134
Udžbenici Sveučilišta u Rijeci Manualia Universitatis studiorum Fluminensis Svjetlan Feretić Matematička analiza 1 Zbirka riješenih zadataka s kolokvija i ispita Rijeka, 2011.

 · 2 Predgovor Često se događa da studenti pitaju: “Što ćete nas pitati na kolokviju/ispitu?” i “Po čemu ćemo mi učiti?” Na oba ta pitanja u priličnoj se mjeri može

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • Udžbenici Sveučilišta u Rijeci

    Manualia Universitatis studiorum Fluminensis

    Svjetlan Feretić

    Matematička analiza 1

    Zbirka riješenih zadataka s kolokvija i ispita

    Rijeka, 2011.

  • 2

    Predgovor Često se događa da studenti pitaju: “Što ćete nas pitati na kolokviju/ispitu?” i “Po čemu ćemo mi učiti?” Na oba ta pitanja u priličnoj se mjeri može odgovoriti objavljivanjem zbirke riješenih ispitnih zadataka. To je najbitniji razlog zašto je ova elektronska zbirka nastala. Zbirka je u prvom redu namijenjena studentima koji pohađaju prvu godinu preddiplomskog studija na Građevinskom fakultetu Sveučilišta u Rijeci te se pripremaju za kolokvije i ispit iz predmeta Matematička analiza 1. Tijekom posljednje četiri akademske godine (2006./2007., 2007./2008., 2008./2009. i 2009./2010.), na kolokvijima i ispitima iz Matematičke analize 1 bilo je zadano ukupno 120 zadataka. Svih tih 120 zadataka u ovoj je zbirci detaljno riješeno. Zbirka se sastoji od deset poglavlja. Prvo poglavlje čine zadaci u kojima se određuje domenu funkcije, drugo poglavlje čine zadaci u kojima se računa limes, a ne upotrebljava se L’Hôpitalovo pravilo,…, deseto poglavlje čine zadaci o Taylorovim redovima. Svako poglavlje počinje kratkim uvodom, u kojem je pobliže definirano što se i kako u tom poglavlju radi. Nakon desetog poglavlja slijedi spisak svih provjera znanja (kolokvija/ispita) koje ova zbirka obuhvaća. Tih provjera znanja ima ukupno 37 i za svaku od njih je u rečenom spisku navedeno od kojih se zadataka sastojala. Zbirka završava popisom literature. Ova bi se zbirka s vremenom trebala nadopunjavati. Naime, moj plan je da ću (ako na Mat. analizi 1 i dalje budem držao i predavanja i vježbe) tijekom akademskih godina 2010./2011., 2011./2012.,… zbirci dodavati zadatke s kolokvija i ispita koji će se tada održavati. Kod pisanja zbirke, posebno sam pazio na to da pišem jasno i da ne pravim greške. Po završetku pisanja, zbirka je išla na recenziranje. Recenzenti su bili dr. sc. Tomislav Došlić, izvanredni profesor matematike na Građevinskom fakultetu u Zagrebu, i dr. sc. Cvetan Jardas, (od početka ove akademske godine umirovljeni) redoviti profesor matematike na Ekonomskom fakultetu u Rijeci. Od recenzenata sam dobio korisne primjedbe, na kojima im se zahvaljujem. Zahvaljujem se i lektorici, profesorici Marti Mihičić, čije su primjedbe unaprijedile zbirku u jezičnom pogledu. Ipak, moguće je da u zbirci ima grešaka koje su promakle i meni, i recenzentima i lektorici. Svakome tko mi ukaže na neku grešku ili propust, bit ću zahvalan.

    Svjetlan Feretić

    u Rijeci, 6. siječnja 2011.

