Soluzione livello discreto per testare le derivate e tangenti alla curva

Pierre Auguste Renoir

11. y=6x^{3}+\cfrac{x-3}{4}non bisogna farsi ingannare dalla seconda parte in quando si ha un denominatore.

Per non cadere in errore è sufficiente dividerlo ossia considerare la seguente funzione:

y=6x^{3}+\cfrac{x}{4}-\cfrac{3}{4}

in questa forma è più facile effettuare la derivata prima:

y=18x^{2}+\cfrac{1}{4}

12. y=5x^{2}+4x^{3}+6x-3 nel punto P(1:12)

verifico che il punto P appartenga alla curva:

12=5\cdot1^{2}+4\cdot1^{3}+6\cdot1-3

12=5+4+6-3=12 il punto P appartiene alla curva

Calcolo la derivata prima della curva:

y'=10x+12x^{2}+6

m=y'(1)=10+12+6=28

la retta quindi è y=28x + q per determinare q sostituisco il punto P

12=28+q da cui q=-16

L’equazione della retta tangente è:

y=28x-16

13. y=7x+4 nel punto P(0;4)

P appartiene alla curva?

4=7\cdot0+4=4

Sì, P appartiene alla curva.

y'=7

Significa che la retta tangente alla retta è la retta stessa.

Avendo dato come definizione di derivata la pendenza della retta tangente ad una curva, inevitabilmente l’affermazione precedente è vera.

Una cosa è fondamentale:

LA DERIVATA FORNISCE L’INCLINAZIONE DELLA CURVA IN UN OPPORTUNO PUNTO DELLA CURVA

ESSERE TANGENTI IN UN PUNTO DELLA CURVA SIGNIFICA CALCOLARE IN QUEL PRECISO PUNTO QUANTO VALE L’INCLINAZIONE DELLA CURVA

LA RETTA TANGENTE IN UN PUNTO POTREBBE BENISSIMO INTERSECARE LA CURVA IN UNA ALTRO PUNTO MA QUELLO CHE INTERESSA E’ L’INCLINAZIONE DELLA RETTA NEL PUNTO PRESO IN CONSIDERAZIONE.

Vedasi questo esempio:

Si vuole calcolare la retta tangente tangente alla curva:

y=x^{3}-2x^{2}-1 nel punto P(0:-1)

è la retta y=-1

 

14. Retta tangente alla curva y=7 nel punto P(3;4)

il punto P appartiene alla retta?

No!

y'=0

y'(3)=0

NON ESISTE alcuna retta che passa per P(3:4) e che sia tangente alla retta di partenza ossia con coefficiente angolare 0.

OSSERVAZIONE

Si potrebbe pensare che la retta x=3 sia proprio la retta tangente ma è sì una retta che tocca la retta in un punto, come pure tutte quelle appartenenti al fascio di rette y=mx-3m+4, ma NESSUNA presenta la stessa inclinazione  della retta y=7 o meglio tangente.

[Per tornare al testo del problema]

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Algoritmo di ordinamento: bubble sort

Carlo Carrà - 1921 - "Pino sul mare"

E’ il caso più semplice di ordinamento che si conosca. E’ il metodo meno efficiente in termini di tempi di risoluzione ma è il più intuitivo. Tradotto significa bolle ossia si comporta come le bollicine di una bottiglia di acqua minerale che dal basso risalgono verso l’alto. L’algoritmo è il seguente:

Il primo elemento del vettore si confronta con l’elemento successivo se è maggiore si scambia do posto.

Se arrivato al secondo posto è ancora maggiore del terzo si scambia e così via fino ad arrivare all’ultimo posto.

Si riprende dall’inizio confrontando nuovamente il primo posto con il secondo fino ad arrivare al penultimo in quanto l’ultimo è già ordinato.

Ecco un esempio di un semplice vettore formato da cinque elementi non ordinati:

5 4 3 2 1

PRIMA FASE

5>4 scambio  –> 4 5 3 2 1

5>3 scambio  –> 4 3 5 2 1

5 >2 scambio –> 4 3 2 5 1

5>1 scambio  –> 4 3 2 1 5

SECONDA FASE (si ferma ad un punto inferiore rispetto al precedente)

4>3 scambio –> 3 4 2 1 5

4>2 scambio –> 3 2 4 1 5

4>1 scambio –> 3 2 1 4 5

TERZA FASE

3 > 2 scambio –> 2 3 1 4 5

3> 1 scambio –> 2 1 3 4 5

QUARTA FASE

2 > 1 scambio 1 2 3 4 5

STOP

Il numero delle fasi è sempre uguale al numero di elementi meno.

