er moet gelden   f ' ( 1 ) = g p ' ( 1 ) , dus 4 = 2 p + p p = 4 3 = 1 1 3

16

Maak eerst een schets zoals hiernaast!
O P = a ; O Q = 1 5 a 2 + 15 ;
Oppervlakte O P A Q = a ( 1 5 a 2 + 15 ) = 1 5 a 3 + 15 a ;
d o p p e r v l a k t e d a = 3 5 a 2 + 15 = 0 a = 5 ;
maximale oppervlakte = 1 5 5 3 + 15 5 = 50 .

17

Voor 10 V 17 : H ' = 6,6 ;
Voor V 17 : H ' = ( 0,0545 V 0,836 ) 2 0,0545 ,
dus H ' ( 17 ) = ( 0,0545 17 0,836 ) 2 0,0545 6,654 ;
De hellingen zijn ongeveer gelijk.

18

'Terugdifferentiëren' geeft: g ( x ) = x 7 3 x 5 + 5 x + c voor zekere waarde van c ;
Punt ( 1,2 ) invullen geeft: 2 = 1 3 + 5 + c c = 1 , dus g ( x ) = x 7 3 x 5 + 5 x 1 .