مواضيع المحاضرة: THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS
background image

 

 

THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS

 

 

LEC : 

1

 

1

 

 

     MOHAMED SABAH AL TAEE \ MOSUL UNIVERSITY \ MATHEMATICS SCIENCE

 

 

is the slope and we can define as :

  

The Derivative

 

0

(

)

( )

( )

lim

x

dy

f x

x

f x

f x

m

dx

x

 

  

 

 

Where " m " is the slope , if this derivative exists then we say f is " differentiable " .

 

( )

f x

x

 

dy

dx

to the function        

 

Fin

 

EXAM

    

 

Solution :

 

0

0

0

0

0

0

(

)

( )

( )

lim

lim

lim

lim

lim

(

)

(

)

1

1

1

lim

2

x

x

x

x

x

x

dy

f x

x

f x

f

x

dx

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

 

 

 

 

 

 

  

  

  

  

  

  

  

  

  

 

 

 

to the function        

 

dy

dx

d  

Fin

 

EXAM

    

 

  1) 

2

( )

f x

x

 

Solution :

 

2

2

2

2

0

0

(

)

(

)

2

(

)

( )

( )

lim

lim

x

x

f x

x

x

x

x

x x

x

f x

x

f x

x

f

x

x

 

 

 

 

  

  

2

2

2x x

x

x

  

2

0

0

2

lim

lim

x

x

x

x x

x

x

x

 

 

  

[2

]

x

x

x

 

0

lim 2

2

0

2

x

x

x

x

x

 

  

 

 

  2) 

1

( )

f x

x

 

 

Solution :

 

1

(

)

f x

x

x

x

 

 

 

 


background image

 

 

THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS

 

 

LEC : 

1

 

2

 

 

     MOHAMED SABAH AL TAEE \ MOSUL UNIVERSITY \ MATHEMATICS SCIENCE

 

 
 

0

0

2

0

1

1

(

)

( )

lim

lim

1

1

lim

(

)

x

x

x

x

x

x

x x

x

x

x

x

f

x

x

x

x x

x

x

 

 

 

  

 

 

 

 

 

RULES OF DERIVATIVE :

 

1

2

1)

( )

0

2)

( )

1

3)

( )

4)

( )

( )

( )

5)

( )

( )

( )

( )

6)

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

7)

( )

( )

8)

( )

( ( ))

n

n

n

y

f x

C

y

y

f x

x

y

y

f x

x

y

nx

y

f x

Cg x

y

Cg x

y

f x

g x

y

f

x

g x

y

f x

g x

y

f x g x

g x f

x

f x

g x f

x

f x g x

y

y

g x

g x

y

f x

C g x

y

C

 

 


1

( ( ))

( )

n

g x

g x

 

 

:

 

Proof

 

0

0

0

1)

( )

(

)

(

)

( )

( )

lim

lim

0

2)

( )

(

)

( )

lim

x

x

x

f x

C

f x

x

C

f x

x

f x

C

C

f

x

x

x

f x

x

f x

x

x

x

x

f

x

 

 

 

 

 

  

 

 

  

x

x

  

0

lim

1

x

x

x

x

 

 

 

1

2

2

3

3

(

1)

(

1)(

2)

(

)

2!

3!

n

n

n

n

n

n

NOTE

n n

n n

n

x

y

x

nx

y

x

y

x

y

y

  

 

 
 
 


background image

 

 

THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS

 

 

LEC : 

1

 

3

 

 

     MOHAMED SABAH AL TAEE \ MOSUL UNIVERSITY \ MATHEMATICS SCIENCE

 

 

1

2

2

0

3)

( )

1

(

)

(

)

...

2!

( )

lim

n

n

n

n

n

n

n

x

f x

x

n n

f x

x

x

x

x

nx

x

x

x

x

x

f

x

 

 

 

 

  

1

2

2

1

...

2!

n

n

n

n

n n

nx

x

x

x

x

x

 

  

0

lim

x

x

x

 

1

1

2

1

1

[

...