  • 3

    Sadržaj 1. Određivanje domene funkcije …………… 4 2. Računanje limesa bez upotrebe L’Hôpitalovog pravila …………… 15 3. Računanje limesa uz upotrebu L’Hôpitalovog pravila …………… 23 4. Deriviranje implicitno zadanih funkcija …………… 30 5. Deriviranje parametarski zadanih funkcija …………… 38 6. Primjena derivacija …………… 50 7. Integriranje algebarskih funkcija …………… 76 8. Integriranje transcendentnih funkcija …………… 93 9. Računanje površina i volumena …………… 106 10. Taylorovi redovi …………… 115 Na tom i tom kolokviju/ispitu, trebalo je riješiti te i te zadatke …………… 132 Literatura …………… 134

  • 4

    1. Određivanje domene funkcije Funkcija je pravilo koje svakom elementu skupa A pridružuje jedan i samo jedan element skupa B . (Skup A se zove domena funkcije, a skup B se zove kodomena funkcije.) Dakle, kod zadavanja funkcije trebalo bi reći što je skup A , što je skup B i kako glasi pravilo pridruživanja. Ipak, funkcije se često “zadaju” tako da se ne napiše ništa drugo osim pravila pridruživanja. U takvim slučajevima podrazumijeva se da je B skup svih realnih brojeva te da je A skup onih realnih brojeva kod kojih je primjena pravila pridruživanja moguća i kao rezultat daje realan broj. Kod ovog načina zadavanja funkcije, određivanje skupa A je (katkad lakši, a katkad teži) matematički zadatak. U zadacima koji slijede, tema je upravo određivanje skupa A . Težina zadataka je umjerena.

    Zadatak 1. Odredite domenu funkcije 22

    91236

    2232)(

    xx

    xxxxf .

    Rješenje: Kao prvo, razlomak 1236

    xx se može skratiti: 3

    12)12(3

    1236

    xx

    xx .

    (Istini za volju, kada je 21

    x , razlomak 1236

    xx nije definiran pa prema tome nije jednak

    broju 3 . Međutim, ta “začkoljica” u nastavku zadatka neće biti bitna.) I tako, ispod drugog korijena imamo

    )22)(22()22(9)22)(22(3)22)(32(

    2293

    2232

    xxxxxxx

    xxx

    44

    12121220444

    1818)44(366442

    22

    2

    22

    xxxx

    xxxxxx

    )1)(1(454

    154

    442016

    2

    2

    2

    2

    xx

    xx

    xxx

    xxx .

    Nultočke brojnika su 0 i 45

    , a nultočke nazivnika su 1 i 1. Kada ih se napiše od manjih

    prema većima, nultočke su 0 ,1 ,45

    i 1. Sada pišemo tablicu s predznacima.

  • 5

    45 , 1 ,

    45

    0 ,1 1 ,0

    ,1

    x

    45

    x

    1x 1x

    )1)(1(454

    xx

    xx

    Iz formule )1)(1(

    454

    )(

    xx

    xxxf vidimo da brojevi

    45

    i 0 leže u domeni. Naime,

    045

    f i 0)0( f . Međutim, brojevi 1 i 1 ne leže u domeni. I tako, domena funkcije

    )(xf je ,10 ,1

    45 , .

    Zadatak 2. Odredite domenu funkcije xexx

    xxf

    2ln32

    513

    1)( .

    Rješenje: Za početak, sređujemo izraz ispod korijena:

    232

    513

    1232

    513

    1)ln(32

    513

    1 2xx

    xxx

    xexx

    x x

    2

    31168172

    3296515322

    )32)(13()13(5)32(1

    22 xxx

    xxxxx

    xxxx

    31162512

    311662212817

    3116)3116(2817

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    xxxx

    xxxxx

    xxxxx .

    Da bi broj x ležao u domeni, mora vrijediti 031162512

    2

    2

    xxxx .

    02512 2 xx za 32 &

    41

    2416 &

    246

    24115

    241215

    2496255

    x .

    03116 2 xx za 23 &

    31

    1218 &

    124

    12711

    124911

    127212111

    x .

    Sada možemo napisati tablicu.

