Loading [MathJax]/extensions/TeX/AMSmath.js

Tisková verze
\begin{align} \end{align}

Příklady a úlohy

K pohodlnému porozumění řešení uvedených příkladů a úloh si vytiskněte tiskovou verzi pravidel derivování, která je k dispozici >zde<.

Zobrazit


Pravidla pro derivování funkcí au, u + v, u - v


Příklad 1

Vypočítejte derivaci funkce y = 3x^7-\Large\frac{2x^2-1}{4}.

Řešení
 

y^{\prime} \; = \; \Large ( \normalsize 3x^7-{\Large\frac{2x^2-1}{4})^{\prime}} \; = \; (3x^7)^{\prime}-{\Large (\frac{2x^2-1}{4})^{\prime}} \; =

 

= \; 3(x^7)^{\prime}-{\Large ( \frac{1}{4}}\cdot (2x^2-1) {\Large )^{\prime}} \; = \; 3\cdot 7x^6-{\Large\frac{1}{4}}\cdot (2x^2-1)^{\prime} \; =

 

= 21 x^6-{\Large\frac{1}{4}} (2(x^2)^{\prime}-(1)^{\prime}) \; = \; 21 x^6-{\Large\frac{1}{4}} (2\cdot 2x-0) \; = 21x^6-x


Úloha 1

Vypočítejte derivaci funkce y = e^x-x+2.


Úloha 2

Vypočítejte derivaci funkce y = 2e^x+{\Large\frac{x^3}{3}}-2x^2-3\pi.


Úloha 3

Vypočítejte derivaci funkce y = \pi x^4-{\Large\frac{x^2+2x}{2}}.


Pravidlo pro derivování součinu funkcí u∙v


Příklad 2

Vypočítejte derivaci funkce y = 3xe^x+x^2-1.

Řešení
 

y^{\prime} \; = \; (3xe^x+x^2-1)^{\prime} \; = \; 3(xe^x)^{\prime}+(x^2)^{\prime}-(1)^{\prime} \; = \; 3[x(e^x)^{\prime}+(x)^{\prime}e^x] \; +

+ \; 2x-0 \; = \; 3[xe^x+1\cdot e^x] + 2x \; = \; 3e^x(x+1)+2x


Úloha 4

Vypočítejte derivaci funkce y = (x^2-1)e^x.


Úloha 5

Vypočítejte derivaci funkce y = -x^2e^x+2xe^x.


Úloha 6

Vypočítejte derivaci funkce y = e^{2x}.

Nápověda: e^{2x}= e^x\cdot e^x.


Derivace funkce sinus, kosinus a exponenciální funkce o obecném základu


Příklad 3

Vypočítejte derivaci funkce y = \sin{x}\cos{x}.

Řešení
 

y^{\prime} \; = \; (\sin{x}\cos{x})^{\prime} \; = \; (\sin{x})^{\prime}\cos{x}+\sin{x}(\cos{x})^{\prime} \; = \; \cos{x}\cos{x} \; +

+ \; \sin{x}(-\sin{x}) \; = \; \cos^2{x} - \sin^2{x} \; = \; \cos{2x}


Příklad 4

Vypočítejte derivaci funkce y = e^x(\sin{x}+\cos{x}).

Řešení
 

y^{\prime} \; = \; [e^x(\sin{x}+\cos{x})]^{\prime} \; = \; (e^x)^{\prime}(\sin{x}+\cos{x}) + e^x(\sin{x}+\cos{x})^{\prime} \; =

= \; e^x(\sin{x}+\cos{x}) + e^x[(\sin{x})^{\prime}+(\cos{x})^{\prime}] \; =

= \; e^x(\sin{x}+\cos{x}) + e^x(\cos{x}-\sin{x}) \; = \; 2e^x\cos{x}


Úloha 7

Vypočítejte derivaci funkce y = 3\cos{x}-4\sin{x}+3^x.


Úloha 8

Vypočítejte derivaci funkce y = \sin^2{x}.

Nápověda: \sin^2{x} = \sin{x} \cdot \sin{x}.


Úloha 9

Vypočítejte derivaci funkce y = \cos^2{x}.

Nápověda: \cos^2{x} = \cos{x} \cdot \cos{x}.


Úloha 10

Vypočítejte derivaci funkce y = 2^x \cdot 3^x.

Počítejte nejprve jako derivaci součinu a pak přímo s využitím vztahu 2^x \cdot 3^x = 6^x.


Složená funkce

Co je to složená funkce? Tento pojem si zjednodušeně vysvětlíme pomocí následujících dvou ilustrací.

Ilustrace 1: Jestliže u(x)=x^5 a v(x)=x^2+1, pak u(v(x))=[v(x)]^5=(x^2+1)^5 je složená funkce. Pátá mocnina se v ní počítá jako poslední, proto je u vnější funkce a v je vnitřní funkce.

