Limit, Türev, İntegral

Bölümün Türevi Nasıl Alınır?

AYT10 dakikalık okuma

Bölümün türevi: iki paralel raydaki kaydırıcıları tek bir oran çıkışına bağlayan düzeneği inceleyen iki öğrenci

İki fonksiyonun bölümünün türevi, türevlerin bölümü değildir. Bölüm kuralına göre payın türevi paydayla, pay paydanın türeviyle çarpılır, bu iki çarpımın farkı paydanın karesine bölünür. Bu yazıda türevlerin bölümünün neden yanlış olduğunu, bölüm kuralını ve çarpım kuralından ispatını, paydaki sıranın önemini, ters fonksiyon kuralını, doğrusal kesirler için kısa formülü, tanjant ve kotanjantın türevini, üstel, logaritmik ve trigonometrik bölümleri, önce sadeleştirmeyi, bölümün türevinin işaretini ve ortalama maliyet ile ilaç derişimi gibi uygulamaları çözümlü örneklerle ele alıyoruz.


Bölümün türevi neden özel?

Önce şunları bil

Bu yazıyı daha rahat anlamak için temel türev kurallarını ve çarpım kuralını biliyor olman yeterli.

Temel bilgiler için Türev Alma Kuralları ve Çarpımın Türevi Nasıl Alınır? yazılarına göz at.

Çarpımın türevi türevlerin çarpımı olmadığı gibi, bölümün türevi de türevlerin bölümü değildir. Bunu en basit örnekle görmek mümkündür: x2x=x olduğu için türev 1 dir; oysa türevlerin bölümü 2x1=2x olur. İki sonuç yalnızca x=12 de eşittir, genel olarak farklıdır.

Kapaktaki öğrenciler iki paralel raydaki kaydırıcıları tek bir oran çıkışına bağlayan bir düzeneği inceliyor. Üstteki kaydırıcı payı, alttaki paydayı temsil ediyor; ikisi birlikte hareket ettiğinde oranın nasıl değiştiği iki hareketin birleşik etkisine bağlı. Bölüm kuralı bu birleşik etkiyi tek bir formülle hesaplar.

Bölüm kuralı

f ve g türevli ve g(x)≠0 olsun. Bölümün türevi şu formülle bulunur:

(fg)'=f'·g−f·g'g2

Kural sözle şöyle hatırlanır: payın türevi çarpı payda, eksi pay çarpı paydanın türevi, bölü paydanın karesi. Paydaki iki terim çarpım kuralındaki terimlerin aynısıdır; farkı, aralarındaki işaretin eksi olmasıdır.

Hap bilgi

Bölümün türevinde paydaki sıra önemlidir: önce payın türevi.

Payda her zaman paydanın karesidir ve pozitiftir.

Kuralın ispatı

Bölüm kuralı çarpım kuralından elde edilir. q=fg olsun; o hâlde f=q·g dir. Bu eşitliğin iki tarafının türevi alınırsa çarpım kuralına göre f'=q'·g+q·g' olur.

Bu denklemden q' yalnız bırakılır: q'=f'−q·g'g. Son olarak q yerine fg yazılıp pay ve payda g ile çarpılınca q'=f'g−fg'g2 bulunur. Böylece bölüm kuralı, çarpım kuralının doğal bir sonucu olarak ortaya çıkar.

Kural doğrudan türevin tanımından da ispatlanabilir, ama bu yol daha uzundur. İspatın bu biçimi, kuralı unutan birinin onu çarpım kuralından birkaç satırda yeniden kurabileceğini de gösterir.

Kuralın sezgisel anlamı

Bir kesrin payı büyürse kesir büyür, paydası büyürse kesir küçülür. Bölüm kuralındaki iki terim bu iki etkiyi ayrı ayrı ölçer: f'g terimi payın büyümesinin artırıcı etkisini, −fg' terimi ise paydanın büyümesinin azaltıcı etkisini gösterir.

İki etki birbirine eşitse türev sıfır olur ve oran o an değişmez. Paydadaki g2 ise etkilerin paydanın büyüklüğüne göre ölçeklenmesinden gelir: büyük bir paydaya bölünen kesirde küçük değişimler oranı daha az etkiler.

Paydaki sıra neden önemli?

