Afgeleide functies > Differentiëren
1234567Differentiëren

Theorie

De afgeleide van een functie `y=f(x)` is:
`f'(x) = lim_(h→0) (f(x+h) - f(x))/h`

Hieruit zijn algemene regels af te leiden waarmee je de afgeleide sneller kunt vinden. Je noemt ze differentieerregels. Het toepassen ervan heet differentiëren.

  • De constanteregel is de differentieerregel voor constante functies.
    Als `f(x) = c` dan geldt: `f'(x) = 0` .

  • De machtsregel is de differentieerregel voor machtsfuncties.
    Als `f(x) = cx^n` dan geldt voor elke waarde van `c` en voor gehele positieve waarden van `n` : `f'(x) = ncx^ (n-1)` .

> bewijs

Deze stelling geldt voor `n=1` , want `f(x) = cx^1` geeft `f'(x) = c*1x^(1-1) = cx^0 = c` . (Immers dan is `f` een lineaire functie met hellingsgetal `c` .)

Neem nu eens aan dat de formule voor een bepaalde `n` geldt. En stel dat je kunt aantonen dat daaruit volgt dat hij dan ook voor `n + 1` geldt. Dan geldt hij voor alle gehele positieve waarden van `n` , want uit de geldigheid voor `n = 1` volgt dan die voor `n = 1+1 = 2` en daaruit die voor `n = 2+1 = 3` , enzovoort...

Dus moet worden aangetoond: uit de regel geldt voor `n` volgt dat hij geldt voor `n+1` .
Je neemt dus aan dat als `f(x) = cx^n` dan is `f'(x) = ncx^(n-1)` , ofwel:

`lim_(h rarr 0) (c(x+h)^n - cx^n)/(h) = ncx^(n-1)`

Nu naar `n+1` .
Aangetoond moet worden: als `f(x) = cx^(n+1)` dan is `f'(x) = (n+1)cx^n` .

Dat doe je zo:

`f'(x) = lim_(h rarr 0) (c(x+h)^(n+1) - cx^(n+1))/(h) = lim_(h rarr 0) ((x+h)*c(x+h)^n - x*cx^n)/(h) =`
`= lim_(h rarr 0) ((x*c(x+h)^n - x*cx^n)+h(c(x+h)^n))/(h) =`
`= lim_(h rarr 0) (c(x+h)^n - cx^n)/h * x + c(x+h)^n = ncx^(n-1) * x + cx^n =` `ncx^n + cx^n = (n+1)cx^n`

Je ziet dat je gebruik moet maken van de geldigheid van de stelling voor `n` .
Daaruit volgt dus de geldigheid voor `n+1` .

Omdat de stelling geldig is voor `n=1` , is hij dat nu ook voor `n = 2, 3, 4, 5, ...`
Deze manier van bewijzen noem je wel het dominoprincipe: als de eerste steen omvalt, vallen alle daarop volgende stenen ook. In de wiskunde heet deze manier van bewijzen: de bewijsmethode met volledige inductie. Daarbij bewijs je een stelling voor een bepaalde gehele waarde van `n` . Vervolgens bewijs je dat vanuit de geldigheid voor een willekeurige `n` ook de geldigheid voor `n+1` volgt. Als dat lukt, heb je de stelling bewezen voor elke gehele `n` vanaf de gehele waarde waarmee je begon. En dat is ons hier gelukt...

  • De somregel is de differentieerregel voor de afgeleide van de som (of het verschil) van twee functies. Die afgeleide is de som van de afgeleiden van die functies, dus als `f(x) = u(x) + v(x)` dan geldt: `f'(x) = u'(x) + v'(x)`

> bewijs

Gegeven is `f(x)=u(x)+v(x)` .
De afgeleide is:

`f'(x)` `=` `lim_(h→0) (u(x+h)+v(x+h)-(u(x)+v(x)))/h`
`` `=` `lim_(h→0) ((u(x+h)-u(x))/h + (v(x+h)-v(x))/h )`
`` `=` `lim_(h→0) ((u(x+h)-u(x))/h) + lim_(h→0) ((v(x+h)-v(x))/h)`

Hieruit volgt: `f'(x) = u'(x)+v'(x)`
De somregel geldt ook voor het verschil van twee functies. Neem dan `text(-)v(x)` in plaats van `v(x)` . Het bewijs is verder vergelijkbaar.

Er zijn voor de afgeleide functie van `y = f(x)` meerdere notaties:
`f'(x)` , of `y'(x)` , of `(text(d)y)/(text(d)x)` , of `(text(d)f(x))/(text(d)x)` , of `(text(d))/(text(d)x)f(x)` .

verder | terug