1. Analyysin kertausta ja täydennystä
Raja-arvo
Funktion raja-arvo
Funktiolla f(x) on kohdassa x = a raja-arvona luku b, kun x lähestyy a:ta. Tätä merkitään
Nyt funktion raja-arvossa on kyse siitä, että funktio ei saavuta arvoa b, vaan lähestyy sitä.
Raja-arvon laskeminen: Sijoitetaan se muuttujan arvo, jota lähestytään, funktion lausekkeeseen.
Murtofunktioiden tapauksessa, jos lasketaan raja-arvoa kohdassa, jossa funktiota ei ole määritelty, sijoitus voi johtaa muotoon 0/0, jolloin murtolauseketta joudutaan sieventämään ennen raja-arvon laskemista.
Laske raja-arvo.
a)
b)
Funktion derivaatta
Derivaatan määritelmä
Funktion f erotusosamäärä välillä [a, x] kertoo funktion keskimääräisen muutosnopeuden tällä välillä. Graafisesti tämä on suoran, sekantin kulmakerroin.
Erotusosamäärä välillä [a, x]
Seuraavasta linkistä nähdään mitä tapahtuu, kun x lähestyy a:ta:
Derivaatan määritelmä
Eli derivaatta on erotusosamäärän raja-arvo.
Nyt funktion derivaatta kohdassa x = a on erotusosamäärän raja-arvo, kun x lähestyy a:ta.
%3D%5Clim_%7Bx%5Crightarrow%20a%7D%5Cfrac%7Bf%5Cleft(x%5Cright)-f%5Cleft(a%5Cright)%7D%7Bx-a%7D)
Tämä on funktion kuvaajalle kohtaan x = a piirretyn tangentin kulmakerroin. Derivaatta kertoo funktion hetkellisen muutosnopeuden.
%3Dx%5E2-4x%5C%20derivaatta%5C%20kohdassa%5C%20x%3D2%5C%20eli%5C%20f%27%5Cleft(2%5Cright))
%3D%5Clim_%7Bx%5Crightarrow2%7D%5Cfrac%7Bf%5Cleft(x%5Cright)-f%5Cleft(2%5Cright)%7D%7Bx-2%7D%3D%5Clim_%7Bx%5Crightarrow2%7D%5Cfrac%7Bx%5E2-4x-%5Cleft(2%5E2-4%5Ccdot2%5Cright)%7D%7Bx-2%7D)
Erotusosamäärä välillä [a, x]
Seuraavasta linkistä nähdään mitä tapahtuu, kun x lähestyy a:ta:
Derivaatan määritelmä
Eli derivaatta on erotusosamäärän raja-arvo.
Nyt funktion derivaatta kohdassa x = a on erotusosamäärän raja-arvo, kun x lähestyy a:ta.
Tämä on funktion kuvaajalle kohtaan x = a piirretyn tangentin kulmakerroin. Derivaatta kertoo funktion hetkellisen muutosnopeuden.
eli f '(2) = 0. ⇒ Funktion derivaatta kohdassa x = 2 on 0 eli kohtaan x = 2 vastaavaan paraabelin pisteeseen piirretyn tangentin kulmakerroin on nolla (funktion derivaatan nollakohta on x = 2)
Funktion raja-arvo ja jatkuvuus
Funktiolla on kohdassa x = a raja-arvona luku b, jos funktion vasemman ja oikeanpuoleiset raja-arvot ovat yhtä suuret eli
(a:ta pienemmillä x:n arvoilla)
(a:ta suuremmilla arvoilla)
Jotta funktio f olisi jatkuva kohdassa x = a, niin
1. Funktiolla on oltava raja-arvo kohdassa x = a eli
2. Funktion raja-arvon on oltava yhtä suuri kuin funktion arvo kohdassa x = a eli
Jatkuvan funktion kuvaaja on yhteinäinen ("käyrä ei katkea").
Funktion jatkuvuutta ja raja-arvon olemassa oloa tutkitaan yleensä paloittain määritellyille funktioille
esim
Määritä vakio a siten, että funktio f on jatkuva kaikkialla, kun
Epäoleellinen raja-arvo
Kun lasketaan erityisesti murtofunktion raja-arvoa kohdassa jossa funktio ei ole määritelty, saadaan raja-arvoksi
- ∞ (ääretön), jolloin funktion arvot kasvavat rajatta tai
- -∞ (miinus ääretön), jolloin funktion arvot pienenevät koko ajan lähestyen -∞
Tällaisia raja-arvoja kutsutaan epäoleelliseksi raja-arvoksi, jotka ovat muotoa
esim funktiolla
määrittelyehto on x ≠ 1. Määritä sekä kuvaajan perusteella että laskemalla
Huom! Murtofunktiolla on pystysuora asymptootti nimittäjän nollakohdassa tai nollakohdissa.
Asymptootti on suora, jota funktion kuvaaja lähestyy.