Çarpım kuralında terimlerin sırası önemsizdir, çünkü toplama değişmelidir. Bölüm kuralında ise terimler arasında eksi işareti vardır ve sıra değişirse sonucun işareti ters döner.

Dikkat

Paydaki terimleri fg'−f'g sırasıyla yazmak.

Bu yazım doğru sonucun tam tersini verir. Sıra, önce payın türeviyle başlayacak biçimde yazılmalıdır. Emin olunamadığında x1 gibi basit bir bölümle denemek doğru sırayı gösterir: sonuç 1 çıkmalıdır.

İlk örnek

Kuralın uygulanışı her zaman aynı adımlarla yürür: pay ve payda ayrı ayrı adlandırılır, türevleri yazılır, formüle yerleştirilir ve pay sadeleştirilir. Payda genellikle açılmadan kare olarak bırakılır.

Örnek

h(x)=x+1x−1 fonksiyonu verilsin.

Türevini bulalım.

f=x+1, g=x−1 ve f'=g'=1 olur: h'(x)=1·(x−1)−(x+1)·1(x−1)2.

Pay −2 ye sadeleşir: h'(x)=−2(x−1)2.

Türev her x≠1 için negatiftir; bu yüzden fonksiyon x=1 in solunda da sağında da azalandır. Paydanın kare olması, türevin işaretini yalnızca payın belirlediğini gösterir.

Paydası ikinci dereceden bölüm

Paydanın türevi birinci dereceden bir ifadeyse paydaki çarpımlar biraz daha uzun olur. Yine de açıp sadeleştirmek genellikle kısa bir ifade verir.

Örnek

h(x)=xx2+1 fonksiyonu verilsin.

Türevini ve türevin sıfır olduğu noktaları bulalım.

h'(x)=1·(x2+1)−x·2x(x2+1)2=1−x2(x2+1)2 olur.

Pay x=−1 ve x=1 de sıfırdır; türev bu iki noktada sıfır olur.

Payda hiçbir zaman sıfır olmadığı için bu fonksiyon her yerde türevlidir. Türevin −1 ile 1 arasında pozitif, dışında negatif olması, fonksiyonun x=1 de en büyük, x=−1 de en küçük değerini aldığını gösterir.

Doğrusal kesirler için kısa yol

Pay ve paydası birinci dereceden olan ax+bcx+d biçimindeki kesirlerde, bölüm kuralı uygulandığında x li terimler birbirini götürür ve pay her zaman sabit bir sayıya sadeleşir. Bu sayı katsayılardan doğrudan hesaplanır:

(ax+bcx+d)'=ad−bc(cx+d)2

Örnek

h(x)=2x+3x+4 fonksiyonu verilsin.

Türevini kısa yolla bulalım.

a=2, b=3, c=1, d=4 olduğundan ad−bc=8−3=5 olur.

h'(x)=5(x+4)2 bulunur; fonksiyon her iki aralıkta da artandır.

Ters fonksiyon kuralı

Payı sabit olan bölümler için kural kısalır. f=1 alınırsa f'=0 olur ve birinci terim kaybolur. Pay başka bir sabitse sonuç o sabitle çarpılır:

(1g)'=−g'g2

Örnek

h(x)=1x2+1 fonksiyonu verilsin.

Türevini bulalım.

g=x2+1 ve g'=2x olur.

h'(x)=−2x(x2+1)2 bulunur.

Aynı sonuç zincir kuralıyla da bulunur: (x2+1)−1 in türevi −(x2+1)−2·2x tir. İki yolun aynı sonucu vermesi kuralların tutarlılığını gösterir.

Paydada kök

Payı sabit ve paydası kök olan kesirlerde ters fonksiyon kuralı ya da negatif kesirli üs kullanılır. İki yol da aynı sonucu verir ve sonuç çoğu zaman kök içeren bir kesir olarak yazılır.

Örnek

h(x)=1x fonksiyonu verilsin, x>0.

Türevini iki yoldan bulalım.

Ters fonksiyon kuralıyla −12xx=−12xx olur.

Üslü yazımla h(x)=x−1/2 ve h'(x)=−12x−3/2 olur; iki sonuç aynıdır.

Pay ve paydada aynı ifade

Pay ve paydada benzer ifadeler bulunuyorsa kesir önce bir sabit ile daha basit bir kesrin farkı olarak yazılabilir. Bu dönüşüm türevi kısaltır ve bölüm kuralıyla bulunan sonucu denetlemeye yarar.

