Pembezaan Peringkat Pertama

2.2 Pembezaan Peringkat Pertama
 
Imej memaparkan formula matematik untuk terbitan pertama. Ia termasuk teks 'FORMULA DERIVATIF PERTAMA' di bahagian atas. Di bawah, terdapat nota keratan kertas dengan formula: 'Jika y = ax^n, maka dy/dx = anx^(n-1) atau d/dx(ax^n) = anx^(n-1)' . Di bahagian bawah, terdapat logo dengan perkataan 'Pandai'.
 
\(3\) Tatatanda Menerangkan Terbitan Pertama suatu Fungsi \(y=ax^n\)
  1. Jika \(y=3x^2\), maka \(\dfrac{dy}{dx}=6x\):
    \(\dfrac{dy}{dx}\) disebut sebagai pembezaan \(y\) terhadap \(x\).

     
  2. Jika \(f(x)=3x^2\), maka \(f'(x)=6x\):
    \(f'(x)\) dikenali sebagai fungsi kecerunan bagi lengkung \(y=f(x)\) kerana fungsi ini boleh digunakan untuk mencari kecerunan lengkung pada sebarang titik.

     
  3. \(\dfrac{d}{dx}(3x^2)=6x\):
    Jika bezakan \(3x^2\) terhadap \(x\), hasilnya ialah \(6x\).
 
Fungsi Kecerunan
  • Proses untuk menentukan fungsi kecerunan \(f'(x)\) bagi suatu fungsi \(y=f(x)\) disebut sebagai pembezaan.
  • Fungsi kecerunan juga dikenali sebagai terbitan pertama bagi suatu fungsi atau fungsi terbitan atau pekali pembezaan \(y\) terhadap \(x\).
 
Penambahan dan Penolakan Fungsi
  • Fungsi yang menglibatkan penambahan atau penolakan sebutan-sebutan algebra boleh diperoleh dengan membezakan fungsi itu sebutan demi sebutan secara berasingan.
  • Jika \(f(x)\) dan \(g(x)\) ialah suatu fungsi:

\(\dfrac{d}{dx}[f(x) \pm g(x)]\ = \ \dfrac{d}{dx}[f(x)] \pm \dfrac{d}{dx}[ g(x)]\)

 

 

Terbitan Pertama Fungsi Gubahan
Petua Rantai
  • Rumus petua rantai:

\(\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy}{du} \times \dfrac{du}{dx}\)

  • Jika \(y=g(u)\) dan \(u=h(x)\), maka perbezaan \(y\) terhadap \(x\) diberi oleh

\(f'(x)=g'(u)\times h'(x)\)

iaitu, \(\dfrac{dy}{dx}=\dfrac{dy}{du} \times \dfrac{du}{dx}\).

 
Terbitan Pertama suatu Fungsi melibatkan Hasil Darab dan Hasil Bahagi Ungkapan Algebra
Petua Hasil Darab

Jika \(u\) dan \(v\) ialah suatu fungsi bagi \(x\), maka

\(\dfrac{d}{dx}(uv)=u\dfrac{dv}{dx} + v\dfrac{du}{dx}\).

Petua Hasil Bahagi

Jika \(u\) dan \(v\) ialah fungsi bagi \(x\) dan \(v(x) \neq 0\), maka

\(\dfrac{d}{dx}\left( \dfrac{u}{v} \right)=\dfrac{v\dfrac{du}{dx}-u\dfrac{dv}{dx}}{v^2}\).

 
Contoh \(1\)
Soalan

Bezakan setiap yang berikut terhadap \(x\):

(a) \(y = \dfrac{1}{5}\sqrt x\),
(b) Jika \(f(x)=\dfrac{3}{4}x^4\), cari \(f'(-1)\) dan \(f'\left( \dfrac{1}{3}\right)\).