]

2!

n

n

n

n n

nx

x

x

x

x

  

1

1

2

1

0

1

1

1

lim

...

2!

0

0 ... 0

n

n

n

x

n

n

n n

nx

x

x

x

nx

nx

 

  

    

 

 

Fin

 

EXAM

 

dy

dx

to the function        

    

 

6

5

4

3

3

4

2

3

2

2

2

2

2

2

2

5

2

4

2

5

3

3

1)

6

2)

3

3.4

12

3)

3

2

7

10

12

4

7

4)

(

3)(

2)

(

3)(2 )

(

2).1

(

3)

(

2).1 (

3)(2 )

5)

(

2)

(

2)

6)

(3

4 )

5(3

4 ) (6

4)

7)

(3

4 ) (

7)

y

x

y

x

y

x

y

x

x

y

x

x

x

y

x

x

y

x

x

y

x

x

x

x

x

x

x

y

y

x

x

y

x

x

y

x

x

x

y

x

x

x

2

5

3

2

2

3

3

2

4

(3

4 ) .3(

7) .(3

)

(

7) 5(3

4 ) (6

4)

y

x

x

x

x

x

x

x

x

 

 

                                                                    االشتقاق الضمني

IMPLICIT DIFFERENTIATION

 

  حالةٍف ٍىمضلا قاقتشلاا مدختسو

إعطاء

 

 ه اوَرُغتمب ةلادلا

أكثر

 

    رر المسرتقُغتملا قتشو ثُح ,

Independent

   ) اشرتقااا

ر المعتمدُغتملا اما ,  احَرص

 

Dependent

)

 

 ثُح ,  اُىمض  اااقتشا هقتشو

أن

 

    ًعتمرد ع رَ ٌيرلا رُغتملا ىه دمتعملا رُغتملا

:  شتق بالىسبة له . مثَُ ٌيلا رُغتملا ىهف  قتسملا رُغتملا اما يرخا تارُغتم

 

(dependent)

& x (independent)

(dependent)

& y (independent)

dy

y

dx

dz

z

dy

 


background image

 

 

THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS

 

 

LEC : 

1

 

4

 

 

     MOHAMED SABAH AL TAEE \ MOSUL UNIVERSITY \ MATHEMATICS SCIENCE

 

:

 

EXAM

 

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

3

3

9

,

&

:

2

2

0

2

2

( .1

)

9

dy

d y

If

x

y

Find

dx

dx

Solution

x

x

yy

yy

x

y

y

x

x

y

y

y

xy

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

 

 

 

  

 

 

 

 

 

:

 

EXAM

 

2

2

3

2

2

2

4

2

4

2

2

2

2

2

3

2

2

3

2

3

3

2

3

3

2

,

8

:

3

4

3

4

3

8

3

2

3

.2

.

3

3

4

4

4

4

4

3 (8

3

)

3

(8

6

)

2

4

16

4

3

(2

)

3

16

8

d y

x

If

y

x

then prove that

y

dx

solution

x

yy

x

y

y

x

xy

x

yx

y

x

x

y

y

y

y

y

y

y

x

y

x

x

y

y

x

y

y

y

x

y

x

y

y

 

 

 

:

 

EXAM

 

3

3

3

2

3

2

5

,

:

2

If

y

x

a

prove that

d x

ya

dy

x

 

 

 

  a   is constant.

 


background image

 

 

THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS

 

 

LEC : 

1

 

5

 

 

     MOHAMED SABAH AL TAEE \ MOSUL UNIVERSITY \ MATHEMATICS SCIENCE

 

 

2

2

2

2

2

2

2

4

2

2

2

2

2

2

4

4

4

3

4

3

3

3

3

5

5

5

5

3

3

0

3

3

2

2

.2

2

.2

.2

2

2

2 (

)

2 (

)

2

y

y

x x

y

x x

x

x

y

y

yx

xy

yx

x

y

y

xx

x

x

x

x

x

x

yx

y

y x

y

y

a

ya

x

x

x

x

 

 

 

 
 

                                                                                                         قاعدة السلسلة

CHAIN RULE

 

 

Let y=f(t) and g(t) , the chain rule may be written as :

 

.

dy

dy

dy dt

dt

dx

dx

dt dx

dt

 

 

:

 

EXAM

 

3

2

2

6

,

2

4

,

If y

t

x

t

dy

d y

Find

dx

dx

 

 

 ٍ

Solution :

 

2

2

2

2

2

.