Örnek

h(x)=x2x2+1 fonksiyonu verilsin.

Türevini iki yoldan bulalım.

Bölüm kuralıyla 2x(x2+1)−x2·2x(x2+1)2=2x(x2+1)2 olur.

h(x)=1−1x2+1 yazılırsa ters fonksiyon kuralıyla da 2x(x2+1)2 bulunur.

Bir noktadaki türev değeri

Fonksiyonların kendileri yerine bir noktadaki değerleri ve türev değerleri verilirse bölüm kuralı bu dört sayıyla doğrudan uygulanır.

Örnek

f(1)=2, f'(1)=3, g(1)=4 ve g'(1)=−1 olsun.

(fg)'(1) değerini bulalım.

f'(1)g(1)−f(1)g'(1)g(1)2=3·4−2·(−1)16 olur.

1416=78 bulunur.

Bu tür sorularda işaret hatası sık yapılır: g'(1) negatif olduğu için paydaki ikinci terim çıkarılırken işaret artıya döner.

Tanjant ve kotanjantın türevi

Tanjant ve kotanjantın türevleri bölüm kuralının en önemli uygulamalarıdır. İkisi de temel özdeşlik sin2x+cos2x=1 ile sadeleşir.

Örnek

tanx=sinxcosx ve cotx=cosxsinx yazılsın.

Türevlerini bulalım.

(tanx)'=cos2x+sin2xcos2x=1cos2x olur.

(cotx)'=−sin2x−cos2xsin2x=−1sin2x olur.

Tanjantın türevi her yerde pozitiftir; bu yüzden tanjant tanımlı olduğu her aralıkta artandır. Kotanjantın türevi ise her yerde negatiftir ve kotanjant her aralıkta azalandır.

Tanjantın iki yazımı

Tanjantın türevi iki farklı biçimde yazılır: 1cos2x ve 1+tan2x. İki biçim eşittir; çünkü 1+tan2x ifadesinde paydalar eşitlenince cos2x+sin2xcos2x=1cos2x olur.

Soruda tanjant değerleri verilmişse ikinci biçim, kosinüs değerleri verilmişse birinci biçim işi kısaltır. Örneğin x=π4 de tanx=1 olduğundan türev 1+1=2 dir; cosx=22 ile birinci biçim de 11/2=2 verir.

Trigonometrik bölüm

Sinüsün x e bölümü gibi ifadelerde bölüm kuralı, türevin pay ve paydasını ayrı ayrı yorumlamaya elverişli bir biçim verir. Bu fonksiyon limit konusunda da önemlidir; sıfırdaki limiti 1 dir ama o noktada tanımsızdır.

Örnek

h(x)=sinxx fonksiyonu verilsin, x≠0.

Türevini ve h'(π) değerini bulalım.

h'(x)=xcosx−sinxx2 olur.

h'(π)=π·(−1)−0π2=−1π bulunur.

Üstel fonksiyonlu bölüm

Payda ya da paydada üstel fonksiyon varsa, türevde bu fonksiyon ortak çarpan olarak ortaya çıkar. Ortak çarpan alınınca türevin sıfırları kolayca görülür; üstel fonksiyon hiçbir zaman sıfır olmadığı için yalnızca kalan çarpana bakılır.

Örnek

h(x)=exx fonksiyonu verilsin, x≠0.

Türevini ve türevin sıfır olduğu noktayı bulalım.

h'(x)=ex·x−ex·1x2=ex(x−1)x2 olur.

ex hiç sıfır olmadığı için türev yalnızca x=1 de sıfırdır.

Logaritmik bölüm

Logaritmanın bir polinoma bölümünde logaritmanın türevi olan 1x paydaki x ile sadeleşir. Sonuç, logaritmayı içeren kısa bir pay verir. Logaritma yalnızca pozitif sayılarda tanımlı olduğu için bu fonksiyonlar x>0 için incelenir.

Örnek

h(x)=lnxx fonksiyonu verilsin, x>0.

Türevini ve türevin sıfır olduğu noktayı bulalım.

h'(x)=1x·x−lnx·1x2=1−lnxx2 olur.

lnx=1 ise x=e bulunur; fonksiyon en büyük değerini bu noktada alır ve bu değer 1e dir.