Penyelesaian

(a)

\(\begin{aligned} y &= \dfrac{1}{5}\sqrt x\\\\ &= \dfrac{1}{5}x^{\frac{1}{2}}\\\\ \dfrac{dy}{dx} &= \dfrac{1}{5} \begin{pmatrix} {\dfrac{1}{2}x^{\frac{1}{2}-1}} \end{pmatrix} \\\\ &=\dfrac{1}{10}x^{-\frac{1}{2}}\\\\ &= \dfrac{1}{10 \sqrt x} .\end{aligned}\)


(b)

\(\begin{aligned} f(x) &=\dfrac{3}{4}x^4\\\\ f'(x) &= \dfrac{3}{4} (4x^{4-1})\\\\ &= 3x^3\\\\ f'(-1) &= 3(-1)^3\\ &=-3\\\\ f'\left( \dfrac{1}{3} \right)&=3\left( \dfrac{1}{3} \right)^3\\\\ &=\dfrac{1}{9} .\end{aligned}\)

 
Contoh \(2\)
Soalan

Bezakan persamaan berikut terhadap \(x\):

\(\dfrac{(2x+1)(x-1)}{x}\)

Penyelesaian

Katakan,

\(\begin{aligned} y &= \dfrac{(2x+1)(x-1)}{x}\\\\ &= \dfrac{2x^2-x-1}{x}\\\\ &=2x-1-x^{-1}. \end{aligned}\)


\(\begin{aligned} \dfrac{dy}{dx} &= \dfrac{d}{dx}(2x) -\dfrac{d}{dx}(1)-\dfrac{d}{dx}(x^{-1})\\\\ &=2x^{1-1} - 0x^{0-1} - (-1x^{-1-1})\\\\ &=2+x^{-2}\\\\ &= 2+ \dfrac{1}{x^2}. \end{aligned}\)

 
Contoh \(3\)
Soalan

Bezakan fungsi berikut terhadap \(x\):

\(y=(3x^2-4x)^7\)

Penyelesaian

Katakan,

\(u=3x^2-4x\),
\(y=u^7\).


Jadi,

\(\dfrac{du}{dx}=6x-4\),
\(\dfrac{dy}{du}=7u^6\).


Dengan petua rantai,

\(\begin{aligned} \dfrac{dy}{dx} &= \dfrac{dy}{du} \times \dfrac{du}{dx}\\\\ &=7u^6(6x-4)\\\\ &=7(3x^2-4x)^6(6x-4)\\\\ &= (42x-28)(3x^2-4x)^6\\\\ &=14(3x-2)(3x^2-4x)^6 .\end{aligned}\)

 
Contoh \(4\)
Soalan

Diberi \(y=x\sqrt{x+3}\), cari

(a) ungkapan bagi \(\dfrac{dy}{dx}\),
(b) kecerunan tangen pada \(x=6\).

Penyelesaian

(a)

Katakan,

\(u=x\),
\(v=\sqrt{x+3}\).

Dengan petua hasil darab,

\(\begin{aligned} \dfrac{dy}{dx} &= u \dfrac{dv}{dx} + v \dfrac{du}{dx}\\\\ &= x \dfrac{d}{dx} (\sqrt{x+3})+ \sqrt{x+3} \dfrac{d}{dx}x\\\\ &= x \begin{pmatrix} \dfrac{1}{2 \sqrt{x+3}}\end{pmatrix} + \sqrt{x+3} \\\\ &= \dfrac{x+2(x+3)}{2\sqrt{x+3} }\\\\ &= \dfrac{3(x+2)}{2\sqrt{x+3} }. \end{aligned}\)


(b)

Apabila \(x=6\),

\(\begin{aligned} \dfrac{dy}{dx} &= \dfrac{3(6+2)}{2\sqrt{6+3} }\\\\ &=\dfrac{24}{6}\\\\ &= 4. \end{aligned}\)

Maka, kecerunan tangen pada \(x=6\) ialah \(4\).

 
Contoh \(5\)
Soalan

Diberi \(y=\dfrac{2x+1}{x^2-3}\), cari \(\dfrac{dy}{dx}\).

Penyelesaian

Katakan, 

\(u=2x+1\),
\(v=x^2-3\).


Jadi,

\(\dfrac{du}{dx}=2\),
\(\dfrac{dv}{dx}=2x\).


\(\begin{aligned} \dfrac{dy}{dx} &= \dfrac{v \dfrac{du}{dx} - u \dfrac{dv}{dx}}{v^2}\\\\ &= \dfrac{(x^2-3)(2)-(2x+1)(2x)}{(x^2-3)^2}\\\\ &= \dfrac{2x^2-6-(4x^2+2x)}{(x^2-3)^2}\\\\ &= \dfrac{-2x^2-2x-6}{(x^2-3)^2}\\\\ &= \dfrac{-2(x^2+x+3)}{(x^2-3)^2}. \end{aligned}\)

 

Pembezaan Peringkat Pertama

2.2 Pembezaan Peringkat Pertama
 
Imej memaparkan formula matematik untuk terbitan pertama. Ia termasuk teks 'FORMULA DERIVATIF PERTAMA' di bahagian atas. Di bawah, terdapat nota keratan kertas dengan formula: 'Jika y = ax^n, maka dy/dx = anx^(n-1) atau d/dx(ax^n) = anx^(n-1)' . Di bahagian bawah, terdapat logo dengan perkataan 'Pandai'.
 