Ilustrace 2: Jestliže u(x)=\sqrt[4]{x} a v(x)=\cos{x}, pak u(v(x))=\sqrt[4]{v(x)}=\sqrt[4]{\cos{x}} je opět složená funkce. Čtvrtá odmocnina se v ní počítá jako poslední, proto je u vnější funkce a v je vnitřní funkce.

K rozeznání toho, co je vnější funkce u složené funkce, si položte otázku, co se vypočítává naposledy.

V následujícím příkladě a úlohách budeme rozkládat složené funkce na vnější a vnitřní funkce. Možná si všimnete, že tento rozklad není vždy jednoznačný. Vždy budeme usilovat o to, aby vnější funkce byla některou z funkcí uvedených v pravidlech derivování, to jsou elementární funkce, nebo aby to byla taková funkce násobená konstantou.


Příklad 5

Rozložte funkci f(x) = \sqrt{x^3+2} na vnější funkci u(x) a vnitřní funkci v(x) tak, aby při jejich složení platilo f(x) = u(v(x)).

Řešení
 

u(x) = \sqrt{x} \; a \; v(x) = x^3+2.

Vnější funkce u(x) = \sqrt{x} = x^{\frac{1}{2}} je elementární funkce. Je to mocninná funkce s exponentem jedna polovina.


Úloha 11

Rozložte funkci f(x) = \sin^3{x} na vnější funkci u(x) a vnitřní funkci v(x) tak, aby při jejich složení platilo f(x) = u(v(x)).

Zobrazit řešení


Úloha 12

Rozložte funkci f(x) = \Large\frac{2}{x^2+3\cos{x}} na vnější funkci u(x) a vnitřní funkci v(x) tak, aby při jejich složení platilo f(x) = u(v(x)).

Zobrazit řešení


Úloha 13

Rozložte funkci f(x) = -\pi\cos(3+e^x) na vnější funkci u(x) a vnitřní funkci v(x) tak, aby při jejich složení platilo f(x) = u(v(x)).

Zobrazit řešení


Pravidlo pro derivování složené funkce u ○ v

Zápis (u\circ v)(x) je jiným zápisem pro u(v(x)).

Návod k derivování: Zobrazit


Příklad 6

Vypočítejte derivaci funkce y = \sin(x^2+\Large\frac{\pi}{2}\normalsize).

Řešení
 

Vnější funkce je u(x) = \sin{x}. Vnitřní funkce je v(x) = x^2+\Large\frac{\pi}{2}.

y^{\prime} \; = \; [\sin(x^2+\Large\frac{\pi}{2}\normalsize)]^{\prime} \; = \; \sin^{\prime}(x^2+\Large\frac{\pi}{2}\normalsize)\cdot (x^2+\Large\frac{\pi}{2}\normalsize)^{\prime} \; = \; \cos(x^2+\Large\frac{\pi}{2}\normalsize)\cdot 2x \; =

= \; 2x\cos(x^2+\Large\frac{\pi}{2}\normalsize) \; = \; -2x\sin(x^2)


Příklad 7

Vypočítejte derivaci funkce y = (x^3-x)^5.

Řešení
 

Vnější funkce je u(x) = x^5. Vnitřní funkce je v(x) = x^3-x.

y^{\prime} \; = \; [(x^3-x)^5]^{\prime} \; = \; 5(x^3-x)^4 \cdot (x^3-x)^{\prime} \; = \; 5(x^3-x)^4 (3x^2-1)


Příklad 8

Vypočítejte derivaci funkce y = 3^{\cos{x}}.

Řešení
 

Vnější funkce je u(x) = 3^x. Vnitřní funkce je v(x) = \cos{x}.

y^{\prime} \; = \; [3^{\cos{x}}]^{\prime} \; = \; 3^{\cos{x}}(\ln{3})\cdot (\cos{x})^{\prime} \; = \; 3^{\cos{x}}(\ln{3}) \cdot (-\sin{x}) \; =

= \; -(\ln{3})\cdot \sin{x} \cdot 3^{\cos{x}}


Úloha 14

Vypočítejte derivaci funkce y = e^{3x} pomocí pravidla pro derivaci složené funkce.


Úloha 15

Vypočítejte derivaci funkce y = \sin{e^x}.


Úloha 16

Vypočítejte derivaci funkce y = (x^2+2x-1)^7.


Úloha 17

Vypočítejte derivaci funkce y = \sin^2(x^3-4x).

Pomůcka: 2\sin{\alpha}\cos{\alpha} = \sin{2\alpha}


Pravidlo pro derivování „převrácené“ funkce a podílu dvou funkcí


Příklad 9

Vypočítejte derivaci funkce y = \Large\frac{-2}{x^3-x}.

