F x 3x 2 rešitev. Pravila za izračun izvedenih finančnih instrumentov
Datum: 5. 10. 2015
Kako najti izpeljanko?
Pravila razlikovanja.
Če želite najti izpeljanko katere koli funkcije, morate obvladati samo tri pojme:
2. Pravila razlikovanja.
3. Odvod kompleksne funkcije.
Točno v tem vrstnem redu. To je namig.)
Seveda bi bilo lepo imeti idejo o derivatih na splošno). Kaj je izpeljanka in kako delati s tabelo izpeljank, je jasno razloženo v prejšnji lekciji. Tu se bomo ukvarjali s pravili razlikovanja.
Diferenciacija je operacija iskanja odvoda. Za tem izrazom se ne skriva nič več. Tisti. izrazi "poišči odvod funkcije" in "razlikovati funkcijo"- to je ista stvar.
Izraz "pravila razlikovanja" se nanaša na iskanje izpeljanke iz aritmetičnih operacij. To razumevanje zelo pomaga, da se izognete zmedi v glavi.
Osredotočimo se in si zapomnimo vse, vse, vse aritmetične operacije. Štirje so). Seštevanje (vsota), odštevanje (razlika), množenje (zmnožek) in deljenje (količnik). Tukaj so pravila razlikovanja:
Plošča pokaže pet pravila o štiri aritmetične operacije. Nisem bil sprenevedan.) Samo pravilo 4 je elementarna posledica pravila 3. Vendar je tako priljubljeno, da ga je smiselno napisati (in si zapomniti!) kot samostojno formulo.
Pod oznakami U in V nekatere (popolnoma vse!) funkcije so implicirane U(x) in V(x).
Poglejmo si nekaj primerov. Prvi - najpreprostejši.
Poiščite odvod funkcije y=sinx - x 2
Tukaj imamo razlika dva elementarne funkcije. Uporabimo pravilo 2. Predpostavili bomo, da je sinx funkcija U, in x 2 je funkcija V. Vso pravico imamo zapisati:
y" = (sinx - x 2)" = (sinx)"- (x 2)"
To je bolje, kajne?) Vse, kar ostane, je, da poiščemo odvode sinusa in kvadrata x. V ta namen obstaja tabela izpeljank. Samo poiščemo funkcije, ki jih potrebujemo v tabeli ( sinx in x 2), poglej kakšne izpeljanke imajo in zapiši odgovor:
y" = (sinx)" - (x 2)" = cosx - 2x
To je to. Prvo pravilo diferenciacije vsote deluje popolnoma enako.
Kaj pa, če imamo več terminov? Nič hudega.) Funkcijo razdelimo na člene in iščemo izpeljanko vsakega člena neodvisno od drugih. Na primer:
Poiščite odvod funkcije y=sinx - x 2 +cosx - x +3
Pogumno pišemo:
y" = (sinx)" - (x 2)" + (cosx)" - (x)" + (3)"
Na koncu lekcije bom dal nasvete za lažje življenje pri razlikovanju.)
1. Pred diferenciacijo preverite, ali je možno poenostaviti izvirno funkcijo.
2. V zapletenih primerih rešitev opišemo podrobno, z vsemi oklepaji in pomišljaji.
3. Pri diferenciranju ulomkov s stalnim številom v imenovalcu deljenje spremenimo v množenje in uporabimo pravilo 4.
Če sledite definiciji, potem je odvod funkcije v točki meja razmerja prirastka funkcije Δ l na prirastek argumenta Δ x:
Zdi se, da je vse jasno. Toda poskusite uporabiti to formulo za izračun, recimo, odvoda funkcije f(x) = x 2 + (2x+ 3) · e x greh x. Če naredite vse po definiciji, potem boste po nekaj straneh izračunov preprosto zaspali. Zato obstajajo enostavnejši in učinkovitejši načini.
Za začetek omenimo, da lahko iz celotne raznolikosti funkcij ločimo tako imenovane elementarne funkcije. To je relativno preprosti izrazi, katerih izpeljanke so že dolgo izračunane in navedene v tabeli. Takšne funkcije si je precej enostavno zapomniti - skupaj z njihovimi izpeljankami.
Izvodi elementarnih funkcij
Osnovne funkcije so vse tiste, ki so navedene spodaj. Izpeljanke teh funkcij moramo poznati na pamet. Poleg tega si jih sploh ni težko zapomniti - zato so osnovni.