  • 6

    41 ,

    31 ,

    41

    32 ,

    31

    23 ,

    32 ,

    23

    2512 2 xx + – – + + 3116 2 xx + + – – +

    31162512

    2

    2

    xxxx

    + – + – +

    Zaključak: Domena funkcije )(xf je

    ,23

    32 ,

    31

    41 , .

    Zadatak 3. Odredite domenu funkcije )263ln(166

    1214

    2349)( 2

    222

    xxx

    xx

    xxxf .

    Rješenje: Ispod drugog korijena imamo

    1)1(6

    1214

    23)23)(23(

    166

    1214

    2349

    2

    22

    2

    222

    xx

    xx

    xxx

    xx

    xx

    xx

    12

    14)12)(83(1214836

    121423

    222

    xxxx

    xxx

    xxx

    1291910

    121481636 222

    xxx

    xxxxx .

    Tražimo nultočke brojnika: 091910 2 xx ,

    1 & 109

    2020 &

    2018

    20119

    2036036119

    x .

    Tražimo nultočke nazivnika: 012 x , 12 x , 21

    x .

    21 ,

    109 ,

    21 1 ,

    109 ,1

    91910 2 xx 12 x

    1291910 2

    xxx

  • 7

    Domena funkcije 12

    91910 2

    xxx je

    ,1109 ,

    21 .

    Sada ćemo se pozabaviti funkcijom )263ln( x .

    063 x , 63 x , 2x . Za 2x vrijedi 063 x , pa je )43ln()263ln()263ln( xxx .

    043 x , 043 x , 43 x , 34

    x .

    Jedan dio domene funkcije )263ln( x je interval 34 , .

    Za 2x vrijedi 063 x , pa je )83ln()263ln()263ln( xxx .

    083 x , 83 x , 38

    x .

    Drugi dio domene funkcije )263ln( x je interval ,38 .

    Čitava domena funkcije )263ln( x je ,38

    34 , .

    Domena funkcije )263ln(12

    91910)(2

    x

    xxxxf je

    ,38

    34 ,1

    109 ,

    21 ,

    38

    34 , ,1

    109 ,

    21 .

    Zadatak 4. Odredite domenu funkcije xxxf 561)( 2 .

    Rješenje: 056 2 xx za 65 & 0

    1255

    120255

    x .

    a) Koji brojevi iz skupa ,650 , leže u domeni funkcije )(xf ?

    Za takve brojeve vrijedi 156)56(1)( 22 xxxxxf .

    0156 2 xx vrijedi za 1 & 61

    1212 &

    122

    1275

    1224255

    x .

  • 8

    0156 2 xx vrijedi za

    1 ,

    61x . Odgovor na pitanje a) glasi: brojevi iz skupa

    1 ,

    650 ,

    61 .

    b) Koji brojevi iz intervala 65 ,0 leže u domeni funkcije )(xf ?

    Za takve brojeve vrijedi 156561)56(1)( 222 xxxxxxxf .

    0156 2 xx vrijedi za 21 &

    31

    126 &

    124

    1215

    1224255

    x .

    0156 2 xx vrijedi za

    ,21

    31 ,x . Odgovor na pitanje b) glasi: brojevi iz

    skupa

    65 ,

    21

    31 ,0 .

    Domena funkcije )(xf je skup

    1 ,

    21

    31 ,

    611 ,

    65

    65 ,

    21

    31 ,00 ,

    61 .

    Zadatak 5. Odredite domenu funkcije

    x

    xxxxf 213123)( .

    Rješenje: Za početak, primijetimo da bismo za 0x morali podijeliti 13 s nulom, a s nulom se ne može dijeliti. Dakle, nula nije u domeni funkcije )(xf . a) Koji brojevi iz intervala 0 , leže u domeni funkcije )(xf ? Za takve brojeve vrijedi

    10122213123213123)( 22

    xxxxx

    xxxxf .