1

3

,

2

2

1

3

3 .

2

2

(

)

.

1

3

3 .

2

2

dy

dy dt

dx

dt dx

dy

dx

dt

t

dt

dt

dx

dy

t

t

A

dx

d y

d

dy

d

dA

dA dt

A

dx dx

dx

dx

dt dx

dx

t

t

 

 

 

 
 


background image

 

 

THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS

 

 

LEC : 

1

 

6

 

 

     MOHAMED SABAH AL TAEE \ MOSUL UNIVERSITY \ MATHEMATICS SCIENCE

 

:

 

EXAM

 

2

2

2

2

1 ,

1

,

If y

t

x

t

dy

d y

Find

dx

dx

 

 

 

ٍ

Solution :

 

2

2

.

1

2

,

2

2

1

2 .

1

2

(

)

.

1

0.

0

2

dy

dy dt

dx

dt dx

dy

dx

dt

t

t

dt

dt

dx

t

dy

t

A

dx

t

d y

d

dy

d

dA

dA dt

A

dx dx

dx

dx

dt dx

dx

t

 

 

 

:

 

EXAM

 

2

2

,

sin

,

If y

Cost

x

t

dy

d y

Find

dx

dx

 

ٍ

Solution :

 

2

2

2

3

.

1

sin

,

1

sin .

tan

(

)

.

1

.

dy

dy dt

dx

dt dx

dy

dx

dt

t

Cost

dt

dt

dx

Cost

dy

t

t

A

dx

Cost

d y

d

dy

d

dA

dA dt

A

dx dx

dx

dx

dt dx

dx

Sec t

Sec t

Cost

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 


background image

 

 

THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS

 

 

LEC : 

1

 

7

 

 

     MOHAMED SABAH AL TAEE \ MOSUL UNIVERSITY \ MATHEMATICS SCIENCE

 

Partial Derivative :

 

DEF:

 

Let f be a function with two variables x, y , then the partial derivative for f respect to x 

 

and its value at any point (x,y) in domain f is :

f

x


 

 is the function f

x  

or 

 

0

(

, )

( , )

( , )

( , )

lim

x

x

f x

x y

f x y

f

x y

f x y

x

x

 

 

 

DEF:

 

Let f be a function with two variables x, y , then the partial derivative for f respect to x 

 

and its value at any point (x,y) in domain f is :

f

y


 

 is the function f

x  

or 

 

0

( ,

)

( , )

( , )

( , )

lim

y

y

f x y

y

f x y

f

x y

f x y

y

y

 

  

 

DEF:

 

Let f be a function with three variables x, y ,z then the partial derivative for f : 

 

0

0

0

(

, , )

( , , )

( , , )

( , , )

lim

( ,

, )

( , , )

( , , )

( , , )

lim

( , ,

)

( , , )

( , , )

( , , )

lim

x

x

y

y

z

z

f x

x y z

f x y z

f

x y z

f x y z

x

x

f x y

y z

f x y z

f

x y z

f x y z

y

y

f x y z

z

f x y z

f

x y z

f x y z

z

z

 

 

 

 

 

  

 

Note :

 

2

2

2

2

2

2

xx

xy

yx

yy

xy

yx

f

f

f

f

xy

x

f

f

f

f

yx

y

f

f


 

and in three variables 

 

3

2

2

2

(

)

.

xyy

f

f

f

etc

x

x y

y

 

 

 

EXAM :

 

2

3

( , )

5

f x y

x

xy

y

 

2

2

2

5

0 5

3

5

3

f

x

y

x

f

x

y

x

y

y


 

 

 


background image

 

 

THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS

 

 

LEC : 

1

 

8

 

 

