נגזרת של פונקציית שורש

ב-elev השיעור הזה מגיע עם תרגילים שנבדקים מיד, רמז ברגע שנתקעים, ומעקב אחרי ההתקדמות.

לתרגל ב-elev

לפני כל כלל, נסתכל על הגרף של y=xy=\sqrt{x} ועל שני משיקים שלו. אחר כך נראה שאין צורך בכלל חדש: השורש הוא חזקה, וכלל החזקה שכבר יש לנו מספיק.

שני משיקים לגרף y = √x
(1,1)(4,2)-10123456789123xy
בנקודה (1,1)(1,1) המשיק עולה חצי יחידה על כל יחידה ימינה: שיפועו 12\frac{1}{2}. בנקודה (4,2)(4,2) המשיק שטוח יותר: שיפועו 14\frac{1}{4}. ככל ש-xx גדל, השיפוע קטן.

לפי שני השיפועים 12\frac{1}{2} ב-x=1x=1 ו-14\frac{1}{4} ב-x=4x=4: איזו נוסחה מתאימה לשניהם — 1x\frac{1}{\sqrt{x}} או 12x\frac{1}{2\sqrt{x}}?

להציג את התשובה והפתרון

121=12\frac{1}{2\sqrt{1}}=\frac{1}{2} ו-124=14\frac{1}{2\sqrt{4}}=\frac{1}{4}. 12x\frac{1}{2\sqrt{x}} מתאימה. 1x\frac{1}{\sqrt{x}} נותנת 11 ו-12\frac{1}{2}: פי שניים מהשיפוע שרואים בגרף.

לכתוב את השורש כחזקה

x=x12\sqrt{x} = x^{\frac{1}{2}}

מאיפה בא ה-2 במכנה

נגזור x\sqrt{x} בעזרת כלל החזקה בלבד.

x=x12\sqrt{x} = x^{\frac{1}{2}}

כותבים כחזקה

12x−12\frac{1}{2} x^{-\frac{1}{2}}

כלל החזקה: החזקה יורדת וקטנה באחד

12⋅1x\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{x}}

חזקה שלילית היא מנה

12x\frac{1}{2\sqrt{x}}

וזו התוצאה

ה-22 אינו שרירותי — הוא החזקה 12\frac{1}{2} שירדה למטה. מי שזוכר מאיפה הוא בא לא ישכח אותו.

תחום ההגדרה — ופער שכדאי לשים לב אליו

f(x)=x : x≥0f(x) = \sqrt{x} \ : \ x \geq 0

הפונקציה מוגדרת גם באפס.

f′(x)=12x : x>0f'(x) = \frac{1}{2\sqrt{x}} \ : \ x > 0

הנגזרת אינה מוגדרת באפס — שם המכנה מתאפס.

זהו המקרה הראשון שבו תחום הנגזרת צר מתחום הפונקציה. ב-x=0x=0 המשיק אנכי: אין לו שיפוע.

מה קורה ל-f′(x)=12xf'(x) = \frac{1}{2\sqrt{x}} כאשר xx מתקרב לאפס?

להציג את התשובה והפתרון

המכנה קטן והולך, ולכן הנגזרת גדלה ללא גבול. הגרף נעשה תלול יותר ויותר, עד למשיק אנכי בנקודה x=0x = 0 עצמה.

שורש בתוך מכפלה או מנה

כשהשורש מופיע לצד ביטוי אחר, לרוב כדאי לפשט לחזקה לפני הגזירה במקום לפתוח בכלל המכפלה.

לפשט לפני שגוזרים

גזרו: f(x)=xxf(x) = x\sqrt{x}

x⋅x12=x32x \cdot x^{\frac{1}{2}} = x^{\frac{3}{2}}

חוק החזקות — מחברים מעריכים

32x12\frac{3}{2} x^{\frac{1}{2}}

כלל החזקה

32x\frac{3}{2}\sqrt{x}

וחוזרים לשורש

בכלל המכפלה זה היה יוצא נכון גם כן, אבל בשלושה שלבים נוספים. פישוט לפני גזירה חוסך שגיאות.