    010122 2 xx , to jest 0562 xx , vrijedi za

    1 & 52

    462

    20366

    x .

    010122 2 xx vrijedi za 1 ,5 x .

    Odgovor na pitanje a) glasi: brojevi iz intervala 1 ,5 .

  • 9

    b) Koji brojevi iz intervala ,0 leže u domeni funkcije )(xf ? Za takve brojeve vrijedi

    16122213123213123)( 22

    xxxxx

    xxxxf .

    016122 2 xx , to jest 0862 xx , vrijedi za

    4 & 22

    262

    32366

    x .

    016122 2 xx vrijedi za ,42 ,x .

    Odgovor na pitanje b) glasi: brojevi iz skupa ,42 ,0 . Domena funkcije )(xf je skup ,42 ,01 ,5 .

    Zadatak 6. Odredite domenu funkcije

    x

    xxxxf 411164)( .

    Rješenje: Postupak je isti kao u zadatku 5., a rezultat je

    ,

    25

    23 ,0

    21 ,

    27 .

    Zadatak 7. Odredite domenu funkcije

    xxxxxf 165)( .

    Rješenje: a) Koji brojevi iz intervala 0 , leže u domeni funkcije )(xf ? Za takve brojeve vrijedi

    15616516516)(5)( 22

    xxxx

    xxxx

    xxxxxf .

    0156 2 xx za 31 &

    21

    124 &

    126

    1215

    1224255

    x .

  • 10

    0156 2 xx vrijedi za

    ,31

    21 ,x . Odgovor na pitanje a) glasi: brojevi iz

    skupa 0 ,31

    21 ,

    .

    b) Koji brojevi iz intervala ,0 leže u domeni funkcije )(xf ? Za takve brojeve vrijedi

    156165165)( 22

    xxxx

    xxxxxf .

    0156 2 xx za 21 &

    31

    126 &

    124

    1215

    1224255

    x .

    0156 2 xx vrijedi za

    21 ,

    31x . Odgovor na pitanje b) glasi: brojevi iz skupa

    21 ,

    31 .

    Domena funkcije )(xf je skup

    21 ,

    310 ,

    31

    21 , .

    Zadatak 8. Odredite domenu funkcije

    xxxxxf 132111)( .

    Rješenje: Postupak je isti kao u zadatku 7., a rezultat je

    4 ,230 ,2

    27 , .

    Zadatak 9. Odredite domenu funkcije )1810()( 2 xxxxxf . Rješenje: Kao prvo, naći ćemo one ikseve koji leže u domeni i manji su od nule. Za takve ikseve vrijedi

    )189()1810()( 22 xxxxxxxxf . Nadalje, za takve (negativne) ikseve, broj )189( 2 xxx je veći od nule onda kada je broj

    1892 xx manji od nule.

    01892 xx za 3 & 62

    392

    72819

    x .

  • 11

    Dakle, traženi iksevi tvore interval 3 ,6 . Kao drugo, naći ćemo one ikseve koji leže u domeni i veći su od nule. Za takve ikseve vrijedi

    )1811()1810()( 22 xxxxxxxxf . Nadalje, za pozitivne ikseve, broj )1811( 2 xxx je veći od nule onda kada je broj

    18112 xx veći od nule.

    018112 xx za 9 & 22

    7112

    7212111

    x .

    Traženi iksevi tvore skup ,92 ,0 . Primjećujemo da je funkcija )(xf definirana i za 0x . Sve skupa, domena funkcije )(xf je ,92 ,03 ,6 ,92 ,003 ,6 . Zadatak 10. Odredite domenu funkcije )12103()( 2 xxxxxf . Rješenje: Postupak je isti kao u zadatku 9., a rezultat je ,43 ,01 ,12 .

    Zadatak 11. Odredite domenu funkcije 23

    )352ln()(2

    x

    xxxf .

    Rješenje: 0352 2 xx za 1 & 23

    44 &

    46

    415

    424255

    x .