     MOHAMED SABAH AL TAEE \ MOSUL UNIVERSITY \ MATHEMATICS SCIENCE

 

2

2

2

2

2

2

(

)

6

(

)

2

5

f

f

y

y

y

y

f

f

x

x

x

f

f

x y

y x

 


 

  

 

 

 

EXAM :

 

5

4

4

4

4

2

3

3

2

2

3

3

2

2

2

3

3

( , )

(3

5 )

5(3

5 ) .3 15(3

5 )

5(3

5 ) .5

25(3

5 )

60(3

5 ) .3 180(3

5 )

100(3

5 ) .5

500(3

5 )

60(3

5 ) .5

300(3

5 )

f x y

x

y

f

x

y

x

y

x
f

x

y

x

y

y

f

x

y

x

y

x

f

x

y

x

y

y

f

f

x

y

x

y

x y

y x




 

 

 

EXAM :

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3

2

4

3

4

2

2

4

2

3

2

4

2

2

2

2

2

2

2

( , )

5

10

3

5

20

10

6

60

f x y

xy

x yz

f

y

xyz

x
f

y x

x z

y

f

x yz

z

f

yz

x

f

xy

y

f

x yz

z



 

 



 

 

3

3

3

3

3

2

3

2

2

4

2

3

3

3

2

2

2

0

6

120

3

10

40

(

(

))

(

)

0

f

x

f

x

y

f

x yz

z

f

y

xz

x y

f

xyz

x z

f

f

f

x y z

x

y

z

f

f

z

z y

y



 

 

 

 

 

  

 

 

 


background image

 

 

THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS

 

 

LEC : 

1

 

9

 

 

     MOHAMED SABAH AL TAEE \ MOSUL UNIVERSITY \ MATHEMATICS SCIENCE

 

DEF :

 

Let u(x,y) , v(x,y) be a functions then we say that u & v satisfy the Cauchy Riemann 
Equation (C.R.E) iff

 

&

u

v

u

v

x

y

y

x

 

 

 

EXAM :

 

2

2

,

2

2

,

2

2

,

2

&

. .

u

x

y

v

xy

u

v

u

v

x

x

x

y

x

y

u

v

u

v

y

y

y

x

y

x

u

v

satisfy C R E

 

 

 

 

DEF :

 

 

2

2

2

2

0

f

f

x

y

 When the function f(x,y) satisfy Laplace equation   

 

then f(x,y) is said to be harmonic .

 
 

EXAM :

 

3

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

( , )

3

3

3

6

6

6

6

6

0

f x y

x

xy

f

f

x

y

x

x

x

f

f

xy

x

y

y

f

f

x

x

x

y

f

harmonic

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 

 
 


background image

 

 

THE DERIVATIVE OF A FUNCTIONS

 

 

LEC : 

1

 

11

 

 

     MOHAMED SABAH AL TAEE \ MOSUL UNIVERSITY \ MATHEMATICS SCIENCE

 

 

 

 
 
 

       

 to        

( )

f

x

 

 

      By using the definition of the derivative find 

 
 

3

2

5

2

3

,

1

,

1

1

,

,

1

1

x

x

x

x

x

x

 

 

 

     

  

 
 

   

      

2

2

2

3

3

3

1

1

1

3

3

3

2

2

2

2

2

2

2

3

3

2

&

:

7

2

4

1

0

,

.

,

.

4

3

0

d y

d x

Find

to the

dx

dy

x y

y

x y

y

x

y

a

a is cons

x

y

a

a is cons

x

y

 

 

 

 

 
 

 
 

 

3

2

4

2

2

2

3

1

4

2

If y

t

t

x

t

t

d y

then Find

dx

 

 

 
 
 

1

 

2

 

3

 

 

MOHAMED SABAH MAHMOUD AL TAEE

 

M.SC / MATHEMATICS

 

E-MAIL : msmt_80@yahoo.com

 

2013 -2014

 




رفعت المحاضرة من قبل: Medoo Chan
المشاهدات: لقد قام 15 عضواً و 321 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل