Soluzioni agli esercizi sulla derivata delle funzioni polinomiali e irrazionali

Fortunato Depero

Queste sono le soluzioni agli esercizi precedenti:

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

y'=3x^{2}-2\cdot2x^{1}-1x^{0}

e sviluppando le moltiplicazioni e sapendo che qualunque numero elevato alla zero dà o (zero) si ha:

y'=3x^{2}-2\cdot2x-1

2. y=7x^{5}-x^{4}-x^{2}

y'=35x^{4}-4x^{3}-2x^{1}

x elevato alla uno non si scrive per cui il risultato diventa:

y'=35x^{4}-4x^{3}-2x

3. y=8x^{3}-3x^{5}-6x^{7}+9x^{9}

y'=24x^{2}-15x^{4}-42x^{6}+81x^{8}

4. y=x^{-10}-3x^{-5}-7x^{-7}+8x^{-8}

A prescindere dal segno dell’esponente la regola può essere applicata pedissequamente:

y'=-10x^{-11}+15x^{-6}+49x^{-8}-64x^{-9}

E’ un uso comune non mantenere l’esponente della variabile negativa per cui la forma corretta è la seguente:

y'=-10\cfrac{1}{x^{11}}+15\cfrac{1}{x^{6}}+49\cfrac{1}{x^{8}}-64\cfrac{1}{x^{9}}

5. y=1000

y'=0

DA RICORDARSI SEMPRE CHE LA DERIVATA PRIMA DI UNA COSTANTE E’ SEMPRE ZERO

6. y=\cfrac{1}{3}x^{3}

y'=\cfrac{1}{3}\cdot3\cdot x^{2}

che semplificando i 3 diventa semplicemente

y'= x^{2}

7. y=\cfrac{1}{7}x^{7}+2x^{\frac{1}{2}}+5x^{\frac{1}{5}}

y'=x^{6}+x^{-\frac{1}{2}}+x^{-\frac{4}{5}}

che seguendo il consiglio precedente sarebbe meglio scriverla come:

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

non è ancora corretta e quindi si esegue il seguente passo:

y'=x^{6}+\cfrac{1}{\sqrt{x}}+\cfrac{1}{\sqrt[5]{x^{4}}}

8. y=x^{10}+x^{9}+x^{8}+x^{7}+x^{6}+x^{5}+x^{4}+x^{3}+x^{2}+x+1

y'=10x^{9}+9x^{8}+8x^{7}+7x^{6}+6x^{5}+5x^{4}+4x^{3}+3x^{2}+2x+1

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Esercizi: derivata di funzioni polinomiali e irrazionali

Umberto Boccioni

Determinare la derivata prima delle seguenti funzioni polinomiali.

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

2. y=7x^{5}-x^{4}-x^{2}.

3. y=8x^{3}-3x^{5}-6x^{7}+9x^{9}.

4. y=x^{-10}-3x^{-5}-7x^{-7}+8x^{-8}.

5. y=1000.

6. y=\cfrac{1}{3}x^{3}.

Questa è una funzione irrazionale considerando il fatto che vi è la radice

7.y=\cfrac{1}{7}x^{7}+2x^{\frac{1}{2}}+5x^{\frac{1}{5}}.

la stessa funzione può essere scritta come:

y=\cfrac{1}{7}x^{7}+2\sqrt{x}+5\sqrt[5]{x}.

8. y=x^{10}+x^{9}+x^{8}+x^{7}+x^{6}+x^{5}+x^{4}+x^{3}+x^{2}+x+1.

Provare a risolverle e poi eventualmente andare alle soluzioni.

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Volume dei solidi

Il volume dei solidi ci aiutano a capire quanto spazio occupano i singoli oggetti.

Ecco il volume dei solidi più conosciuti

CUBO

V_{cubo}=l^{3}

PARALLELEPIPEDO RETTANGOLO O PRISMA RETTO

V_{parallelepipedo}=a\cdot b\cdot c

CILINDRO

V_{cilindro}=pi\cdot r^{2}\cdot h

SFERA

V_{sfera}=\frac{4}{3}\cdot pi\cdot r^{3}

PIRAMIDE

V_{piramide}=\frac{1}{3}\cdot A\cdot h

 

 

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La derivata del prodotto di due funzioni – regola di Leibniz (1675)

Wassily Kandinsky

Dato il prodotto di due funzioni che per comodità indicherò con u e v, per calcolare la loro derivata dovrò seguire il seguente procedimento:

y = u \cdot v

Utilizzo sempre l’approccio NSA ho:

y + dy = (u +du)(v+dv)

sviluppo il prodotto:

y + dy = uv+udv+vdu+dudv

y e uguale uv per  cui ho:

uv + dy = uv + udv + vdu + dudv

elimino uv che sono uguali ed opposti ed ho:

dy =  udv + vdu + dudv

adesso divido per dx a destra e sinistra ed ho:

\cfrac{dy}{dx}=\cfrac{du}{dx}v+\cfrac{dv}{dx}u+\cfrac{dudv}{dx}.

ma l’ultimo termine essendo infinitesimo si può scartare per poi avere alla fine:

REGOLA DI LEIBNIZ

y'=\cfrac{du}{dx}v+\cfrac{dv}{dx}u

conosciuta anche in questa forma:

se

y = f(x)g(x)

y’=f'(x)g(x)+f(x)g'(x)

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Retta tangente ad una curva: prima applicazione della derivata prima

Giorgio De Chirico

Determinare la retta tangente ad una curva è solo la conseguenza immediata del riuscire a calcolare la derivata prima di una qualunque curva.

Il vantaggio che se ne trae immediatamente è quello di evitare di dover risolvere un sistema di equazioni, a volte di non semplice risoluzione, e il successivo studio del discriminante.

Sviluppo il seguente esercizio partendo solo dalle conoscenze di derivata e di retta passante per un punto appartenente alla curva data.

Si abbia la curva di equazione:

(1.0)  y=x^{4}+3x^{2}+2x.

ed il punto P(1;6) che appartiene alla curva precedente.

COME FACCIO A VERIFICARE CHE QUESTO PUNTO APPARTIENE PROPRIO ALLA CURVA?

E’ sufficiente sostituire il valore della prima coordinata all’equazione (1.0) e verificare che si abbia un’identità. Infatti:

6=1^{4}+3\cdot1^{2}+2\cdot1

che è proprio un’identità

calcolo la derivata prima della  (1.0)

(1.1) y'=4x^{3}+6x+2.

Adesso sostituisco il valore della prima coordinata del punto P che è 1 nella (1.1) ossia nella derivata prima (y’) ed ho:

y'(1) = 4+6+2 = 12

il coefficiente angolare della retta tangente m=12

Per trovare adesso l’intercetta o l’ordinata all’origine o meglio ancora la q della retta

y=12x+q

è sufficiente sostituire i valori delle coordinate del punto P e si ha:

6 = 12 + q

che risolta dà q=-6

Quindi l’equazione della retta tangente alla curva (1.0) nel punto P(1;6)  è

y=12x-6

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Esercizi sulla derivata di un polinomio

Giacomo Balla – “Noi quattro allo specchio”

Questi esercizi sono utili per prendere mano con la derivata di un polinomio:

Si calcoli la derivata di:

1) y=7x^{3}+6x^{2}+2x+4.

il passaggio è molto semplice.
il coefficiente dell’esponente si abbassa e si moltiplica con il coefficiente della base ossia ho:

y'=7\cdot3x^{3-1}+6\cdot2x^{2-1}+2\cdot1x^{1-1}.

y'=21x^{2}+12x+2.

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

3) y=x^{8}+7x^{3}+6x^{2}+100.

4) y=5x^{5}+3x^{4}+2x^{10}+6x^{5}+0.

La regola:

y=x^{n}.

y'=nx^{n-1}.

può essere generalizzata al seguente caso.

Calcolare la derivata di

y=\sqrt{x}.

si deve pensare che la radice quadrata di un numero è il numero elevato alla frazione corrispondente; il numeratore sarà sempre uno ma al denominatore avrò il grado della derivata.

APPROFONDIMENTI SULLA RADICE N-ESIMA DI UN NUMERO O LETTERA

Nel caso specifico:

y=\sqrt{x}=x^{\frac{1}{2}}.

ancora:

y=\sqrt[3]{x}=x^{\frac{1}{3}}.

che generalizzando diventa:

y=\sqrt[n]{x}=x^{\frac{1}{n}}.

Adesso torno alla derivata prima:

y'=\cfrac{1}{2}x^{\frac{1}{2}-1}=\cfrac{1}{2}x^{-\frac{1}{2}}.

APPROFONDIMENTO SUGLI ESPONENTI NEGATIVI

quando si mette un esponente negativo è equivalente a scrivere il numero in termini frazionari ossia:

2^{-4}=\cfrac{1}{2^{4}}.

che generalizzando diventa:

a^{-n}=\cfrac{1}{a^{n}}.

Tornando alla mia derivata cosa si ha?

y'=\cfrac{1}{2}x^{\frac{1}{2}-1}=\cfrac{1}{2}x^{-\frac{1}{2}}=\cfrac{1}{2}\cdot\cfrac{1}{x\frac{1}{2}}=\cfrac{1}{2\sqrt{x}}.

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La derivata di x alla n

Giacomo Balla

Nel post precedente si è visto che la derivata di

y = x2

che si indica con y’ vale

y’ = 2x.

Adesso si rifletta sulla seguente equazione:

y=x. Essa è una retta e se devo calcolare la derivata prima devo far mente locale sulla definizione.

LA DERIVATA E’ LA PENDENZA DELLA RETTA TANGENTE

ma y=x è proprio una retta e la retta tangente alla retta è la retta stessa.

Ma quanto vale l’inclinazione della retta?

Esattamente il suo coefficiente angolare ossia il valore numerico del coefficiente della x. Nel caso specifico è 1.

Una retta orizzontale all’asse delle ascisse può avere equazione y=1 oppure y=4 oppure y=a con “a” un qualunque numero.

La retta parallela all’asse delle x non ha inclinazione per cui la derivata assume valore nullo.

 

y

y’

X2

2x

x 1

0

0

Considerando la tabella precedente allora

se y=x3

la derivata prima risulta y=3x2

Generalizzando:

IL VALORE DELL’ESPONENTE MOLTIPLICA LA BASE ED ALL’ESPONENTE SI SOTTRAE SEMPRE UNO

La prima formula che si impara è:

y=x^{n}.

y'=n\cdot x^{n-1}


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Ecco le materie: maturità 2012

Giacomo Balla - 1918 - "Colpo di fucile domenicale"

Giacomo Balla - 1918 - "Colpo di fucile domenicale"

Greco per il Liceo Classico;

Matematica per lo Scientifico,

Pedagogia per il Pedagogico,

Figura disegnata per il Liceo Artistico;

Economia Aziendale per Ragioneria;

Topografia per i Geometri

Alimenti e Alimentazione per l’Istituto Alberghiero.

 

 

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While e For

Umberto Boccioni

Utilizzare un ciclo for o un ciclo while in termini di confronti matematici è indifferente.

Python, a tutti gli effetti, nasce per gestire i cicli while in quanto la struttura , che per antonomasia, ha sempre caratterizzato tutti i programmi per i for è forzata attraverso la funzione range.

La differenza fondamentale è dove comincia uno e dove finisce l’altro. Si noti questo semplice programma che è molto semplice nella sua realizzazione ma che presuppone una conoscenza molto approfondita della programmazione utilizzando una forte capacità di astrazione.

L’affrontare questo problema per chi è alle prime armi è indubbiamente uno scoglio notevole.

La prima cosa che si nota

n = input(‘fino a che numero devo contare: ‘)

s=0

for i in range(n+1):
s = s+i

print s

print (“rifaccio il conto solo con il ciclo while: “)

#rimetto a zero le variabili
# notare la differenza

i=0
s=0

while i <= n:
s=s+i
i=i+1

print s

 

Deve passare questo messaggio: USARE UN CICLO WHILE ED UN CICLO FOR E’ UGUALE

L’unica cosa che cambia è come strutturare il controllo per uscire dal ciclo; è come usare, in italiano una frase in attivo ed una in passivo.

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Esercizi sulle figure piane

Gli esercizi sono di natura strettamente pratica:

[Indicare sempre le unità di misura]

1) Data la dimensione del seguente tavolo, calcolare la quantità di stoffa necessaria per coprirlo. Lati uguali di 50 cm.

2) Considerando che i metri quadrati di una terrazza sono 30. Si indichino le dimensioni dei lati.

3) Considerando che il pavimento di una sala da pranzo è di 55 metri quadrati e che per rifare il pavimento si utilizzeranno delle piastrelle con le seguenti dimensioni (30 cm x 60 cm) si calcoli quante piastrelle sono necessarie.

4) L’ombra di un campanile è lunga 70m, la distanza tra l’ombra e la punta del campanile dista 150m. Quanto alto è il campanile?

5) Devo dipingere una stanza: il barattolo che acquisto mi copre in tutto 120m^2 di superficie. Considerando che la stanza è di base rettangolare (5m x 6m) e l’altezza della stanza è di 3m, calcolare quanti barattoli di pittura devo acquistare. Si consideri che devo dare almeno due mani.

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