Önce sadeleştirmek

Bölüm kuralı her kesirde zorunlu değildir. Pay ve payda ortak çarpan içeriyorsa önce sadeleştirmek, paydası tek terimliyse terimlere ayırmak ve paydası yalnızca bir kuvvet olan kesirleri negatif üslü yazmak çok daha kısadır.

Örnek

h(x)=x2−1x−1 ve k(x)=5x3 fonksiyonları verilsin.

Türevlerini en kısa yoldan bulalım.

x≠1 için h(x)=x+1 olduğundan h'(x)=1 olur.

k(x)=5x−3 olduğundan k'(x)=−15x−4=−15x4 olur.

Bölüm ve zincir birlikte

Pay ya da paydada kök veya kuvvet bulunuyorsa o parçanın türevi zincir kuralıyla alınır ve bölüm kuralına yerleştirilir. Sonuç, paydaki kesirler ortak paydada birleştirilerek sadeleştirilir.

Örnek

h(x)=xx+1 fonksiyonu verilsin.

Türevini bulup sadeleştirelim.

h'(x)=12x(x+1)−x(x+1)2 olur.

Pay ortak paydayla 1−x2x olur; h'(x)=1−x2x(x+1)2 ve h'(1)=0 bulunur.

Zincir kuralının ayrıntısı için Bileşke Fonksiyonun Türevi: Zincir Kuralı yazısına bakabilirsin.

Bölüm kuralıyla teğet

Kesirli bir eğrinin teğet doğrusu, bölüm kuralıyla bulunan eğim ve fonksiyon değeriyle yazılır. Nokta ve eğim bilindiğinde doğru denklemi tek adımda bulunur.

Örnek

y=x+1x−1 eğrisi ve x=2 noktası verilsin.

Bu noktadaki teğet denklemini bulalım.

y(2)=3 ve y'(2)=−21=−2 olur.

Teğet y−3=−2(x−2), yani y=−2x+7 olur.

Teğet denklemi için daha fazla örnek Türevde Teğet Denklemi Nasıl Bulunur? yazısında.

Türevin işareti

Bölüm kuralında payda bir kare olduğu için tanımlı olduğu her yerde pozitiftir. Bu yüzden türevin işaretini yalnızca pay belirler ve işaret tablosu yalnızca paya bakılarak yapılır.

Örneğin xx2+1 in türevinin payı 1−x2 dir: −1 ile 1 arasında pozitif, dışında negatiftir. Doğrusal kesirlerde ise pay sabit olduğu için türev her yerde aynı işaretlidir ve fonksiyon her aralıkta ya hep artar ya hep azalır.

Parametreli bölüm

Payda ya da payda bir bilinmeyen varsa ve bir noktadaki türev değeri verilmişse, bölüm kuralı uygulanıp nokta yerine yazılır ve bilinmeyen bulunur.

Örnek

h(x)=ax+1x+2 ve h'(0)=54 olsun.

a değerini bulalım.

Kısa yolla h'(x)=2a−1(x+2)2 olur; h'(0)=2a−14.

2a−1=5 denkleminden a=3 bulunur.

Bölümün ikinci türevi

İkinci türev için bölüm kuralı ikinci kez uygulanır. Sonuç çoğu zaman uzundur; bu yüzden mümkünse ifade önce negatif üslü biçime çevrilir ya da birinci türev sadeleştirildikten sonra ikinci kez türev alınır.

Örnek

h(x)=1x fonksiyonu verilsin.

İkinci türevini bulalım.

h'(x)=−1x2=−x−2 olur.

h''(x)=2x−3=2x3 bulunur.

Uygulama: ortalama maliyet

Toplam maliyetin üretim miktarına bölümü birim başına ortalama maliyeti verir ve bir bölüm olduğu için türevi bölüm kuralıyla alınır. Ortalama maliyetin türevi, üretim arttıkça birim maliyetin nasıl değiştiğini gösterir.

Örnek

Toplam maliyet C(x)=100+5x TL olsun; ortalama maliyet A(x)=100+5xx tir.

Ortalama maliyetin türevini bulalım ve yorumlayalım.

Kısa yolla A'(x)=5·0−100·1x2=−100x2 olur.

Türev her zaman negatiftir; üretim arttıkça sabit maliyet daha çok birime bölündüğü için birim maliyet düşer.

