Matematik (Fonksiyon Limit Türev) FONKSİYON TANIM: A ve B gibi boş olmayan iki küme için, A nın her elemanını B’nin bir ve yalnız bir elemanı ile eşleyen A’dan B’ye bir f bağıntısına A ‘dan B’ye FONKSİYON denir. Kısaca, A’dan B’ye bir bağıntının fonksiyon olması için, a) x A için (x, y) f olacak biçimde y B olmalı. b) A kümesinin bir elemanı B kümesinin birden fazla elemanı ile eşlenemez. A kümesinin f fonksiyonunun TANIM KÜMESİ ve B kümesine f fonksiyonunun DEĞER KÜMESİ denir. f fonksiyonu x A’yı y B’ye eşliyorsa y’ye x’in görüntüsü denir ve f: x y veya y = f (x) biçiminde gösterilir. TERS FONKSİYON: f: A B ye, f: x y = f (x) fonksiyonu birebir ve örten fonksiyon olsun. B A ya ve y x fonksiyonuna f in tersi denir ve f-1 şeklinde gösterilir. f: A B f-1 : B A f: x y = f (x) f-1 : y x = f-1(y) ÖRNEKLER: 1. f: R R, f (x) = x + 5 ise f-1(x) nedir? Çözüm: 2. R+ R ye f (x) = x2 + 2 fonksiyonunun tersini bulunuz (x > 0) Çözüm: BİLEŞKE FONKSİYON: f: A B ve g: B C birer fonksiyon ise A’daki her elemanı f ve g fonksiyonları ile C’nin elemanlarına dönüştüren fonksiyon f ile g’nin bileşkesi denir. ÖZELLİKLERİ: 1) fog gof 2) (fog)oh = fo(goh 3) fof-1 = f-1 of = I ( I birim fonksiyon) 4) foI = Iof = f 5) (f-1)-1 = f 6) (fog)-1 = g-1of-1 7) (fogoh)-1 = h-1 o g-1 o f-1 8) fog = h f = hog-1 ve g = f-1 o h ÖRNEKLER: 1. R R’ye iki fonksiyon, f (x) = 2x – 1 ve g (x) = x + 1 ise (gof)( - 1) nedir? Çözüm: (gof)(- 1) = g(f(- 1)) = g(2.(- 1) – 1 ) = g(- 3) = - 3 + 1 = - 2 2. f ve g : R R’ye f (x) = 3x + 2 ve g(x) = ise, (fog)(x) ve (gof)(x) fonksiyonlarını bulun. Çözüm: 3. f ve g : R R’ye f (x) = 2x + 1 ve (gof) (x) = 3x + 2 ise, g(x) nedir? Çözüm: (gof of-1)(x) = (3x + 2) of-1 g (x) = (3x + 2) of-1 f (x) = 2x + 1 f-1 (x) = dir. 4. f ve g : R R’ye f (x) = ve (fog)(x) = 6x + 1 ise g(x) = ? Çözüm: (f-1o fog)(x) = f-1 o (6x + 1) g (x) = f-1 o(6x + 1) f (x) = g (x) = (3x + 1) o (6x + 1) g (x) = 3. (6x + 1) + 1 = 18x + 4 5. f ve g : R R’ye (gof-1) (x) = ve g-1 (x) = 3x – 1 ise f (x) nedir? Çözüm: (g-1ogof)(x) = g-1 o LİMİT BİR FONKSİYONUN LİMİTİ TANIM A R ve f: A – {xo} R ‘ye bir fonksiyon F(x) olsun. x değişkeni xo R sayısına yaklaştığında f(x) fonksiyonu da t R’ye yaklaşıyorsa t gerçel sayısına x, xo’a yaklaşırken f(x) fonksiyonunun limiti denir ve lim f(x) = t x xo şeklinde gösterilir. SAĞDAN VE SOLDAN LİMİT: SAĞDAN LİMİT: y = f(x) fonksiyonunda x, xo R değerine sağ taraftan yaklaşırken f de bir t1 R değerine yaklaşıyorsa t1’e fonksiyonun sağdan limiti denir ve lim f(x) = t1 biçiminde x x+o gösterilir. SOLDAN LİMİT: y = f(x) fonksiyonunda x, xo R değerine sol taraftan yaklaşırken f de bir t2 R değerine yaklaşıyorsa t2 ye fonksiyonun soldan limiti denir ve lim f(x) = t2 x x-o ÖRNEK: x2 + 1, x 0 ise, x + 1 , x < 0 ise, fonksiyonun x = 0 noktasında limiti nedir? ÇÖZÜM: lim f(x) = lim (x2 + 2) = 02 + 1 = 1 x 0+ x 0+ lim f(x) = lim (x + 1) = 0 + 1 = 1 x 0- x 0- O halde lim f(x) = 1 dir. x 0 LİMİT TEOREMLERİ: 1) lim (f(x) g(x)) = lim f(x) lim g(x) x x0 x x0 x x0 2) lim (f(x).g(x)) = lim f(x).lim g(x) x x0 x x0 x x0 3) lim c = c (c R) x x0 4) lim (c.f(x)) = c . lim f(x) x x0 x x0 5) g(x) 0 ve lim g(x) 0 ise x x0 6) n N+ olmak üzere 7) n tek doğal sayı ise, 8) n çift doğal sayı ve f(x) 0 ise 9) ÖRNEK: ifadesi neye eşittir? ÇÖZÜM: TRİGONOMETRİK FONKSİYONLARIN LİMİTİ 1) 2) 3) 4) 5) 6) ÖRNEKLER: 1. 2. 3. 4. BELİRSİZLİKLER VE LİMİTLERİ A) BELİRSİZLİĞİNİN LİMİTİ: ÖRNEK: ifadesinin değeri nedir? ÇÖZÜM: B) BELİRSİZLİĞİN LİMİTİ: ÖRNEK: limitinin değeri nedir? ÇÖZÜM: Payın derecesi paydadan büyük olduğundan ÇÖZÜMLÜ TEST 1. değeri aşağıdakilerden hangisidir? A) –2 B) –1 C) 0 D) 1 E) 2 Çözüm 1.: dır. O halde, Cevap: B 2. limitinin değeri nedir? A) B) C) D) E) Çözüm 2.: Cevap: C TÜREV VE UYGULAMALARI TANIM: y = f(x) fonksiyonu [a, b] kapalı aralığında tanımlı ve sürekli, x0 (a,b) olsun. limiti bir gerçel sayı ise, bu limite y = f(x) fonksiyonunun x = x0 noktasındaki TÜREVi denir ve f’(x0) şeklinde gösterilir. ÖRNEK: f : R R, f(x) = -x2 + 2 fonksiyonunun x0 = 1 noktasındaki türevi nedir? ÇÖZÜM: f(1) = - 12 + 2 = 1 f’(1) NOT: ÖRNEK: f(x) = |x2 – 4| fonksiyonu verilir. a) f’(2) = ? b) f’(1) = ? ÇÖZÜM: a) f (2) =|22 – 4| = 0 olduğu için fonksiyonun x = 2 noktasında türevi yoktur. b) TÜREV ALMA KURALLARI: 1) c R olmak üzere f (x) = c f’(x) = 0 2) f (x) = x f’(x) = 1 3) f (x) = cx f’(x) = c 4) f (x) = c . xn f’(x) = c . n . xn-1 5) f (x) = c . un f’(x) = c . n . un-1 . u’x 6) f (x) = u v f’(x) = u’x v’x 7) f (x) = u . v f’(x) = u’x . v + v’x . u 8) f (x) = u . v . t f’(x) = u’x . v. t + v’x . u . t + t’x . u . v 9) f (x) = 10) f (x) = ÖRNEKLER: 1. f (x) = 5 f’(x) = 0 2. f (x) = f’(x) = 0 3. f (x) = x5 f’(x) = 5x4 4. f (x) = x f’(x) = 1 5. f (x) = 2x f’(x) = 2 6. f (x) = 7. f (x) = x4 – x3 + 2x – 3 fonksiyonunun türevi nedir? ÇÖZÜM: f’(x) = 4x3 – 3x2 + 2 8. f (x) = (3x2 + 5)11 fonksiyonunun türevi nedir? ÇÖZÜM: f’(x) = 11 (3x2 + 5)10 . (3x2 + 5)’ = 11(3x2 + 5)10 . 