    Dakle, funkcija )352ln( 2 xx je definirana za ,123 ,x .

    0)352ln( 2 xx vrijedi onda kada je 1352 2 xx , 0252 2 xx ,

    21 & 2

    42 &

    48

    435

    416255

    x .

    023 x vrijedi onda kada je 23 x , 32

    x .

  • 12

    2 ,

    23 ,2

    1 ,23

    32 ,1

    21 ,

    32

    ,21

    )352ln( 2 xx Nije definirano. 23 x

    23)352ln( 2

    xxx

    Nije definirano.

    U točkama 2 i 21

    vrijedi 0)352ln( 2 xx . Funkcija 23

    )352ln()(2

    x

    xxxf je u

    tim točkama definirana. Međutim, u točkama 23

    , 1 i 32

    funkcija )(xf nije definirana.

    I tako, domena funkcije )(xf je

    ,

    21

    32 ,1

    23 ,2 .

    Zadatak 12. Odredite domenu funkcije )ln()157107()( 22 xxxxxf . Rješenje: Iksevi iz intervala 0 , ne leže u domeni zato što za njih nije definiran )ln(x . a) Koji iksevi iz intervala 1 ,0 leže u domeni funkcije )(xf ? Za te ikseve vrijedi 0)ln( x , tako da iks leži u domeni onda kada vrijedi

    0157107 22 xxx ,

    0)1(57107 22 xxx , 0557107 22 xxx ,

    021012 2 xx , 0156 2 xx .

    0156 2 xx za 21 &

    31

    1215

    1224255

    x .

    Skup traženih ikseva je interval

    21 ,

    31 .

    b) Koji iksevi iz intervala ,1 leže u domeni funkcije )(xf ? Za te ikseve vrijedi

    0)ln( x , tako da iks leži u domeni onda kada vrijedi

    0157107 22 xxx ,

  • 13

    0)1(57107 22 xxx , 0557107 22 xxx ,

    012102 2 xx , 0652 xx .

    0652 xx za 3 & 22

    152

    24255

    x .

    Skup traženih ikseva je ,32 ,1 .

    Domena funkcije )(xf je

    ,32 ,1

    21 ,

    31 ,32 ,11

    21 ,

    31 .

    Zadatak 13. Odredite domenu funkcije )ln()19111311()( 22 xxxxxf .

    Rješenje: Postupak je isti kao u zadatku 12., a rezultat je

    ,4

    25 ,1

    52 ,

    41 .

    Zadatak 14. Odredite domenu funkcije

    1214109arcsin

    92966)(

    22

    22

    xxxx

    xxxxxxf .

    Rješenje: 9565

    9266

    92966

    92966 222

    22

    xxxxxxxx

    xxxxx .

    09

    5652 xx za 38 &

    37

    23

    16

    & 23

    14

    2315

    2915

    29

    224255

    x .

    Dakle, funkcija x

    xxxx9

    29662

    2 je definirana za sve ikseve, osim za 0x i za

    38 ,

    37

    x .

    Arkus sinus djeluje na izraz 1214109

    22

    xxxx koji se može napisati i na jednostavniji

    način:

    1171210912

    )12)(12(1091214109 222

    22

    xxxxxx

    xxxxxxxx .

  • 14

    Arkus sinus od 1172 xx je definiran onda kada vrijedi 11171 2 xx .

    11172 xx , 01272 xx , 4 & 32

    172

    48497

    x .

    11172 xx , 01072 xx , 5 & 22

    372

    40497

    x .

    Slika 1. Točke u kojima funkcija 1172 xxx poprima vrijednosti 1 i 1.

    Uz pomoć Slike 1. vidimo da je funkcija

    1214109arcsin

    22

    xxxx definirana za

    5 ,43 ,2 x . Međutim, na intervalu 38 ,

    37 nije definirana funkcija

    xxxxx

    92966

    22 . I tako naša funkcija

    1214109arcsin

    92966)(

    22

    22

    xxxx

    xxxxxxf

    ima domenu 5 ,43 ,38

    37 ,2

    .