Torej, derivati elementarnih funkcij:
Ime | funkcija | Izpeljanka |
Konstanta | f(x) = C, C ∈ R | 0 (ja, nič!) |
Potenca z racionalnim eksponentom | f(x) = x n | n · x n − 1 |
Sinus | f(x) = greh x | cos x |
Kosinus | f(x) = cos x | − greh x(minus sinus) |
Tangenta | f(x) = tg x | 1/cos 2 x |
Kotangens | f(x) = ctg x | − 1/greh 2 x |
Naravni logaritem | f(x) = dnevnik x | 1/x |
Poljubni logaritem | f(x) = dnevnik a x | 1/(x ln a) |
Eksponentna funkcija | f(x) = e x | e x(nič se ni spremenilo) |
Če elementarno funkcijo pomnožimo s poljubno konstanto, potem zlahka izračunamo tudi odvod nove funkcije:
(C · f)’ = C · f ’.
Na splošno lahko konstante vzamemo iz predznaka odvoda. Na primer:
(2x 3)' = 2 · ( x 3)' = 2 3 x 2 = 6x 2 .
Očitno je mogoče elementarne funkcije med seboj dodajati, množiti, deliti - in še veliko več. Tako se bodo pojavile nove funkcije, ki ne bodo več posebej elementarne, ampak tudi diferencialne glede na določena pravila. Ta pravila so obravnavana spodaj.
Odvod vsote in razlike
Naj bodo funkcije podane f(x) In g(x), katerih izpeljanke so nam znane. Na primer, lahko vzamete osnovne funkcije, ki smo jih obravnavali zgoraj. Nato lahko najdete odvod vsote in razlike teh funkcij:
- (f + g)’ = f ’ + g ’
- (f − g)’ = f ’ − g ’
Torej je odvod vsote (razlike) dveh funkcij enak vsoti (razliki) odvodov. Lahko je več terminov. Na primer, ( f + g + h)’ = f ’ + g ’ + h ’.
Strogo gledano, v algebri ni pojma "odštevanje". Obstaja koncept "negativnega elementa". Zato razlika f − g lahko prepišemo kot vsoto f+ (−1) g, nato pa ostane samo ena formula - odvod vsote.
f(x) = x 2 + sin x; g(x) = x 4 + 2x 2 − 3.
funkcija f(x) je vsota dveh osnovnih funkcij, torej:
f ’(x) = (x 2 + greh x)’ = (x 2)’ + (greh x)’ = 2x+ cos x;
Podobno sklepamo za funkcijo g(x). Samo že obstajajo trije izrazi (z vidika algebre):
g ’(x) = (x 4 + 2x 2 − 3)’ = (x 4 + 2x 2 + (−3))’ = (x 4)’ + (2x 2)’ + (−3)’ = 4x 3 + 4x + 0 = 4x · ( x 2 + 1).
odgovor:
f ’(x) = 2x+ cos x;
g ’(x) = 4x · ( x
2 + 1).
Izpeljanka izdelka
Matematika je logična veda, zato mnogi verjamejo, da če je odvod vsote enak vsoti odvodov, potem odvod produkta stavka">enako zmnožku izpeljank. Ampak jebi se! Izpeljanka zmnožka se izračuna po popolnoma drugi formuli. In sicer:
(f · g) ’ = f ’ · g + f · g ’
Formula je preprosta, a se nanjo pogosto pozablja. Pa ne samo šolarji, tudi študenti. Rezultat so nepravilno rešeni problemi.
Naloga. Poiščite izpeljanke funkcij: f(x) = x 3 cos x; g(x) = (x 2 + 7x− 7) · e x .
funkcija f(x) je produkt dveh osnovnih funkcij, zato je vse preprosto:
f ’(x) = (x 3 cos x)’ = (x 3)' cos x + x 3 (cos x)’ = 3x 2 cos x + x 3 (-greh x) = x 2 (3 cos x − x greh x)
funkcija g(x) prvi dejavnik je nekoliko bolj zapleten, vendar splošna shema to se ne spremeni. Očitno prvi faktor funkcije g(x) je polinom in njegov odvod je odvod vsote. Imamo:
g ’(x) = ((x 2 + 7x− 7) · e x)’ = (x 2 + 7x− 7)' · e x + (x 2 + 7x− 7) · ( e x)’ = (2x+ 7) · e x + (x 2 + 7x− 7) · e x = e x· (2 x + 7 + x 2 + 7x −7) = (x 2 + 9x) · e x = x(x+ 9) · e x .
odgovor:
f ’(x) = x 2 (3 cos x − x greh x);
g ’(x) = x(x+ 9) · e
x
.