\(3\) Tatatanda Menerangkan Terbitan Pertama suatu Fungsi \(y=ax^n\)
  1. Jika \(y=3x^2\), maka \(\dfrac{dy}{dx}=6x\):
    \(\dfrac{dy}{dx}\) disebut sebagai pembezaan \(y\) terhadap \(x\).

     
  2. Jika \(f(x)=3x^2\), maka \(f'(x)=6x\):
    \(f'(x)\) dikenali sebagai fungsi kecerunan bagi lengkung \(y=f(x)\) kerana fungsi ini boleh digunakan untuk mencari kecerunan lengkung pada sebarang titik.

     
  3. \(\dfrac{d}{dx}(3x^2)=6x\):
    Jika bezakan \(3x^2\) terhadap \(x\), hasilnya ialah \(6x\).
 
Fungsi Kecerunan
  • Proses untuk menentukan fungsi kecerunan \(f'(x)\) bagi suatu fungsi \(y=f(x)\) disebut sebagai pembezaan.
  • Fungsi kecerunan juga dikenali sebagai terbitan pertama bagi suatu fungsi atau fungsi terbitan atau pekali pembezaan \(y\) terhadap \(x\).
 
Penambahan dan Penolakan Fungsi
  • Fungsi yang menglibatkan penambahan atau penolakan sebutan-sebutan algebra boleh diperoleh dengan membezakan fungsi itu sebutan demi sebutan secara berasingan.
  • Jika \(f(x)\) dan \(g(x)\) ialah suatu fungsi:

\(\dfrac{d}{dx}[f(x) \pm g(x)]\ = \ \dfrac{d}{dx}[f(x)] \pm \dfrac{d}{dx}[ g(x)]\)

 

 

Terbitan Pertama Fungsi Gubahan
Petua Rantai
  • Rumus petua rantai:

\(\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy}{du} \times \dfrac{du}{dx}\)

  • Jika \(y=g(u)\) dan \(u=h(x)\), maka perbezaan \(y\) terhadap \(x\) diberi oleh

\(f'(x)=g'(u)\times h'(x)\)

iaitu, \(\dfrac{dy}{dx}=\dfrac{dy}{du} \times \dfrac{du}{dx}\).

 
Terbitan Pertama suatu Fungsi melibatkan Hasil Darab dan Hasil Bahagi Ungkapan Algebra
Petua Hasil Darab

Jika \(u\) dan \(v\) ialah suatu fungsi bagi \(x\), maka

\(\dfrac{d}{dx}(uv)=u\dfrac{dv}{dx} + v\dfrac{du}{dx}\).

Petua Hasil Bahagi

Jika \(u\) dan \(v\) ialah fungsi bagi \(x\) dan \(v(x) \neq 0\), maka

\(\dfrac{d}{dx}\left( \dfrac{u}{v} \right)=\dfrac{v\dfrac{du}{dx}-u\dfrac{dv}{dx}}{v^2}\).

 
Contoh \(1\)
Soalan

Bezakan setiap yang berikut terhadap \(x\):

(a) \(y = \dfrac{1}{5}\sqrt x\),
(b) Jika \(f(x)=\dfrac{3}{4}x^4\), cari \(f'(-1)\) dan \(f'\left( \dfrac{1}{3}\right)\).