  • 15

    2. Računanje limesa bez upotrebe L’Hôpitalovog pravila Neka je )(xff funkcija iz u te neka su a i L realni brojevi. Pretpostavimo da za svaki 0 postoji 0 takav da iz aaaax , , slijedi da je Lxf )( . Tada se kaže da funkcija f u točki a ima limes. Limes funkcije f u točki a je broj L . To se zapisuje ovako: Lxf

    ax

    )( lim .

    Neformalno govoreći, ako funkcija f u točki a ima limes, onda je taj limes onaj broj kojemu se vrijednosti funkcije f sve više približavaju onda kada se x sve više približava broju a (ali ipak ostaje različit od broja a ). U ovom poglavlju, kod računanja limesa, koristimo svojstva

    )( lim )( lim )()( lim xgxfxgxfaxaxax

    ,

    )( lim )( lim )()( lim xgxfxgxfaxaxax

    ,

    )( lim )( lim )()(lim xgxfxgxfaxaxax

    ,

    )( lim

    )( lim

    )()( lim

    xg

    xf

    xgxf

    ax

    axax

    ,

    )( lim)( lim xfxfaxax

    i

    )( lim)( )( lim )( lim xgax

    xg

    axaxxfxf

    .

    Također koristimo i formule

    01 lim xx

    , xx

    1 lim0

    ,

    ex

    x

    x

    11 lim , ex xx

    1

    0)1( lim ,

    1)(sin lim0

    x

    xx

    i 1)sin(

    lim0

    x

    xx

    ,

    koje smo upoznali na predavanjima.

    Zadatak 15. Izračunajte limes 243

    )4sin()3sin( lim20

    x

    xxx

    .

  • 16

    Rješenje:

    )243)(243(

    )243()4sin()3sin( lim00

    2200

    243)4sin()3sin( lim

    22

    2

    020 xxxxx

    xxx

    xx

    )22(3

    )4sin()3sin( lim 243 lim 443

    )4sin()3sin( lim 202

    020 xxxx

    xxx

    xxx

    164411444

    )4sin(3

    )3sin( lim0

    xx

    xx

    x.

    Zadatak 16. Izračunajte limes 42169

    )5(cos1 lim22

    4

    0

    xx

    xx

    .

    Rješenje:

    0

    0224

    11 42169

    )5(cos1 lim22

    4

    0 xxx

    x

    4216942169

    42169)5(cos1 lim

    22

    22

    22

    4

    0 xxxx

    xxx

    x

    42169

    )4(4169)5(cos1 lim 2222

    4

    0xx

    xxx

    x

    2

    4

    022

    4

    0 5)5(cos1 lim8)224(

    164169)5(cos1 lim

    xx

    xxx

    xx

    2

    2

    02

    22

    0 5)5(sin lim)11(8

    5)5(cos1)5(cos1 lim8

    xx

    xxx

    xx

    8011805

    )5sin(5

    )5sin( lim8025

    )5(sin lim52802

    2

    0

    xx

    xx

    xx

    xx.

    Zadatak 17. Izračunajte limes )3(cos1

    916925 lim 422

    0 xxx

    x

    .

    Rješenje:

    0

    01133

    )3(cos1916925 lim 4

    22

    0 xxx

    x

    916925916925

    )3(cos1916925 lim

    22

    22

    4

    22

    0

    xx

    xxx

    xxx

  • 17

    916925

    1)3(cos1

    )916()925( lim224

    22

    0

    xxx

    xxx

    )3(cos1

    9 lim 33

    199

    1)3(cos1

    9 lim 42

    04

    2

    0 xx

    xx

    xx

    11

    1)3(cos1

    9 lim61

    )3(cos11

    )3(cos19 lim

    61

    2

    2

    022

    2

    0 xx

    xxx

    xx

    12111

    121

    )3sin(3

    )3sin(3 lim

    121

    )3(sin9 lim

    21

    61

    02

    2

    0

    xx

    xx

    xx

    xx.