6x = 66x (3x2 + 5)10 9. f (x) = fonksiyonunun türevi nedir? ÇÖZÜM: olur. TRİGONOMETRİK FONKSİYONLARIN TÜREVİ: A) 1) f (x) = Sinx f’(x)=Cosx 2) f (x) = Cosx f’(x) = - Sinx 3) f (x) = tanx f’(x) = 1 + tan2x 4) f (x) = Cotx f’(x) = - (1 + Cot2x) ÖRNEKLER: 1. f (x) = Secx f’(x) = ? ÇÖZÜM: 2. f (x) = Cosec f’(x) =? ÇÖZÜM: B. 1) f (x) = Sin[u[x]] f’(x) = u’(x) . Cos[u(x)] 2) f (x) = Cos [u(x)] f’(x) = - u’(x) . Sin [u(x)] 3) f (x) = tan [u(x)] f’(x) = u’(x) [1 + tan2u(x)] 4. f (x) = Cot[u(x)] f’(x) = -u’(x) [1 + Cot2u(x)] ÖRNEKLER: 1. f (x) = Sin3x f’(x) = 3Cos3x 2. f (x) = tan(x2 – 1) f’(x) = ? ÇÖZÜM: f’(x) = (x2 –1)’ . [1 + tan2(x2 – 1)] f’(x) = 2x [1 + tan2 (x2 – 1)] 3. f (x) = Sin (tan x) fonksiyonunun türevi nedir? ÇÖZÜM: f’(x) = Cos (tanx) . (tanx) 4. f (x) = 2Sin3 x + 3Cos2x f’(x) = ? ÇÖZÜM: f’(x) = 2.3.Sin2x . (Sin x)’ + 3.2 Cosx . (Cosx)’ f’(x) = 6Sin2x . Cosx + 6 Cosx . ( - Sin x) İNTEGRAL TANIM: f: [a,b] R ve F:[a, b] R ye tanımlı iki fonksiyon olsun, [a,b] için, F’(x) = f(x) yazılabilirse F(x)’e f(x)’in ilkel fonksiyonu yada integrali denir. F’(x) dx = F(x) veya f(x) dx = F(x) şeklinde gösterilir. ÖRNEK: f (x) = 2x2 f’(x) = 4x 4xdx = 2x2 f (x) = 2x2 – 1 f’(x) = 4x 4xdx = 2x2 – 1 f (x) = 2x2 + 3 f’(x) = 4x 4xdx =2x2 + 3 BELİRSİZ İNTEGRAL ÖZELLİKLERİ: A. f’(x) dx = f(x) + C B. d[f (x)] = f (x) + C C. f (x)dx = f (x) dx ( R) D. [f (x) g(x)] dx= f(x) dx g (x)dx E. [ f (x) dx] = f (x) F. d[ f (x)dx] = f(x) dx ÖRNEKLER: 1. 2x dx = x2 + C 2. d(3x2) = 3x2 + C 3. 5x4dx = 5 x4dx 4. (x3 + x)dx = x3 dx + x dx 5. [ 2x dx] = 2x 6. d (x3dx) = x3dx ÖRNEKLER: 1. 2. 12dx = 12x + C 3. 4. (x3 + x2 – 2)2 (3x2 + 2x)dx = ? ÇÖZÜM 4: x3 + x2 – 2 = u (3x2 + 2x) dx = du TRİGONOMETRİK İNTEGRAL: A. Cos x dx = Sin x + C B. Sin x dx = - Cosx + C C. Sec2x dx = (1 + tan2x) dx D. Cosec2x dx = (1 + Cot2x) dx = = ÖRNEKLER: 1. Cos2x . Sin x dx = ÇÖZÜM: Cosx = u -Sin x dx = du Sin x dx = - du u2 . (-du) = - u2 . du 2. Sin 3x dx = ? ÇÖZÜM: 3. Cos (2x + 1) dx = ? ÇÖZÜM: LOGARİTMİK VE ÜSTEL İNTEGRAL: A. B. C. eu du = eu + C D. ÖRNEKLER: 1. 2. tan x dx = ? ÇÖZÜM: Cos x = u - Sin x dx = du Sin x dx = - du = - ln |u| + C = - ln |Cos x| + C 3. ex dx = ex + C 4. |