גזרו f(x)=xxf(x) = \dfrac{\sqrt{x}}{x} בלי כלל המנה.

להציג את התשובה והפתרון

x1/2x=x−12\frac{x^{1/2}}{x} = x^{-\frac{1}{2}}, ונגזרתו −12x−32=−12xx-\frac{1}{2}x^{-\frac{3}{2}} = -\dfrac{1}{2x\sqrt{x}}. כלל המנה מיותר כשאפשר לצמצם חזקות.

שתי הטעויות של גזירת שורש.

(x)′=1x(\sqrt{x})' = \frac{1}{\sqrt{x}}
(x)′=12x(\sqrt{x})' = \frac{1}{2\sqrt{x}}

ה-22 נשכח. הוא בא מהחזקה 12\frac{1}{2} שירדה למטה — לא משום מקום אחר.

(x)′=x′(\sqrt{x})' = \sqrt{x'}
(x)′=(x12)′=12x−12\begin{aligned}(\sqrt{x})' &= \left(x^{\frac{1}{2}}\right)' \\ &= \frac{1}{2}x^{-\frac{1}{2}}\end{aligned}

אי אפשר «להכניס» את הגזירה לתוך השורש. קודם כותבים כחזקה, ורק אז גוזרים.

תרגילים

תרגיל 1

גזרו: f(x)=xf(x) = \sqrt{x}

  1. 12x\dfrac{1}{2x}
  2. 12x\dfrac{1}{2\sqrt{x}}
  3. 1x\dfrac{1}{\sqrt{x}}
  4. 2x2\sqrt{x}
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: ב 12x\dfrac{1}{2\sqrt{x}}

הפתרון:

x12x^{\frac{1}{2}}

כחזקה

12x−12=12x\frac{1}{2}x^{-\frac{1}{2}} = \frac{1}{2\sqrt{x}}

כלל החזקה

ה-22 הוא החזקה 12\frac{1}{2} שירדה למטה.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 2

נתון f(x)=xf(x) = \sqrt{x}. חשבו את f′(9)f'(9). עגלו לשלוש ספרות אחרי הנקודה.

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: 0.167

הפתרון:

f′(x)=12xf'(x) = \frac{1}{2\sqrt{x}}

הנגזרת

12⋅3=16≈0.167\frac{1}{2 \cdot 3} = \frac{1}{6} \approx 0.167

מציבים

בלי ה-22 היה יוצא 13\frac{1}{3} — פי שניים מהאמת.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 3

נתון f(x)=xf(x) = \sqrt{x}. חשבו את f′(0.25)f'(0.25).

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: 1

הפתרון:

0.25=0.5\sqrt{0.25} = 0.5

השורש

12⋅0.5=1\frac{1}{2 \cdot 0.5} = 1

מציבים

ככל שמתקרבים לאפס השיפוע גדל — הגרף נעשה תלול.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 4

מהו תחום ההגדרה של הנגזרת של f(x)=xf(x) = \sqrt{x}?

  1. כל xx
  2. x>0x > 0
  3. x≠0x \neq 0
  4. x≥0x \geq 0
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: ב x>0x > 0

הפתרון:

f′(x)=12xf'(x) = \frac{1}{2\sqrt{x}}

הנגזרת

x≠0⇒x>0\sqrt{x} \neq 0 \Rightarrow x > 0

המכנה

הפונקציה מוגדרת גם ב-00, הנגזרת לא. שם המשיק אנכי.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 5

גזרו: f(x)=xxf(x) = x\sqrt{x}

  1. 12x\dfrac{1}{2\sqrt{x}}
  2. 32x\dfrac{3}{2}\sqrt{x}
  3. x\sqrt{x}
  4. 32x\dfrac{3}{2}x
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: ב 32x\dfrac{3}{2}\sqrt{x}

הפתרון:

x⋅x12=x32x \cdot x^{\frac{1}{2}} = x^{\frac{3}{2}}

חוק החזקות

32x12=32x\frac{3}{2}x^{\frac{1}{2}} = \frac{3}{2}\sqrt{x}

כלל החזקה

אפשר גם בכלל המכפלה — אותה תשובה, בשלושה שלבים נוספים.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 6

נתון f(x)=xxf(x) = x\sqrt{x}. חשבו את f′(4)f'(4).