    Zadatak 18. Izračunajte limes

    xx e

    xx

    xxxx

    3

    2

    0

    )2sin()4cos(

    )cos()6sin(

    93 lim .

    Rješenje:

    xx e

    xx

    xxxx

    3

    2

    0

    )2sin()4cos(

    )cos()6sin(

    93 lim

    02

    22

    0

    )0sin()0cos()0cos(

    9393

    )6sin(93 lim

    exxxx

    xxx

    x

    10

    11

    931

    )6sin()9()3( lim

    2

    22

    0 xxxxx

    x

    01

    931

    )6sin(996 lim

    22

    0 xxxx

    x

    6711

    611

    )6sin(6 lim

    331

    0

    xx

    x.

    Zadatak 19. Izračunajte limes x

    x xx

    3

    328 lim .

    Rješenje:

    x

    x

    x

    x xxx

    xx 3

    3212

    32128 lim3

    328 lim

    x

    x

    x

    x

    x

    x xxxxx

    32121 lim3

    32124 lim3

    3212

    32)32(4 lim

  • 18

    60212 32

    12 lim

    3212 lim

    3212

    1232

    32121 lim eeeex

    xxx

    xxx

    x

    xx

    .

    Zadatak 20. Izračunajte limes

    43cos32cos22

    1256 lim

    xxxx x

    x.

    Rješenje:

    43cos32cos22

    1256 lim

    xxxx x

    x

    43cos32cos2lim 21256 lim

    xxxx

    x

    x

    x

    40cos30cos2 312561 lim

    x

    x xx

    x

    x

    x

    x xxxx

    1281 lim9432

    1236561 lim

    402812

    8 lim

    128 lim

    128

    812

    333312

    81 lim3 eeeex

    xxx

    xxx

    x

    x

    x

    .

    Zadatak 21. Izračunajte limes 2

    1

    2

    0 )(sin)cos(2 lim

    x

    xxx

    .

    Rješenje: Za početak ćemo upotrijebiti formulu

    2sin2)cos(1 2 tt . (Uzgred budi rečeno,

    do te se formule dolazi ovako:

    2sin

    2cos

    2cos

    2sin)cos(1 2222 ttttt

    2sin2

    2sin

    2cos

    2cos

    2sin 22222 ttttt .) Imamo

    2221

    22

    0

    1

    2

    0

    1

    2

    0 )(sin

    2sin21 lim )(sin)cos(11 lim )(sin)cos(2 lim

    x

    x

    x

    x

    x

    xxxxxxx

  • 19

    2

    22

    22

    )(sin2

    sin2

    )(sin2

    sin2

    1

    22

    0 )(sin

    2sin21 lim

    x

    xx

    xx

    xxx

    .

    Izraz u vitičastim zagradama teži prema broju e . Nadalje,

    2

    2

    2

    2

    02

    22

    0

    )(sin2sin4

    21 lim

    )(sin2

    sin2 lim

    xx

    x

    x

    x

    xx

    xx

    x

    xx

    xx

    x

    x

    x

    xx

    x

    x

    xx

    )sin()sin(

    2

    2sin

    2

    2sin

    21 lim)(sin

    4

    2sin

    21 lim

    02

    2

    2

    2

    0

    211

    211111

    21

    .

    Dakle, rezultat zadatka je 606530659.021

    e .

    Zadatak 22. Izračunajte limes 2

    1

    0 )2cos()cos(3 lim

    x

    xxx

    .

    Rješenje: Za početak ćemo upotrijebiti formulu

    2sin2)cos(1 2 tt . Tako dobivamo

    221

    0

    1

    0 )2cos(1)cos(11 lim )2cos()cos(3 lim

    x

    x

    x

    xxxxx

    21

    22

    0 )(sin2

    2sin21 lim

    x

    xxx

    2

    22

    22

    )(sin22

    sin2

    )(sin22

    sin2

    1

    22

    0 )(sin2

    2sin21 lim

    x

    xx

    xx

    xxx

    .