Uygulama: ilaç derişimi

Kandaki ilaç derişimi bazı modellerde bir bölümle ifade edilir. Türevin sıfır olduğu an, derişimin en yüksek olduğu andır.

Örnek

Derişim c(t)=5tt2+1 miligram bölü litre olsun; t saat cinsindendir.

Derişimin en yüksek olduğu anı ve değeri bulalım.

c'(t)=5(t2+1)−5t·2t(t2+1)2=5(1−t2)(t2+1)2 olur; türev t=1 de sıfırdır.

Derişim ilk bir saatte artar, sonra azalır; en yüksek değer c(1)=2,5 miligram bölü litredir.

Kural seçimi

KesirÖnerilen yol
Pay ve payda ortak çarpanlıÖnce sadeleştir
Payda tek terimTerimlere ayır
cxnNegatif üslü kuvvet kuralı
ax+bcx+dad−bc(cx+d)2
1g−g'g2
Diğer bölümlerBölüm kuralı

Hangi yol seçilirse seçilsin sonuç aynıdır. Yol seçimi yalnızca işlem uzunluğunu ve hata olasılığını değiştirir.

Sınavda bölümün türevi

Sınavda nasıl çıkar

İleri düzeyde (AYT) bölümün türevi; fonksiyon değerleri verilen sorular, doğrusal kesirler, tanjantın türevi ve bir noktadaki türev değeri biçiminde karşına çıkabilir.

Bölüm kuralı ekstremum ve artan azalan sorularında da sık kullanılır.

Doğrusal kesir görüyorsan ad−bc kısa yolunu kullan. Türevin işareti soruluyorsa paydayı hesaplamaya gerek yok; payda karedir ve pozitiftir, işareti yalnızca pay belirler.

Sık yapılan hatalar

HataDoğrusu
(fg)'=f'g'Bölüm kuralı kullanılır
Payda fg'−f'g yazmakf'g−fg'
Paydayı g bırakmakPayda g2 dir
Paydaki eksiyi dağıtmayı unutmakParantez açılırken işaret değişir
Önce sadeleştirmeden kural uygulamakKısa yolu kaçırmak
Paydanın sıfır olduğu noktada türev yazmakOrada fonksiyon tanımsız

En sık hata paydaki sıradır. Kuralı x1 ile denemek hatayı hemen ortaya çıkarır: doğru sıra 1·1−x·01=1 verir.

Hap bilgi özeti

  1. Bölümün türevinde paydaki sıra önemlidir: önce payın türevi.

    Payda her zaman paydanın karesidir ve pozitiftir.

Sık sorulanlar

Bölümün türevi nasıl alınır?

Payın türevi paydayla çarpılır, pay paydanın türeviyle çarpılır, bu iki çarpımın farkı paydanın karesine bölünür. Paydaki sıra önemlidir: önce payın türevi yazılır.

Bölümün türevi türevlerin bölümü müdür?

Hayır. x kare bölü x in türevi 1 iken türevlerin bölümü 2x olur.

ax + b bölü cx + d nin türevi nedir?

ad eksi bc bölü (cx + d) nin karesidir. Pay sabit olduğu için türev her yerde aynı işaretlidir.

1 bölü g nin türevi nedir?

Eksi g üssü bölü g nin karesidir.

tan x in türevi bölüm kuralıyla nasıl bulunur?

tan x, sin x bölü cos x olarak yazılır. Bölüm kuralı ve temel özdeşlikle türev 1 bölü cos kare x çıkar.

Bölümün türevinin işaretini ne belirler?

Payda bir kare olduğu için pozitiftir. Türevin işaretini yalnızca pay belirler.

Bölüm kuralı ne zaman gereksizdir?

Kesir sadeleşiyorsa, paydası tek terimliyse ya da yalnızca x in bir kuvvetiyse önce sadeleştirmek, terimlere ayırmak ya da negatif üslü yazmak daha kısadır.

Bölüm kuralı nasıl ispatlanır?

Bölüm q ise f eşittir q çarpı g dir. Bu eşitliğe çarpım kuralı uygulanır ve q üssü yalnız bırakılınca bölüm kuralı elde edilir.

Kontrol listesi

0 / 10 tamamlandı

Bunlar da ilgini çekebilir

Bu yazıyı paylaş

WhatsAppX
✕