Analyse/Differentiatie

Uit testwiki
Naar navigatie springen Naar zoeken springen

Afgeleide van een Constante

Voor iedere constante c geldt dat de afgeleide c=0:

f(x)=cgeeftf(x)=0

Bewijs

f(x)=limΔx0f(x+Δx)f(x)Δx=limΔx0ccΔx=limΔx00Δx=0

Afgeleide van een Machtsfunctie

Voor iedere functie g(x)=axn(n) geldt:

g(x)=naxn1

Bewijs

Voor gehele, positieve n:

Voor dit bewijs gebruiken we het Binomium van Newton:

g(x)=limΔx0g(x+Δx)g(x)Δx=limΔx0a(x+Δx)naxnΔx=limΔx0a(k=0n(nk)xk(Δx)nk)axnΔx=limΔx0ak=0n(nk)xk(Δx)nkxnΔx=limΔx0ak=0n1(nk)xk(Δx)nkΔx=limΔx0a(k=0n1(nk)xk(Δx)nk1)=a(nn1)xn1=anxn1

Voor elke n:

Nog niet geplaatst.

Afgeleide van een Exponentiële Functie

f(x)=axgeeftf(x)=axln(a)

Vaak wordt de afgeleide van ex (ook: exp(x)) apart vermeld:

g(x)=exgeeftg(x)=exln(e)=ex

Bewijs

f(x)=limΔx0f(x+Δx)f(x)Δx=limΔx0ax+ΔxaxΔx=limΔx0axaΔx1Δx=axlimΔx0aΔx1Δx=axln(a)

Somregel

h(x)=f(x)+g(x)geefth(x)=f(x)+g(x)

Bewijs

Als h(x)=f(x)+g(x), dan geldt:

h(x)=limΔx0h(x+Δx)h(x)Δx=limΔx0(f(x+Δx)+g(x+Δx))(f(x)+g(x))Δx=limΔx0f(x+Δx)+g(x+Δx)f(x)g(x)Δx=limΔx0f(x+Δx)f(x)+g(x+Δx)g(x)Δx=limΔx0(f(x+Δx)f(x)Δx+g(x+Δx)g(x)Δx)=limΔx0f(x+Δx)f(x)Δx+limΔx0g(x+Δx)g(x)Δx=f(x)+g(x)

Productregel

h(x)=f(x)g(x)geefth(x)=f(x)g(x)+f(x)g(x)

Bewijs

Als h(x)=f(x)g(x), dan geldt:

h(x)=limΔx0h(x+Δx)h(x)Δx=limΔx0f(x+Δx)g(x+Δx)f(x)g(x)Δx=limΔx0f(x+Δx)g(x+Δx)f(x)g(x+Δx)+f(x)g(x+Δx)f(x)g(x)Δx=limΔx0(f(x+Δx)g(x+Δx)f(x)g(x+Δx)Δx+f(x)g(x+Δx)f(x)g(x)Δx)=limΔx0f(x+Δx)g(x+Δx)f(x)g(x+Δx)Δx+limΔx0f(x)g(x+Δx)f(x)g(x)Δx=limΔx0f(x+Δx)f(x)Δxg(x+Δx)+limΔx0f(x)g(x+Δx)g(x)Δx=f(x)g(x)+f(x)g(x)

Kettingregel

f(x)=g(h(x))geeftf(x)=g(h(x))h(x)

Bewijs

(gh)(x)=limx0x(gh)(x)(gh)(x0)xx0

=limx0xg(h(x))g(h(x0))xx0
=limx0x[g(h(x))g(h(x0))h(x)h(x0)h(x)h(x0)xx0]
=limx0xg(h(x))g(h(x0))h(x)h(x0)limx0xh(x)h(x0)xx0
=g(h(x))h(x)

Quotiëntregel

f(x)=g(x)h(x)geeftf(x)=h(x)g(x)g(x)h(x)(h(x))2

Bewijs

f(x)=g(x)h(x)=g(x)(h(x))1

Hierop kunnen de product- en de kettingregel worden toegepast:

f(x)=g(x)(h(x))1+g(x)[(h(x))1]=g(x)(h(x))1+g(x)((h(x))2h(x))=g(x)(h(x))1g(x)h(x)(h(x))2=h(x)g(x)(h(x))2g(x)h(x)(h(x))2=h(x)g(x)g(x)h(x)(h(x))2

Afgeleiden Trigonometrische Functies

Sinus

f(x)=sin(x)geeftf(x)=cos(x)

Bewijs

f(x)=limΔx0f(x+Δx)f(x)Δx=limΔx0sin(x+Δx)sin(x)Δx=limΔx0sin(x)cos(Δx)+cos(x)sin(Δx)sin(x)Δx=limΔx0sin(x)cos(Δx)sin(x)Δx+limΔx0cos(x)sin(Δx)Δx=sin(x)limΔx0cos(Δx)1Δx+cos(x)limΔx0sin(Δx)Δx=sin(x)limΔx0(cos(Δx)1)(cos(Δx)+1)Δx(cos(Δx)+1)+cos(x)limΔx0sin(Δx)Δx=sin(x)limΔx0(cos2(Δx)1)Δx(cos(Δx)+1)+cos(x)limΔx0sin(Δx)Δx=sin(x)limΔx0sin2(Δx)Δx(cos(Δx)+1)+cos(x)limΔx0sin(Δx)Δx=sin(x)limΔx0sin(Δx)limΔx0sin(Δx)ΔxlimΔx01cos(Δx)+1+cos(x)limΔx0sin(Δx)Δx=sin(x)0112+cos(x)1=cos(x)

Cosinus

f(x)=cos(x)geeftf(x)=sin(x)

Bewijs

Voor dit bewijs maken we gebruik van de kettingregel, de afgeleide van de sinus en de regel dat cos(x)=sin(12πx).

Substitueer eerst u=12πx. Dan geldt:

f(x)=dfdududx=[sin(u)][u]=[sin(u)][12πx]=cos(u)1=cos(u)=cos(12πx)=sin(x)

Tangens

f(x)=tan(x)geeftf(x)=sec2(x)

Bewijs

We gebruiken bij dit bewijs dat tan(x)=sin(x)cos(x).

f(x)=[tan(x)]=[sin(x)cos(x)]=cos(x)cos(x)sin(x)sin(x)cos2(x)=cos2(x)+sin2(x)cos2(x)=1cos2(x)=(1cos(x))2=sec2(x)

Secans

f(x)=sec(x)geeftf(x)=sec(x)tan(x).

Bewijs

We gebruiken bij dit bewijs dat sec(x)=1cos(x) en dat tan(x)=sin(x)cos(x).

f(x)=[sec(x)]=[1cos(x)]=cos(x)01sin(x)cos2(x)=sin(x)cos2(x)=1cos(x)sin(x)cos(x)=sec(x)tan(x)

Cosecans

f(x)=csc(x)geeftf(x)=cot(x)csc(x)

Bewijs

We gebruiken bij dit bewijs dat csc(x)=1sin(x) en dat cot(x)=1tan(x)=cos(x)sin(x). Ook gebruiken we de quotiëntregel.

f(x)=[csc(x)]=[1sin(x)]=sin(x)01cos(x)sin2(x)=cos(x)sin2(x)=cos(x)sin(x)1sin(x)=cot(x)csc(x)

Voorbeelden

Somregel:

f(x)=3x3+2x+4geeftf(x)=9x2+2

Productregel:

cf(x)geeftd(cf(x))dx=cf(x)+cf(x)=cf(x)

Sjabloon:Sub