Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Engineering Math1 (Group8) - Coggle Diagram
Engineering Math1 (Group8)
unit4 : การประยุกต์ของอนุพันธ์
อัตราสัมพัทธ์
เป็นการเปลี่ยนแปลงของปริมาณต่างๆ เทียบกับเวลา สามารถพิจารณาได้โดยการหาอนุพันธ์เทียบกับตัวแปรเวลา t
ตรวจสอบว่าโจทย์กำหนดปริมาณอะไรบ้างที่เป็นตัวแปร (อาจวาดรูปช่วย)
หาสมการที่แสดงความสัมพันธ์ของตัวแปรต่างๆในโจทย์
หาอนุพันธ์เทียบกับตัวแปรเวลา ทั้งสองข้างของสมการ
แทนค่าตัวแปรและอัตราการเปลี่ยนแปลงที่โจทย์กำหนดมาให้
โดยคำนึงถึงเครื่องหมายด้วย แล้วแก้สมการหาอัตราเปลี่ยนแปลง
ถ้า t เพิ่ม แล้ว x เพิ่ม เครื่องหมายจะเป็นบวก
ถ้า t เพิ่ม แล้ว x ลด เครื่องหมายจะเป็นลบ
ผลต่างเชิงอนุพันธ์
สูตรผลต่างเชิงอนุพันธ์ กำหนด c เป็นค่าคงที่
u และ v เป็นฟังก์ชั่นใดๆ
d(c) = 0
d(cu) = c du
d(u±v) = du±dv
d(uv) = u dv + v du
d(u/v) = (v du-u dv)/v^2
ช่วงการเพิ่มขึ้น-ลดลง และความเว้า
ช่วงการเพิ่มขึ้น-ลดลง
การเพิ่มขึ้น-ลดลงของฟังก์ชั่น จะบอกทิศทางของกราฟในแนวแกน y ของ f(x) เมื่อค่าของ x เปลี่ยนจากน้อยไปมาก (จะเป็นฟังก์ชั่นเพิ่ม เมื่อ f(x) มีค่ามากขึ้น เมื่อ x มากขึ้น ฟังก์ชั่นลด เมื่อ f(x) มีค่าลดลง เมื่อ x มากขึ้น)
ถ้า f'(x)>0 บนช่วง (a,b) จะได้ว่า f เป็นฟังก์ชั่นเพิ่มในช่วง (a,b)
ถ้า f^' (x)<0 บนช่วง (a,b) จะได้ว่า f เป็นฟังก์ชั่นลดในช่วง (a,b)
ความเว้า
เป็นการหาว่ากราฟ f(x) ที่เป็นเส้นโค้งนั้นมีความเว้าอยู่ด้านบนหรือด้านล่าง
นิยาม - ความเว้า
f มีความเว้าอยู่บน บนช่วง D ถ้า f ' เพิ่มขึ้นบนช่วง D :
f มีความเว้าอยู่ล่าง บนช่วง D ถ้า f ' ลดลงบนช่วง D
หรือสามารถใช้ทฤษฎีบทในการหาความเว้าได้
ทฤษฎีบท :
ถ้า f '' (x)>0 บนช่วง (a,b) จะได้ว่า f มีความเว้าอยู่ด้านบน บนช่วง (a,b)
ถ้า f;' (x)>0 บนช่วง (a,b)
ความสูงสุดและต่ำสุดของฟังก์ชั่น
เป็นการหาค่าของ x_0 ที่ทำให้เกิดค่าสูงสุดสัมพัทธ์และค่าต่ำสุดสัมพัทธ์ขึ้น โดย
ถ้า f มีค่าสุดขีดสัมพัทธ์(ค่าสูงสุดสัมพัทธ์และค่าต่ำสุดสัมพัทธ์) เมื่อ x_0 อยู่ในช่วง (a,b)แล้ว f^' (x_0 )=0 หรือ f^' (x_0 ) หาค่าไม่ได้
การหาค่าสุดขีดสัมพัทธ์
ถ้า f '' (x)>0 แล้ว f มีค่าต่ำสุดสัมพัทธ์ ที่ x0 ซึ่งมีค่า f(x0)และเรียก (x0,f(x0)) ว่า จุดต่ำสุดสัมพัทธ์ ของ f
ถ้า f '' (x)<0 แล้ว f มีค่าสูงสุดสัมพัทธ์ ที่ x0 ซึ่งมีค่า f(x0)และเรียก (x0,f(x0)) ว่า จุดสูงสุดสัมพัทธ์ ของ f