Come esercizio è utile provare ad implementarlo (suggerimento sono due cicli uno all’interno dell’altro).

 

 

 

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Ecco le soluzioni del test sulle derivate e rette tangenti: livello sufficiente

Pierre Auguste Renoir

Ecco le soluzioni:

1.y=x^{3}+x^{2}+x+1.

y'=3x^{2}+2x^{1}+1.

y''=6x^{1}+2 o meglio y''=6x+2.

2. y=\cfrac[l]{1}{3}x^{3}+\cfrac[r]{1}{2}x^{2}+x+7

y'=\cfrac[l]{3}{3}x^{2}+\cfrac[r]{2}{2}x^{1}+1 semplificando il numeratore con il denominatore diventa:

y'=x^{2}+x+1

y''=2x^{1}+1 o meglio y''=2x+1

3. y=\cfrac{1}{6}x^{5}+\cfrac{1}{3}x^{4}+\cfrac{1}{2}x+\cfrac{2}{3}

y'=\cfrac{5}{6}x^{4}+\cfrac{4}{3}x^{3}+\cfrac{1}{2}

y''=\cfrac{20}{6}x^{3}+\cfrac{12}{3}x^{2} che semplificandola ulteriormente diventa

y''=\cfrac{10}{3}x^{3}+4x^{2}

4. y=\cfrac{9}{7}x^{6}+\cfrac{6}{5}x^{5}+5

y'=\cfrac{54}{7}x^{5}+6x^{4}

y''=\cfrac{270}{7}x^{4}+24x^{3}

5.y=\cfrac{4}{5}x^{6}+\cfrac{7}{3}x^{3}+\cfrac{1}{2}x^{2}+80

y'=\cfrac{24}{5}x^{5}+\cfrac{21}{3}x^{2}+\cfrac{2}{2}x^{1} che semplificando diventa

y'=\cfrac{24}{5}x^{5}+7x^{2}+x

y''=\cfrac{120}{5}x^{4}+14x^{1}+1 che semplilficato diventa

y''=24x^{4}+14x+1

6.y=7x+1

y'=7

y''=0

7.y=6x

y'=6

y''=0

8. y=9x^{3}+6x^{2}

y'=27x^{2}+12x^{1} che scritto in maniera semplificata

y'=27x^{2}+12x

y''=54x^{1}+12 che semplificata risulta

y''=54x

9.y=7x^{4}+\cfrac{1}{2}x-3

y'=28x^{3}+\cfrac{1}{2}

y''=84x^{2}

10. Retta tangente a y=x^{2}+3x+1 nel punto P(1:5)

Il punto P appartiene alla curva infatti:

5=1^{2}+3cdot1+1=5

allora

y' =2x^{1}+3 ossia meglio y'=2x+3 adesso alla x sostituisco la coordinata x del punto P ed ho y'=2+3=5=m

Il coefficiente angolare della retta è m=5.

La retta è y=5x+q. Devo trovare ancora q sostituendo le coordinate del punto P:

5=5cdot1+q e risolvendola rispetto all’incognita q–>

q=5-5=0

la retta tangente è y=5x

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Derivate dei polinomi e rette tangenti: tutto OK?

Carlo Carrà

Alcuni esercizi per testare un livello sufficiente di preparazione.

Calcolare la derivata prima e seconda delle seguenti funzioni polinomiali:

1. y=x^{3}+x^{2}+x+1

2. y=\cfrac[l]{1}{3}x^{3}+\cfrac[r]{1}{2}x^{2}+x+7

3. y=\cfrac{1}{6}x^{5}+\cfrac{1}{3}x^{4}+\cfrac{1}{2}x+\cfrac{2}{3}

4. y=\cfrac{9}{7}x^{6}+\cfrac{6}{5}x^{5}+5

5. y=\cfrac{4}{5}x^{6}+\cfrac{7}{3}x^{3}+\cfrac{1}{2}x^{2}+80

6. y=7x+1

7. y=6x

8. y=9x^{3}+6x^{2}

9. y=7x^{4}+\cfrac{1}{2}x-3

Calcolare l’equazione della retta  tangente alla curva nel punto P

10. y=x^{2}+3x+1 nel punto P(1:5)

Ecco le soluzioni della prima parte [soluzioni]

Per testare una preparazione discreta.