Upoštevajte, da je v zadnjem koraku izpeljanka faktorizirana. Formalno tega ni treba storiti, vendar večina izpeljank ni izračunana sama od sebe, temveč za pregled funkcije. To pomeni, da bo nadalje odvod izenačen z nič, določeni bodo njegovi predznaki itd. Za tak primer je bolje imeti izraz faktoriziran.
Če obstajata dve funkciji f(x) In g(x), in g(x) ≠ 0 na množici, ki nas zanima, lahko definiramo nova funkcija h(x) = f(x)/g(x). Za takšno funkcijo lahko najdete tudi izpeljanko:
Ni slabo, kajne? Od kod minus? zakaj g 2? In tako! To je eden izmed najbolj kompleksne formule- Brez steklenice tega ne morete ugotoviti. Zato je bolje, da ga preučite naprej konkretni primeri.
Naloga. Poiščite izpeljanke funkcij:
Števec in imenovalec vsakega ulomka vsebujeta elementarne funkcije, zato potrebujemo le formulo za odvod količnika:
V skladu s tradicijo faktorizirajmo števec - to bo zelo poenostavilo odgovor:
Kompleksna funkcija ni nujno pol kilometra dolga formula. Na primer, dovolj je, da prevzamete funkcijo f(x) = greh x in zamenjajte spremenljivko x, recimo, naprej x 2 + ln x. Se bo izšlo f(x) = greh ( x 2 + ln x) - to je to kompleksna funkcija. Ima tudi izpeljanko, vendar je ne bo mogoče najti z zgoraj obravnavanimi pravili.
Kaj naj storim? V takih primerih pomaga zamenjava spremenljivke in formule za odvod kompleksne funkcije:
f ’(x) = f ’(t) · t', če x se nadomesti z t(x).
Praviloma je situacija z razumevanjem te formule še bolj žalostna kot z izpeljanko količnika. Zato je tudi bolje razložiti s konkretnimi primeri, s podroben opis vsak korak.
Naloga. Poiščite izpeljanke funkcij: f(x) = e 2x + 3 ; g(x) = greh ( x 2 + ln x)
Upoštevajte, da če je v funkciji f(x) namesto izraza 2 x+ 3 bo enostavno x, potem dobimo elementarno funkcijo f(x) = e x. Zato naredimo zamenjavo: naj 2 x + 3 = t, f(x) = f(t) = e t. Odvod kompleksne funkcije iščemo po formuli:
f ’(x) = f ’(t) · t ’ = (e t)’ · t ’ = e t · t ’
In zdaj - pozor! Izvedemo obratno zamenjavo: t = 2x+ 3. Dobimo:
f ’(x) = e t · t ’ = e 2x+ 3 (2 x + 3)’ = e 2x+ 3 2 = 2 e 2x + 3
Zdaj pa poglejmo funkcijo g(x). Očitno ga je treba zamenjati x 2 + ln x = t. Imamo:
g ’(x) = g ’(t) · t’ = (greh t)’ · t' = cos t · t ’
Povratna zamenjava: t = x 2 + ln x. Nato:
g ’(x) = cos ( x 2 + ln x) · ( x 2 + ln x)’ = cos ( x 2 + ln x) · (2 x + 1/x).
To je to! Kot je razvidno iz zadnjega izraza, se je celoten problem zmanjšal na izračun vsote derivata.
odgovor:
f ’(x) = 2 · e
2x + 3 ;
g ’(x) = (2x + 1/x) ker ( x 2 + ln x).
Zelo pogosto v svojih učnih urah namesto izraza "izpeljanka" uporabljam besedo "prime". Na primer, prime iz zneska enaka vsoti kapi. Je to bolj jasno? No, to je dobro.
Tako se izračun derivata zmanjša na to, da se znebimo teh istih udarcev v skladu z zgoraj obravnavanimi pravili. Kot zadnji primer Vrnimo se k odvodni moči z racionalnim eksponentom:
(x n)’ = n · x n − 1
Malo ljudi ve, da v vlogi n lahko tudi delno število. Na primer, koren je x 0,5. Kaj pa, če je pod korenino kaj elegantnega? Spet bo rezultat zapletena funkcija - takšne konstrukcije radi dajejo testi in izpiti.
Naloga. Poiščite odvod funkcije:
Najprej zapišimo koren kot potenco z racionalnim eksponentom:
f(x) = (x 2 + 8x − 7) 0,5 .
Zdaj naredimo zamenjavo: naj x 2 + 8x − 7 = t. Izpeljanko najdemo po formuli:
f ’(x) = f ’(t) · t ’ = (t 0,5)' · t’ = 0,5 · t−0,5 · t ’.