Penyelesaian

(a)

\(\begin{aligned} y &= \dfrac{1}{5}\sqrt x\\\\ &= \dfrac{1}{5}x^{\frac{1}{2}}\\\\ \dfrac{dy}{dx} &= \dfrac{1}{5} \begin{pmatrix} {\dfrac{1}{2}x^{\frac{1}{2}-1}} \end{pmatrix} \\\\ &=\dfrac{1}{10}x^{-\frac{1}{2}}\\\\ &= \dfrac{1}{10 \sqrt x} .\end{aligned}\)


(b)

\(\begin{aligned} f(x) &=\dfrac{3}{4}x^4\\\\ f'(x) &= \dfrac{3}{4} (4x^{4-1})\\\\ &= 3x^3\\\\ f'(-1) &= 3(-1)^3\\ &=-3\\\\ f'\left( \dfrac{1}{3} \right)&=3\left( \dfrac{1}{3} \right)^3\\\\ &=\dfrac{1}{9} .\end{aligned}\)

 
Contoh \(2\)
Soalan

Bezakan persamaan berikut terhadap \(x\):

\(\dfrac{(2x+1)(x-1)}{x}\)

Penyelesaian

Katakan,

\(\begin{aligned} y &= \dfrac{(2x+1)(x-1)}{x}\\\\ &= \dfrac{2x^2-x-1}{x}\\\\ &=2x-1-x^{-1}. \end{aligned}\)


\(\begin{aligned} \dfrac{dy}{dx} &= \dfrac{d}{dx}(2x) -\dfrac{d}{dx}(1)-\dfrac{d}{dx}(x^{-1})\\\\ &=2x^{1-1} - 0x^{0-1} - (-1x^{-1-1})\\\\ &=2+x^{-2}\\\\ &= 2+ \dfrac{1}{x^2}. \end{aligned}\)

 
Contoh \(3\)
Soalan

Bezakan fungsi berikut terhadap \(x\):

\(y=(3x^2-4x)^7\)

Penyelesaian

Katakan,

\(u=3x^2-4x\),
\(y=u^7\).


Jadi,

\(\dfrac{du}{dx}=6x-4\),
\(\dfrac{dy}{du}=7u^6\).


Dengan petua rantai,

\(\begin{aligned} \dfrac{dy}{dx} &= \dfrac{dy}{du} \times \dfrac{du}{dx}\\\\ &=7u^6(6x-4)\\\\ &=7(3x^2-4x)^6(6x-4)\\\\ &= (42x-28)(3x^2-4x)^6\\\\ &=14(3x-2)(3x^2-4x)^6 .\end{aligned}\)

 
Contoh \(4\)
Soalan

Diberi \(y=x\sqrt{x+3}\), cari

(a) ungkapan bagi \(\dfrac{dy}{dx}\),
(b) kecerunan tangen pada \(x=6\).

Penyelesaian

(a)

Katakan,

\(u=x\),
\(v=\sqrt{x+3}\).

Dengan petua hasil darab,

\(\begin{aligned} \dfrac{dy}{dx} &= u \dfrac{dv}{dx} + v \dfrac{du}{dx}\\\\ &= x \dfrac{d}{dx} (\sqrt{x+3})+ \sqrt{x+3} \dfrac{d}{dx}x\\\\ &= x \begin{pmatrix} \dfrac{1}{2 \sqrt{x+3}}\end{pmatrix} + \sqrt{x+3} \\\\ &= \dfrac{x+2(x+3)}{2\sqrt{x+3} }\\\\ &= \dfrac{3(x+2)}{2\sqrt{x+3} }. \end{aligned}\)


(b)

Apabila \(x=6\),

\(\begin{aligned} \dfrac{dy}{dx} &= \dfrac{3(6+2)}{2\sqrt{6+3} }\\\\ &=\dfrac{24}{6}\\\\ &= 4. \end{aligned}\)

Maka, kecerunan tangen pada \(x=6\) ialah \(4\).

 
Contoh \(5\)
Soalan

Diberi \(y=\dfrac{2x+1}{x^2-3}\), cari \(\dfrac{dy}{dx}\).

Penyelesaian

Katakan, 

\(u=2x+1\),
\(v=x^2-3\).


Jadi,

\(\dfrac{du}{dx}=2\),
\(\dfrac{dv}{dx}=2x\).


\(\begin{aligned} \dfrac{dy}{dx} &= \dfrac{v \dfrac{du}{dx} - u \dfrac{dv}{dx}}{v^2}\\\\ &= \dfrac{(x^2-3)(2)-(2x+1)(2x)}{(x^2-3)^2}\\\\ &= \dfrac{2x^2-6-(4x^2+2x)}{(x^2-3)^2}\\\\ &= \dfrac{-2x^2-2x-6}{(x^2-3)^2}\\\\ &= \dfrac{-2(x^2+x+3)}{(x^2-3)^2}. \end{aligned}\)