Calcolare la derivata prima di:

11. y=6x^{3}+\cfrac{x-3}{4}

Calcolare l’equazione della retta  tangente alla curva nel punto P

12. y=5x^{2}+4x^{3}+6x-3 nel punto P(1:12)

13. y=7x+4 nel punto P(0;4)

14. y=7 nel punto P(3;4)

[soluzioni]

Per testare una buona preparazione

Calcolare la derivata prima di:

15. y=\sqrt[3]{x^{4}}

16. y=x^{3}(x+5)^{2}

Calcolare l’equazione della retta  tangente alla curva nel punto P

17. y=\cfrac{9}{5}x^{3}+\cfrac{7}{3}x^{2} in P(0;0)

[soluzioni]

Per testare un ottimo livello di preparazione

Calcolare la derivata prima della funzione:

18. y=\sqrt{x}+\cfrac[l]{1}{\sqrt{x}}

Calcolare l’equazione della retta  tangente alla curva nel punto P

19. y=(x-3)(x-5)(x-2) nel punto P(0;-30)

20. y=-3x^{2}+4x+1 nel punto P(1;1)

[soluzioni]

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Vettori o liste o stringhe

[:it]

Salvador Dalì

Il vettore in matematica è un insieme di numeri opportunamente referenziati necessari per descrivere oggetti con più caratteristiche. Ad esempio, le tre dimensioni di un parallelepipedo formano un vettore in cui ogni dimensione rappresento un elemento del vettore.

Nel piano cartesiano un punto è rappresentato da due numeri rispettivamente il valore dell’ascissa e dell’ordinata, nello spazio tridimensionale abbiamo tre numeri uno per l’ascissa, uno per l’ordinata ed uno per l’asse zeta che fornisce la tridimensionalità.

L’utilizzo dei vettori in informatica è fondamentale per ordinare elementi di una lista: lista che può essere pensata sia come un vero e proprio elenco telefonico che come un insieme di numeri opportunamente ordinata o meno.

Ad esempio la seguente struttura è un vettore:

v[Aldo, Giovanni, Giacomo]

Esso è un vettore formato da tre elementi. Ad ogni elemento si può accedere mediante la posizione che il singolo elemento ha all’interno della posizione. Ad esempio se voglio accedere ad Aldo devo usare v[0], se voglio accedere a Giovanni v[1], se voglio accedere a Giacomo avrò v[2].

Si noti che si parte sempre da zero.

1. Definizione di una lista:

elenco = [“Aldo”, “Giovanni”, “Giacomo”]

2. stampa di un elemento di una lista:

print elenco[0]

3. lunghezza di una lista:

i = len(elenco)

4.1.  stampa di una lista utilizzando il ciclo for

for i in range(len(elenco)):
print elenco[i]

4.2. stampa di una lista usando una variabile d’appoggio

for comico in elenco:
print comico

4.3. stampa della lista in formato vettoriale

print elenco

5.1 inserimento di un elemento in fondo alla lista

p=raw_input(“nuovo comico: “)
elenco.append(p)

utilizzo il comando append

6. cancellazione di un elemento di una lista

del elenco[0]

viene eliminato il primo elemento di una lista.

esempio di operazione su una lista:

cosa fa il programma?

elenco = [“banana”, “aldo”]

for comico in elenco:
print comico

if elenco[0]>elenco[1]:
temp=elenco[0]
elenco[0]=elenco[1]
elenco[1]=temp

for comico in elenco:
print comico

Prima di concludere un’affermazione importante.

LE STRINGHE SONO DEI VETTORI LUNGHI ESATTAMENTE QUANTO LA FRASE IMMESSA.