Naredimo obratno zamenjavo: t = x 2 + 8x− 7. Imamo:
f ’(x) = 0,5 · ( x 2 + 8x− 7) −0,5 · ( x 2 + 8x− 7)’ = 0,5 (2 x+ 8) ( x 2 + 8x − 7) −0,5 .
Za konec pa nazaj h koreninam:
Izveden izračun- ena najpomembnejših operacij v diferencialni račun. Spodaj je tabela za iskanje izvedenih finančnih instrumentov enostavne funkcije. več zapletena pravila razlikovanje, glejte druge lekcije:- Tabela odvodov eksponentnih in logaritemskih funkcij
Izpeljanke enostavnih funkcij
1. Odvod števila je ničs´ = 0
primer:
5´ = 0
Razlaga:
Izpeljanka prikazuje hitrost, s katero se spremeni vrednost funkcije, ko se spremeni njen argument. Ker se številka pod nobenim pogojem nikakor ne spremeni, je stopnja njene spremembe vedno enaka nič.
2. Izpeljanka spremenljivke enako ena
x´ = 1
Razlaga:
Z vsakim povečanjem argumenta (x) za eno se vrednost funkcije (rezultat izračuna) poveča za enako vrednost. Tako je hitrost spreminjanja vrednosti funkcije y = x popolnoma enaka hitrosti spreminjanja vrednosti argumenta.
3. Odvod spremenljivke in faktorja je enak temu faktorju
сx´ = с
primer:
(3x)´ = 3
(2x)´ = 2
Razlaga:
V tem primeru se vsakič, ko se argument funkcije spremeni ( X) njegova vrednost (y) narašča z enkrat. Tako je hitrost spreminjanja vrednosti funkcije glede na hitrost spreminjanja argumenta popolnoma enaka vrednosti z.
Od tod sledi
(cx + b)" = c
torej diferencial linearna funkcija y=kx+b je enako pobočje naklon ravne črte (k).
4. Modulo odvod spremenljivke enaka kvocientu te spremenljivke in njenega modula
|x|"= x / |x| pod pogojem, da je x ≠ 0
Razlaga:
Ker je odvod spremenljivke (glej formulo 2) enak ena, se odvod modula razlikuje le v tem, da se vrednost hitrosti spremembe funkcije spremeni v nasprotno, ko prečka izhodiščno točko (poskusite narisati graf funkcije y = |x| in se prepričajte, kakšna je točno vrednost in vrne izraz x / |x|< 0 оно равно (-1), а когда x >0 - ena. Se pravi, kdaj negativne vrednosti spremenljivka x se z vsakim povečanjem argumenta vrednost funkcije zmanjša za popolnoma enako vrednost, pri pozitivnih pa se, nasprotno, poveča, vendar za popolnoma enako vrednost.
5. Odvod spremenljivke na potenco enako zmnožku števila te potence in spremenljivke na potenco, zmanjšano za ena
(x c)"= cx c-1, pod pogojem, da sta x c in cx c-1 definirana in c ≠ 0
primer:
(x 2)" = 2x
(x 3)" = 3x 2
Da si zapomnim formulo:
Premaknite stopnjo spremenljivke navzdol kot faktor in nato zmanjšajte samo stopnjo za eno. Na primer, za x 2 - dva je bila pred x, nato pa nam je zmanjšana moč (2-1 = 1) preprosto dala 2x. Enako se je zgodilo za x 3 - trojko »premaknemo navzdol«, jo zmanjšamo za eno in namesto kocke imamo kvadrat, torej 3x 2. Malo "neznanstveno", a zelo enostavno zapomniti.
6.Izpeljanka ulomka 1/x
(1/x)" = - 1 / x 2
primer:
Ker lahko ulomek predstavimo tako, da ga dvignemo na negativna stopnja
(1/x)" = (x -1)", potem lahko uporabite formulo iz pravila 5 tabele izpeljank
(x -1)" = -1x -2 = - 1 / x 2
7. Izpeljanka ulomka s spremenljivko poljubne stopnje v imenovalcu
(1 / x c)" = - c / x c+1
primer:
(1 / x 2)" = - 2 / x 3
8. Izpeljanka korena(izpeljanka spremenljivke pod kvadratni koren)
(√x)" = 1 / (2√x) ali 1/2 x -1/2
primer:
(√x)" = (x 1/2)" pomeni, da lahko uporabite formulo iz pravila 5
(x 1/2)" = 1/2 x -1/2 = 1 / (2√x)
9. Odvod spremenljivke pod korenom poljubne stopnje
(n √x)" = 1 / (n n √x n-1)