LISTA 5

Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej ( na 3-4 ćwiczenia)

5.1. Korzystając z definicji zbadać, czy istnieją pochodne jednostronne oraz pochodna podanej funkcji we wskazanym punkcie. Narysować wykres funkcji.

(a) y( x) = x 2 − 4 , x

sin3 x ,

x

0 = 2;

(b) f ( x) =

0 = 0;

(

1 − x 2

dla x ¬ 1

(c) g( x) = x 2sgn x, x 0 = 0;

(d) h( x) =

,

x

( x − 2)2 dla x > 1

0 = 1.

5.2. Korzystając z wzoru na pochodną funkcji f ( x) = xα i reguł różniczkowania, obliczyć pochodną funkcji:

√

√

√

√

1

1

2

1

(a) y =

2 x 4 + 4 x − x x + 3 x 2 3 x, (b) y = 5 ·

+ √ −

√ +

√ ,

x 4

3 x

x ·

x

3 x · 3 x

√

√

x

5 x 2

3 x 2

x− 2

3

8

r x

√

(c) y = √

− √ +

+

;

(d) y = √

−

+ 3

+ 4 23.

4 x 3

x

7 x 2

x

9 x

(2 x)2

16

5.3. Korzystając z wzoru na pochodną iloczynu lub ilorazu, obliczyć pochodną funkcji: (a) y = ex · cos x, (b) y = x 2 · ln x, (c) y = x · 2 x · sin x, (d) y = x 2 · tg x · arctg x,

√

x 2

4 x 3

2 x − 3 x

x sin x + cos x

(e) y =

,

(f) y = √

,

(g) y =

,

(h) y =

.

x 2 + x + 2

x − 2

x

sin x − x cos x

5.4. Obliczyć pochodną funkcji:

1

√

π

1

(a) y = ln(2 x),

(b) y =

,

(c) y =

3 sin 5 x −

,

(d) y = arctg ,

(2 x − 3)2

4

x

s x + 1

π

(e) y =

,

(f) y = sin2 x,

(g) y = cos3 2 x −

,

(h) y = x 3 cos2 πx.

x + 2

6

5.5. Napisać równanie stycznej do wykresu funkcji y = f ( x) w punkcie ( x 0 , f ( x 0)). Sporządzić rysunek.

(a) f ( x) = sin 2 x,

x 0 = 0;

(b) f ( x) = ctg x,

x 0 = 1 , 5 π;

(c) f ( x) = ln( x − 3) , f ( x 0) = 0.

5.6. Napisać równanie tej stycznej do wykresu funkcji y = f ( x), która ma podaną własność.

(a) f ( x) = x · ln x, styczna jest równoległa do prostej 5 x − 5 y + 1 = 0;

√

(b) f ( x) =

x 2 + 1, styczna jest prostopadła do prostej 2 x − y = 0; x

(c) f ( x) =

, styczna jest pozioma;

x 2 + 1

π

(d) f ( x) = 3 − x 2, styczna tworzy kąt z dodatnim kierunkiem osi OX.

3

5.7. Wyznaczyć przedziały monotoniczności funkcji. Naszkicować ich wykresy.

x 4

x 3

x 3

(a) y( x) =

−

− x 2,

(b) f ( x) =

,

(c) g( x) = ( x + 1) · e− 2 x, (d) h( x) = x · ln2 x.

4

3

3 − x 2

5.8. Znaleźć wszystkie ekstrema lokalne funkcji: x 2

√

(a) y( x) =

,

(b) f ( x) = x 3 · ex, (c) g( x) =

x · ln x,

(d) h( x) = sin x − sin2 x.

x + 1

5.9. Znaleźć najmniejszą i największą wartość funkcji na wskazanym przedziale:

√

x

3

(a) f ( x) = x − 2 x, [0 , 5], (b) f ( x) = arctg x −

, [0 , 2],

(c) f ( x) = 2 sin x + sin 2 x, 0 , π .

2

2

5.10.

(a) Wyznaczyć dwie liczby dodatnie, których suma jest równa 20, a iloczyn kwadratu pierwszej i trzeciej potęgi drugiej ma wartość największą.

(b) Zbadać, który z prostopadłościanów o podstawie kwadratowej i danym polu powierzchni cał-

kowitej ma największą objętość.

(c) Firma spedycyjna przyjmuje zlecenie przewozu prostopadłościennych paczek, dla których suma wysokości i obwodu podstawy jest nie większa niż 108 cm. Znaleźć wymiary paczki o kwadratowej podstawie i największej objętości, która może być przesłana za pośrednictwem tej firmy.

(d) Przez punkt P = (1 , 3) poprowadzić prostą tak, aby wraz z dodatnimi półosiami układu współrzędnych tworzyła trójkąt o największym polu.

5.11. Wyznaczyć przedziały wklęsłości, wypukłości i punkty przegięcia funkcji 1

ln x

(a) f ( x) =

,

(b) f ( x) = e arctg x, (c) f ( x) = √ ,

(d) f ( x) = sin x + 0 , 125 sin 2 x.

x 2 + 1

x

5.12. Korzystając z reguły de L‘Hospitala obliczyć granice:

ln sin π x

ln (1 + 2 x)

1

(a) lim

2

,

(b) lim

,

(c) lim

− ctg x ,

x→ 1

ln x

x→−∞

3 x

x→ 0 −

x

√

√

x

(d) lim

x − ln x ,

(e) lim

x ln x,

(f) lim ( π − x) · tg .

x→+ ∞

x→ 0+

x→π−

2

5.13. Wyznaczyć wszystkie asymptoty funkcji: x − arctg x

ln( x + 1)

x

(a) f ( x) =

,

(b) f ( x) =

√

,

(c) f ( x) =

,

(d) f ( x) = ln x 2 − 4 .

x 2

x

arctg x

5.14. Zbadać przebieg zmienności funkcji i sporządzić ich wykresy:

√

x 3

ln x

x

(a) f ( x) =

,

(b) f ( x) =

,

(c) f ( x) =

,

(d) f ( x) = 4 ex − e 2 x.

x − 1

x

x − 1

5.15. Napisać wzory Taylora z drugą i trzecią resztą dla podanych funkcji i punktów. Narysować wykres funkcji oraz wielomianu Taylora pierwszego i drugiego rzędu.

√

1

(a) f ( x) =

x,

x 0 = 1;

(b) f ( x) =

,

x 0 = 2.

x

5.16. Oszacować dokładność przybliżeń na wskazanych przedziałach: x 2

x 3

√

x

(a) ln(1 + x) ≈ x −

+

,

|x| ¬ 0 , 1;

(b)

1 + x ≈ 1 +

,

|x| ¬ 0 , 01;

2

3

2

(c) cos2 x ≈ 1 − x 2 ,

|x| ¬ 0 , 1;

(d) e− 2 x ≈ 1 − 2 x + 2 x 2 ,

|x| ¬ 0 , 25.

Podobne zadania (także rozwiązane) można znaleźć w skrypcie: M.Gewert, Z.Skoczylas, Analiza matematyczna 1. Przykłady i zadania, Oficyna Wydawnicza GiS, Wrocław 2008, rozdział 4, 5, 6.

Jolanta Sulkowska