Il seguente programma esplicita il pensiero:

frase =raw_input(“dammi una frase: “)
print frase
j=len(frase)
print “la frase è lunga: “,j
lettera = frase[0]
print lettera

si noti come posso accedere ad ogni lettera che compone la mia frase esattamente come se fosse un vettore!

Un ulteriore esempio per la stampa di una lista è la seguente:

elenco=[7,8,9]
print(elenco)

for i in range(0,3):
print (elenco[i])

Questo esempio permette l’inserimento di elementi in una lista:

elenco=[7,8,9]
print(elenco)

for i in range(0,3):
print (elenco[i])

v=[0,0,0,0,0]
for i in range(0,5):
v[i]=input(“dammi un numero: “)

for i in range(0,5):
print (v[i])

“[:en]

Enrico Prampolini - 1955 - "Dissonanze"

Il vettore in matematica è un insieme di numeri opportunamente referenziati necessari per descrivere oggetti con più caratteristiche. Ad esempio, le tre dimensioni di un parallelepipedo formano un vettore in cui ogni dimensione rappresento un elemento del vettore.

Nel piano cartesiano un punto è rappresentato da due numeri rispettivamente il valore dell’ascissa e dell’ordinata, nello spazio tridimensionale abbiamo tre numeri uno per l’ascissa, uno per l’ordinata ed uno per l’asse zeta che fornisce la tridimensionalità.

L’utilizzo dei vettori in informatica è fondamentale per ordinare elementi di una lista: lista che può essere pensata sia come un vero e proprio elenco telefonico che come un insieme di numeri opportunamente ordinata o meno.

Ad esempio la seguente struttura è un vettore:

v[Aldo, Giovanni, Giacomo]

Esso è un vettore formato da tre elementi. Ad ogni elemento si può accedere mediante la posizione che il singolo elemento ha all’interno della posizione. Ad esempio se voglio accedere ad Aldo devo usare v[0], se voglio accedere a Giovanni v[1], se voglio accedere a Giacomo avrò v[2].

Si noti che si parte sempre da zero.

1. Definizione di una lista:

elenco = [“Aldo”, “Giovanni”, “Giacomo”]

2. stampa di un elemento di una lista:

print elenco[0]

3. lunghezza di una lista:

i = len(elenco)

4.1.  stampa di una lista utilizzando il ciclo for

for i in range(len(elenco)):
print elenco[i]

4.2. stampa di una lista usando una variabile d’appoggio

for comico in elenco:
print comico

4.3. stampa della lista in formato vettoriale

print elenco

5.1 inserimento di un elemento in fondo alla lista

p=raw_input(“nuovo comico: “)
elenco.append(p)

utilizzo il comando append

6. cancellazione di un elemento di una lista

del elenco[0]

viene eliminato il primo elemento di una lista.

esempio di operazione su una lista:

cosa fa il programma?

elenco = [“banana”, “aldo”]

for comico in elenco:
print comico

if elenco[0]>elenco[1]:
temp=elenco[0]
elenco[0]=elenco[1]
elenco[1]=temp

for comico in elenco:
print comico

Prima di concludere un’affermazione importante.

LE STRINGHE SONO DEI VETTORI LUNGHI ESATTAMENTE QUANTO LA FRASE IMMESSA.

Il seguente programma esplicita il pensiero:

frase =raw_input(“dammi una frase: “)
print frase
j=len(frase)
print “la frase è lunga: “,j
lettera = frase[0]
print lettera

 

si noti come posso accedere ad ogni lettera che compone la mia frase esattamente come se fosse un vettore!

 

 

[:de]

Enrico Prampolini - 1955 - "Dissonanze"

Il vettore in matematica è un insieme di numeri opportunamente referenziati necessari per descrivere oggetti con più caratteristiche. Ad esempio, le tre dimensioni di un parallelepipedo formano un vettore in cui ogni dimensione rappresento un elemento del vettore.

Nel piano cartesiano un punto è rappresentato da due numeri rispettivamente il valore dell’ascissa e dell’ordinata, nello spazio tridimensionale abbiamo tre numeri uno per l’ascissa, uno per l’ordinata ed uno per l’asse zeta che fornisce la tridimensionalità.