ถ้า f '' (x)=0 ให้หาค่าโดยใช้อนุพันธ์อันดับหนึ่ง
การทดสอบค่าสุดขีดสัมพัทธ์โดยใช้อนุพันธ์อันดับหนึ่ง
สมมุติให้ f(x) ต่อเนื่องที่จุดวิกฤต x0 และมีช่วง(a,b) ซึ่ง a<x0<b และ f(x) หาอนุพัธ์ได้บน
1.ถ้า
และ
แล้ว f มีค่าต่ำสุดสัมพัทธ์ที่ x0
2.ถ้า
และ
แล้ว f มีค่าสูงสุดสัมพัทธ์ที่ x0
3.ถ้า
มีเครื่องหมายเหมือนกันบน
และ
แล้ว f ไม่มีค่าสูงสุดสัมพัทธ์ที่ x0
กฎของโลปิตาล
การพิจารณาหาค่าลิมิตของฟังก์ชั่นที่อยู่ในรูปแบบไม่กำหนด ( 0/0,∞/∞,
0∙∞,∞-∞,0^0,∞^0,1^∞) โดยฟังก์ชั่นตรงตามรูปแบบไม่กำหนดได้แก่
ได้แก่
หาค่าลิมิตได้จาก
กฎโลปิตาล สำหรับรูปแบบ 0/0
สมมติให้
และ
ถ้าลิมิต
(เป็นจำนวนจริง) หรือ ถ้าลิมิตเป็น∞ หรือ -∞ แล้ว จะได้ว่า
โดยทฤษฎีนี้ สามารถใช้กับกราฟหาค่าลิมิต เข้าสู่จำนวนจริง a ทางใดทางหนึ่ง หรือ เข้าสู่ ∞ หรือ -∞ ได้
กฎโลปิตาล สำหรับรูปแบบ ∞/∞
สมมติให้ และ ถ้าลิมิต
(เป็นจำนวนจริง) หรือ ถ้าลิมิตเป็น∞ หรือ -∞ แล้ว จะได้ว่า
โดยทฤษฎีนี้ สามารถใช้กับกราฟหาค่าลิมิต เข้าสู่จำนวนจริง a ทางใดทางหนึ่ง หรือ เข้าสู่ ∞ หรือ -∞ ได้
unit2 : ลิมิตและความต่อเนื่อง
สมบัติของลิมิตอนันต์
ถ้าf(x)=1/(x^p) และ p เป็น I+ จะได้ว่า
ลิมิตข้างเดียว
x เข้าใกล้ a ทางขวา(x>a) f(x) มีค่าเข้าใกล้ L
x เข้าใกล้ a ทางซ้าย(x<a) f(x) มีค่าเข้าใกล้ L
ถ้าลิมิตทางซ้ายเท่ากับทางขวาลิมิตตัวนั้นจะหาค่าได้ ถ้าไม่ก็หาค่าไม่ได้
ลิมิตของฟังก์ชัน
f(x) เมื่อ x เข้าใกล้ a มากๆแล้ว f(x) มีค่าเข้าใกล้ L(ดูจากกราฟหรือการแทนค่าxเข้าใกล้aมากๆ)
ลิมิตอนันต์
x เข้าใกล้ a+ แล้วค่า f(x) มีค่าเพิ่มขึ้นหรือลดลงเรื่อยๆไม่สิ้นสุด
x เข้าใกล้ a- แล้วค่า f(x) มีค่าเพิ่มขึ้นหรือลดลงเรื่อยๆไม่สิ้นสุด
ลิมิตที่อนันต์
f(x) ขณะที่ x มีค่ามากขึ้นหรือน้อยลงไม่มีสิ้นสุด
เมื่อ x เพิ่มขึ้นหรือลดลงไม่สิ้นสุด ค่าของ f(x) จะเข้าใกล้ L มากๆ เรียกเส้น y = L ว่า เส้นกำกับเขตแนวนอน(Horizontal asymptote)
สมบัติของลิมิตที่อนันต์
ถ้า f(x) = 1/x^(p ) และ p เป็น I+ จะได้ว่า
เทคนิคการหาลิมิต
สามารถกระจาย limit ในเครื่องหมาย บวก ลบ คูณ หาร ได้
6.เมื่อ n เป็น จำนวนเต็มคู่ I+ และ
จะได้
ลิมิตของฟังก์ชันตรีโกณมิติ
ความต่อเนื่องของฟังก์ชัน
f(x)จะต่อเนื่องที่ x = a เมื่อ
เท่านั้น
unit3 : อนุพันธ์
อัตราการเปลี่ยนแปลง