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: 3

הפתרון:

f′(x)=32xf'(x) = \frac{3}{2}\sqrt{x}

הנגזרת

32⋅2=3\frac{3}{2} \cdot 2 = 3

מציבים

4=2\sqrt{4}=2, ומשם ישר.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 7

גזרו: f(x)=xxf(x) = \dfrac{\sqrt{x}}{x}

  1. −12xx-\dfrac{1}{2x\sqrt{x}}
  2. −12x-\dfrac{1}{2\sqrt{x}}
  3. 12x\dfrac{1}{2\sqrt{x}}
  4. 12x\dfrac{1}{2x}
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: א −12xx-\dfrac{1}{2x\sqrt{x}}

הפתרון:

x1/2x=x−12\frac{x^{1/2}}{x} = x^{-\frac{1}{2}}

מצמצמים חזקות

−12x−32-\frac{1}{2}x^{-\frac{3}{2}}

כלל החזקה

−12xx-\frac{1}{2x\sqrt{x}}

חוזרים לשורש

כלל המנה מיותר כאן. צמצום חזקות קודם — ושלושה שלבים במקום שישה.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 8

נתון f(x)=xxf(x) = \dfrac{\sqrt{x}}{x}. חשבו את f′(4)f'(4).

להציג את התשובה והפתרון

התשובה: -0.0625

הפתרון:

f′(x)=−12xxf'(x) = -\frac{1}{2x\sqrt{x}}

הנגזרת

−12⋅4⋅2=−116-\frac{1}{2 \cdot 4 \cdot 2} = -\frac{1}{16}

מציבים

−0.0625-0.0625. שלילי — הפונקציה יורדת.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 9

מדוע ב-x=0x = 0 אין לגרף y=xy = \sqrt{x} שיפוע?

  1. יש שם נקודת קיצון
  2. השיפוע שווה לאפס
  3. המשיק שם אנכי
  4. הפונקציה לא מוגדרת שם
להציג את התשובה והפתרון

התשובה: ג המשיק שם אנכי

הפתרון:

f′(x)=12xf'(x)=\frac{1}{2\sqrt{x}}

כש-xx מתקרב ל-00 המכנה מתקרב ל-00, והנגזרת גדלה ללא גבול

הפונקציה כן מוגדרת ב-00 (ערכה 00) — רק הנגזרת אינה.

לבדוק את התשובה שלי ב-elev

תרגיל 10

הוכיחו ש-(x)′=12x\left(\sqrt{x}\right)' = \dfrac{1}{2\sqrt{x}}, בעזרת כלל החזקה בלבד.

  • x=x12\sqrt{x} = x^{\frac{1}{2}}
  • כלל החזקה: (xn)′=nxn−1(x^n)' = n x^{n-1}

(x)′=12x\left(\sqrt{x}\right)' = \dfrac{1}{2\sqrt{x}}

להציג את התשובה והפתרון
  1. x=x12\sqrt{x} = x^{\frac{1}{2}} — הגדרת שורש כחזקה
  2. (x12)′=12x−12\left(x^{\frac{1}{2}}\right)' = \frac{1}{2}x^{-\frac{1}{2}} — כלל החזקה עם n=12n = \frac{1}{2}
  3. x−12=1xx^{-\frac{1}{2}} = \dfrac{1}{\sqrt{x}} — חזקה שלילית היא הופכי
  4. (x)′=12⋅1x\left(\sqrt{x}\right)' = \frac{1}{2} \cdot \dfrac{1}{\sqrt{x}} — הצבת החזקה השלילית
  5. (x)′=12x\left(\sqrt{x}\right)' = \dfrac{1}{2\sqrt{x}} — כפל השברים
לבדוק את התשובה שלי ב-elev

השיעור הבא מחכה ב-elev

סרטונים, תרגול שנבדק מיד, ומסלול שמתקדם בקצב שלך — לכל הפרקים של הכיתה.

לתרגל ב-elevלגלות את elev לכיתה הזאת