L’utilizzo dei vettori in informatica è fondamentale per ordinare elementi di una lista: lista che può essere pensata sia come un vero e proprio elenco telefonico che come un insieme di numeri opportunamente ordinata o meno.

Ad esempio la seguente struttura è un vettore:

v[Aldo, Giovanni, Giacomo]

Esso è un vettore formato da tre elementi. Ad ogni elemento si può accedere mediante la posizione che il singolo elemento ha all’interno della posizione. Ad esempio se voglio accedere ad Aldo devo usare v[0], se voglio accedere a Giovanni v[1], se voglio accedere a Giacomo avrò v[2].

Si noti che si parte sempre da zero.

1. Definizione di una lista:

elenco = [“Aldo”, “Giovanni”, “Giacomo”]

2. stampa di un elemento di una lista:

print elenco[0]

3. lunghezza di una lista:

i = len(elenco)

4.1.  stampa di una lista utilizzando il ciclo for

for i in range(len(elenco)):
print elenco[i]

4.2. stampa di una lista usando una variabile d’appoggio

for comico in elenco:
print comico

4.3. stampa della lista in formato vettoriale

print elenco

5.1 inserimento di un elemento in fondo alla lista

p=raw_input(“nuovo comico: “)
elenco.append(p)

utilizzo il comando append

6. cancellazione di un elemento di una lista

del elenco[0]

viene eliminato il primo elemento di una lista.

esempio di operazione su una lista:

cosa fa il programma?

elenco = [“banana”, “aldo”]

for comico in elenco:
print comico

if elenco[0]>elenco[1]:
temp=elenco[0]
elenco[0]=elenco[1]
elenco[1]=temp

for comico in elenco:
print comico

Prima di concludere un’affermazione importante.

LE STRINGHE SONO DEI VETTORI LUNGHI ESATTAMENTE QUANTO LA FRASE IMMESSA.

Il seguente programma esplicita il pensiero:

frase =raw_input(“dammi una frase: “)
print frase
j=len(frase)
print “la frase è lunga: “,j
lettera = frase[0]
print lettera

 

si noti come posso accedere ad ogni lettera che compone la mia frase esattamente come se fosse un vettore!

 

 

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Soluzione esercizio 3 sulla retta tangente alla curva

Pierre Auguste Renoir – “Barca sulla Senna”

Ecco nuovamente il testo del problema:

y=x^{4}-2x^{3}-6x^{2}+9x nel punto P(0;0)

1- verifico che il punto appartenga alla curva:

0=0^{4}-2\cdot0^{3}-6\cdot0^{2}+9\cdot0=0

risulta un’identità per cui il punto appartiene alla curva.

2- calcolo la derivata prima della curva.

y'=4x^{3}-2\cdot3x^{2}-6\cdot2x^{1}+9\cdot1x^{0}

sviluppando i calcoli

y'=4x^{3}-6x^{2}-12x+9

3- sostituisco l’ordinata del punto per trovare la m

m=9

l’equazione della retta tangente ha coefficiente angolare m=9 l’equazione della retta risulta

y=9x+q

Adesso sostituisco le coordinate del punto P

0=9\cdot0+q

risolvendola rispetto all’incognita q

q=0.

La retta tangente alla curva ha equazione:

y=9x.

Graficamente la situazione si presenta in questi termini:

 

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Soluzione esercizio 2 sulla retta tangente ad una curva

Fortunato Depero

Ecco nuovamente il testo del problema:

y=x^{3}-x^{2}-x nel punto P(1;-1)

Il primo passo è verificare l’appartenenza del punto P; sostituisco l’ascissa e l’ordinata del punto P alla curva data:

-1=1^{3}-1^{2}-1 sviluppando i calcoli ho:

-1=1-1-1 e  si ha l’identità -1=-1

A questo punto trovo la derivata prima della mia curva:

y'=3x^{2}-2x^{1}-1 o meglio:

y'=3x^{2}-2x-1

Adesso sostituisco alla x il valore dell’ascissa del punto P e si ha:

y'(1)=3-2-1=0=m

la retta tangente ha coefficiente angolare m=0

y=q

devo determinare q sostituendo le coordinate di P

-1=q

La retta tangente alla curva data è:

y=-1

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Esercizi sul volume dei solidi

1)   Dato una dimensione a=12m ed h= 12dm

Calcolare:

Volume:

– del cubo di lato a

– del cilindro di diametro a ed altezza h

– della sfera di diametro a

– piramide di base quadrata lato a ed altezza h

2) Dato il volume della sfera 1000m3 calcolare le tre dimensioni del parallelepipedo avendo un lato congruente con il raggio della sfera; lo stesso volume della sfera ed una dimensione è doppia dell’altra.