อัตราการเปลี่ยนแปลงเฉลี่ย ของ y เทียบกับ x ในช่วง x ถึง x + h คือ
อัตราการเปลี่ยนแปลง ของ y เทียบกับ x ขณะ x มีค่าใดๆ
อนุพันธ์ของฟังก์ชัน
อนุพันธ์ของฟังก์ชัน f(x) เทียบ x เขียนแทนด้วย f'(x) ,y',dy/dx
โดยที่
อนุพันธ์ของฟังก์ชัน f(x) เทียบ x ที่ x = a เขียนแทนด้วย f'(a)
โดยที่
ถ้าฟังก์ชัน f (x) หาอนุพันธ์ได้ที่ x = a แล้ว f (x) จะเป็นฟังก์ชันที่ต่อเนื่องที่ x = a ด้วย
อนุพันธ์อันดับสูง
https://drive.google.com/drive/folders/1DPjlHxTMmGIXGXv6uj0MRwE_x7-j1bHU?usp=sharing
ความชันเส้นโค้ง เส้นสัมผัสและเส้นตั้งฉากเส้นโค้ง
พิจารณาให้จุดQเคลื่อนเข้าหาจุดPตามเส้นโค้ง ซึ่งทำให้xเข้าใกล้a
ถ้า mของPQมีค่าเข้าใกล้จำนวนจริงmแล้วเราจะนิยามให้mเป็นความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้งที่จุดP
สมการเส้นตรงที่ผ่านจุด (X0,Y0)และมีความชันmเขียนได้ในรูป
สมการเส้นตั้งฉาก (เส้นปกติ) ที่ผ่านจุด (X0,Y0)และมีความชันmเขียนได้ในรูป
การหาอนุพันธ์โดยใช้สูตรเบื้องต้น
ของฟังก์ชันพีชคณิตและฟังก์ชันอดิศัย
การหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันแฝง
ฟังก์ชันแฝงคือ ตัวแปร ไม่สามารถเขียนให้อยู่ในรูปของฟังกชัน ได้อย่างชัดเจน เช่น
F(x, y) = 0
x^2 + y^2 = 1
y^2 = x^3 + cos(x y)
จัดรูปสมการให้อยู่ในรูป y = f(x)
หาอนุพันธ์ของทั้งสองข้างของสมการ
การหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันโดยใช้สูตรต่าง ๆ (ไฟล์สูตรรวม)
ฟังก์ชันตรีโกณมิติ และฟังก์ชันตรีโกณมิติผกผัน
ฟังก์ชันเลขยกกำลังและลอการิทึม
ฟังก์ชันไฮเปอร์โบลิก และฟังก์ชันไฮเปอร์โบลิกผกผัน
https://drive.google.com/drive/folders/1DPjlHxTMmGIXGXv6uj0MRwE_x7-j1bHU?usp=sharing
กฎลูกโซ่
https://drive.google.com/drive/folders/1DPjlHxTMmGIXGXv6uj0MRwE_x7-j1bHU?usp=sharing
การหาอนุพันธ์โดยใช้ลอการิทึม
ใช้สำหรับแก้ฟังก์ชันที่อยู่ในรูปต่อไปนี้
วิธีทำ
ขั้นตอนที่ 1 : take In ทั้งสองข้างของฟังก์ชัน
ขั้นตอนที่ 2 : พิจารณาทั้งฟังก์ชัน โดยใช้คุณสมบัติ log
ขั้นตอนที่ 3 : หาอนุพันธ์เทียบ x ทั้ง 2 ข้าง
Extra : สูตรอนุพันธ์ที่ใช้บ่อย
สูตรเบื้องต้นสำหรับการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน
https://drive.google.com/drive/folders/1DPjlHxTMmGIXGXv6uj0MRwE_x7-j1bHU?usp=sharing
การหาอนุพันธ์ของสมการอิงตัวแปรเสริม