Řešení
 

y^{\prime} \; = \; \Large[\frac{-2}{x^3-x}]^{\prime}\normalsize \; = \; {-2}\Large[\frac{1}{x^3-x}]^{\prime}\normalsize = \; {-2}\Large\frac{-(x^3-x)^{\prime}}{(x^3-x)^2}\normalsize \; = \; \Large\frac{2(3x^2-1)}{(x^3-x)^2}


Příklad 10

Vypočítejte derivaci funkce y = \Large\frac{-3x+1}{x^2+2}.

Řešení
 

y^{\prime} \; = \; \Large[\frac{-3x+1}{x^2+2}]^{\prime}\normalsize \; = \; \Large\frac{(-3x+1)^{\prime}(x^2+2)-(-3x+1)(x^2+2)^{\prime}}{(x^2+2)^2}\normalsize =

 

= \; \Large\frac{-3(x^2+2)-(-3x+1)2x}{(x^2+2)^2}\normalsize \; = \; \Large\frac{-3x^2-6-2x(-3x+1)}{(x^2+2)^2}\normalsize \; =

 

= \; \Large\frac{-3x^2-6+6x^2-2x}{(x^2+2)^2}\normalsize \; = \; \Large\frac{3x^2-2x-6}{(x^2+2)^2}


Úloha 18

Vypočítejte derivaci funkce y = x + \Large\frac{1}{2x^2}.


Úloha 19

Vypočítejte derivaci funkce y = \Large\frac{3x+1}{x^2-2}.


Derivace funkcí tangens a kotangens


Úloha 20

Vypočítejte derivaci funkce y = {\rm tg}\:x - {\rm cotg}\:x.


Úloha 21

Vypočítejte derivaci funkce y = \Large\frac{{\rm tg}\:x}{x}.


Derivace logaritmické funkce


Příklad 11

Vypočítejte derivaci funkce y = \ln(1+e^x).

Řešení
 

y^{\prime} \; = \; [\ln(1+e^x)]^{\prime} \; = \; [\ln^{\prime}(1+e^x)]\cdot (1+e^x)^{\prime} \; = \; \Large\frac{1}{1+e^x}\normalsize\cdot e^x \; = \; \Large\frac{e^x}{1+e^x}


Příklad 12

Vypočítejte derivaci funkce y = \log_2(2^x+2^{-x}).

Řešení
 

y^{\prime} \; = \; [\log_2(2^x+2^{-x})]^{\prime} \; = \; [\log_2^{\prime}(2^x+2^{-x})]\cdot (2^x+2^{-x})^{\prime} \; =

 

= \; \Large\frac{1}{(2^x+2^{-x})\ln{2}}\normalsize\cdot ((2^x)^{\prime}+(2^{-x})^{\prime}) \; = \; \Large\frac{(2^x)^{\prime}+(2^{-x})^{\prime}}{(2^x+2^{-x})\ln{2}}\normalsize \; =

 

= \; \Large\frac{2^x\ln{2} \; + \; 2^{-x}\ln{2}\cdot(-x)^{\prime}}{(2^x+2^{-x})\ln{2}}\normalsize\; = \; \Large\frac{(2^x \; + \; 2^{-x}\cdot(-1))\ln{2}}{(2^x+2^{-x})\ln{2}}\normalsize\; = \; \Large\frac{2^x - 2^{-x}}{2^x+2^{-x}}


Úloha 22

Vypočítejte derivaci funkce y = \ln^2{x}.


Úloha 23

Vypočítejte derivaci funkce y = \log_2(1+2^x).


Úloha 24

Vypočítejte derivaci funkce y = \log_3(3^x+3^{-x}).


Derivace mocninné funkce s obecným exponentem


Příklad 13

Vypočítejte derivaci funkce    \Large y = \sqrt[3]{x^2+2}.

Řešení
 

\Large y^{\prime} \; = \; [\sqrt[3]{x^2+2}]^{\prime} \; = \; \Large[(x^2+2)^\frac{1}{3}]^{\prime} \; =

 

\Large = \; \frac{1}{3}(x^2+2)^{-\frac{2}{3}}\cdot (x^2+2)^{\prime} \; =\; \frac{1}{3}(x^2+2)^{-\frac{2}{3}}\cdot 2x \; =

 

\Large = \; \huge\frac{2x}{3\sqrt[3]{(x^2+2)^2}}


Úloha 25

Vypočítejte derivaci funkce    \Large y = 4\sqrt[4]{2+\cos{x}}.


Úloha 26

Vypočítejte derivaci funkce    \Large y = \sin(3+\sqrt{2x}).