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Soluzione esercizio 1 sulla retta tangente ad una curva

Gino Severini

1) Il primo passo è verificare che il punto appartenga o meno alla curva fornita. Tale fatto fa sì che il problema si sviluppi utilizzando il significato geometrico della derivata o meno.

Nel caso specifico si nota che sostituendo alla x il valore 0 (zer0) ed alla y il valore 1 (uno) si ha:

1 = 0^{2}-0-1

ossia:

1=-1 che non essendo un’identità dimostra il fatto che il punto P non appartiene alla curva.

Non ha senso quindi calcolare la derivata prima della curva data.

Allora per determinare l’equazione della retta tangente eseguo i seguenti passi:

1.a) per determinare l’equazione delle rette passanti per il punto P  utilizzo la seguente forma:

y-y_{1}=m(x-x_{1})

nella quale sostituisco il valore dell’ordinata e dell’ascissa del punto P e diventa:

y-1 = m(x-0) ossia sviluppando i calcoli ho y-1=mx che mettendola in forma canonica diventa:

y=mx+1

ESSA RAPPRESENTA UN FASCIO DI RETTE (proprio) TUTTE PASSANTI PER IL PUNTO FORNITO

Adesso devo mettere in sistema la mia curva con il fascio di rette e PONENDO IL DETERMINANTE A ZERO trovo il valore di m delle rette tangenti alla curva data.

\{_{y=x^{2}-x-1}^{y=mx+1}&s=2

applico il metodo risolutivo del confronto (validissimo in questo caso e mi trovo la seguente equazione:

x^{2}-x-1=mx+1

quindi ordinandola rispetto alla x ho:

x^{2}-x-mx-1-1=0 adesso raggruppando la x e sommando i coefficienti senza x ho

x^{2}-x(1+m)-2=0

Adesso NON DEVO RISOLVERE L’EQUAZIONE MA PRENDERE SOLO IL DETERMINANTE

a = 1

b = 1+m

c= -2

ricordarsi che \Delta =b^{2}-4ac

per cui sostituendo ho: (1+m)^{2}-4(1)(-2) ossia 1+2m+m^{2}+8  che ordinandola per l’incognita m diventa:

m^{2}+2m+9=0

Applicando la formula risolutiva dell’equazione di secondo grado

x_{1,2}=\cfrac{-b\pm \sqrt{b^{2}-4ac}}{2a}

si ha:

m_{1,2}=\cfrac{-2\pm \sqrt{4-36}}{2}

e si nota subito che il determinante è più piccolo di zero.

Cosa significa? Che nessuna retta appartenente al fascio sarà MAI tangente alla curva data (in questo caso è una parabola).

Graficamente la soluzione appare immediata:

Ossia nessuna retta appartenente al fascio con centro in P(0;1) sarà mai tangente alla mia parabola.

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Soluzioni sulla verifica delle competenze sulle disequazioni

Umberto Boccioni - 1911 - "Gli addii"

Umberto Boccioni - 1911 - "Gli addii"

1 . frac{(x-2)(x-3)}{(x+5)(x-7)}>0

A prescindere dal verso della disequazione, che in questo caso è >, i singoli binomi devono essere studiati separatamente.

NON SI DEVONO SVILUPPARE LE MOLTIPLICAZIONI

Ho quattro disequazioni:

1.1. x-2> 0

1.2. x-3> 0

1.3. x+5>0

1.4. x-7>0

la 1.1. diventa x>2

la 1.2. diventa x>3

la 1.3 diventa x>-5

la 1.4 diventa x>7

Adesso li rappresento tutti sulla retta delle soluzioni:

e quindi guardando il verso della disequazione (1) dovrò sempre valutare dov’è maggiore di zero.

x<-5 2<x<3 x>7

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