กำหนด x = x(t), y = y(t) โดย t เป็นตัวเแปรเสริม
การหาอนุพันธ์ของสมการอิงตัวแปรเสริม
https://drive.google.com/drive/folders/1DPjlHxTMmGIXGXv6uj0MRwE_x7-j1bHU?usp=sharing
การหาอนุพันธ์อันดับสูงของสมการอิงตัวแปรเสริม
https://drive.google.com/drive/folders/1DPjlHxTMmGIXGXv6uj0MRwE_x7-j1bHU?usp=sharing
unit1:ระบบพิกัดเชิงขั้วและสมการอิงตัวแปรเสริม
กราฟของสมการในระบบพิกัดเชิงขั้ว
วิธีการวาดกราฟ กำหนดค่า θ (ยิ่งกำหนด θ ถี่มากๆภาพที่ได้จะยิ่งแม่นยำ)เพื่อหาค่า r แล้วนำไปวาดกราฟ
การสมมาตร
การสมมาตรกับแกนเชิงขั้ว
สมมาตรเมื่อ f (r, θ) = f (r, -θ) หรือ f (-r, π-θ)
การสมมาตรเส้นตรง θ = π/2
สมมาตรเมื่อ f (r, θ) = f (-r, -θ) หรือ f (r, π-θ))
การสมมาตรกับจุดกำเนิด
สมมาตรเมื่อ f (r, θ) = f (-r, θ) หรือ f (r, π+θ)
กราฟสมการในระบบพิกัดฉากที่ควรรู้
1.เส้นโค้งลีมาซอง
สมการ r = a ± bcos θ หรือ r = a ± bsin θ เมื่อ a > 0 b > 0
2.เส้นโค้งเลมนิสเคต
r^2 = a^2sin(2θ)
r^2 = -a^2sin(2θ)
r^2 = a^2cos(2θ)
r^2 = -a^2cos(2θ)
3.เส้นโค้งกลีบกุหลาบ
4.ก้นหอย
r = aθ เมื่อ a>0
ถ้า θ ≥ 0 ก้นหอยทวนเข็ม
ถ้า θ ≤ 0 ก้นหอยตามเข็ม
ความสัมพันธ์ระหว่างระบบพิกัดฉากและพิกัดเชิงขั้ว
P(x,y) ระบบพิกัด = P(r, θ) ระบบพิกัดเชิงขั้ว
x = rcos θ
y = rsin θ
r^2 = x^2+y^2
tan θ = y/x ; x ≠0
การหาจุดตัดของเส้นโค้งในระบบพิกัดเชิงขั้ว
1.วาดกราฟของสมการในระบบพิกัดเชิงขั้วและนับจุดตัด
2.แก้ระบบสมการในระบบพิกัดเชิงขั้วหาจุดตัด(จับrของทั้ง 2 สมการมาเท่ากัน)
3.ถ้าจุดตัดที่ได้มาจากข้อ2 ไม่เท่ากับ ข้อ1 ให้หาจุดตัดโดยแทนค่า r หรือ θ
ระบบพิกัดเชิงขั้ว
ส่วนประกอบของระบบพิกัดเชิงขั้ว
O คือจุดกำเนิด(Origin)หรือจุดขั้ว(Pole)
OX เป็นแกนเชิงขั้ว(Polar axis)
พิกัดของจุด P แทนด้วย (r, θ) ;
P(r, θ) จะมี Q(-r, θ) เป็นจุดตรงข้าม
r คือ ระยะห่างจากจุด O ถึงจุด P
θ คือ มุมที่วัดจากแกนเชิงขั้วไปยังเส้น OP
θ เป็นบวกเมื่อ วัดมุม θ ทวนเข็มนาฬิกา
มุม θ เป็นลบเมื่อ วัดมุม θ ตามเข็มเข็มนาฬิกา
สมการอิงตัวแปรเสริม
x,y เป็นฟังกชั่นของตัวแปร t และ t คือ ตัวแปรเสริม โดยเส้นโค้งที่ได้จากสมการเรียกว่า” เส้นแนววิถี ”(Trajectory) *กราฟที่ได้ต้องมีลูกศร
x = x(t)
y = y(t)
วิธีการวาด
วิธี 1 ลงจุด (กำหนด t หาค่า x y)
วิธี 2 กำจัด t (จัดรูป t แล้วนำไปแทนในอีกสมการ)