  • 20

    Izraz u vitičastim zagradama teži prema broju e . Nadalje,

    2

    2

    2

    2

    02

    22

    0

    )(sin22sin4

    21 lim

    )(sin22

    sin2 lim

    xx

    x

    x

    x

    xx

    xx

    x

    xx

    xx

    x

    x

    x

    xx

    x

    x

    xx

    )sin()sin(2

    2

    2sin

    2

    2sin

    21 lim)(sin2

    4

    2sin

    21 lim

    02

    2

    2

    2

    0

    252

    2111211

    21

    .

    Rezultat zadatka je 18249396.1225

    e .

    Zadatak 23. Izračunajte limes )2sin(

    1

    0 )3(tg19 lim

    xx

    x x

    .

    Rješenje:

    )2sin(

    121

    0

    )2sin(2

    21

    0

    )2sin(1

    )2sin(

    0

    )2sin(1

    0 )3(tg1 lim

    9 lim

    )3(tg1

    9 lim)3(tg1

    9 limx

    x

    xx

    x

    x

    xx

    x

    xx

    x xxx

    )2sin(2)3(tg lim

    )2sin(21)3(tg

    )3(tg1

    0

    121

    0

    3

    )3(tg1 lim

    9

    xx

    xx

    xx

    xex

    .

    Vrijedi

    )2sin(

    )3sin( lim)3cos(2

    1 lim)2sin()3cos(2

    )3sin( lim)2sin(2

    )3cos()3sin(

    lim)2sin(2

    )3(tg lim00000 x

    xxxx

    xx

    xx

    xx

    xxxxx

    43

    2311

    21

    23

    )2sin(2

    3)3sin( lim

    121

    0

    xx

    xx

    xx

    x.

    Dakle, rezultat zadatka je 417099658.133 43

    43

    e

    e.

  • 21

    Zadatak 24. Izračunajte limes 6

    2 )3(sin

    0)2cos(

    31)cos(

    34 lim

    xx

    xxx

    .

    Rješenje: Vrijedi

    )2cos(31)cos(

    34)2cos(

    31)cos(

    34 xxxx

    )(sin2

    31

    2sin2

    341

    31)2cos(1

    31

    34)cos(1

    34 22 xxxx

    )(sin32

    2sin

    381 22 xx

    .

    I tako

    6

    2

    6

    2 )3(sin

    22

    0

    )3(sin

    0)(sin

    32

    2sin

    381 lim)2cos(

    31)cos(

    34 lim

    x

    x

    x

    x

    x

    xxxxx

    6

    222

    )(2sin32

    22sin

    38

    1)3(sin)(sin

    32

    2sin

    38

    22

    0 )(sin

    32

    2sin

    381 lim

    x

    xxx

    x

    xx

    xx

    6

    222

    0

    )3(sin)(sin32

    2sin

    38 lim

    x

    xxxxe

    . Nadalje,

    2

    2

    422

    06

    222

    0 9)3(sin9)(sin

    32

    2sin

    38 lim)3(sin)(sin

    32

    2sin

    38 lim

    xx

    xxx

    xxxx

    xx

    xx

    xx

    xxx

    xxx 3)3sin( lim

    3)3sin( lim3)(sin2

    2sin8 lim

    00422

    0

    4

    22

    0422

    0

    )(sin2

    sin4 lim6116)(sin

    2sin4 lim

    x

    xx

    xxx

    xx

  • 22

    4

    222

    04

    22

    0

    2cos

    2sin4

    24sin

    lim62cos

    2sin2

    24sin

    lim6x

    xxx

    x

    xxx

    xx

    4

    22

    04

    222

    0

    2cos1

    2sin

    lim242cos

    2sin

    2sin

    lim24x

    xx

    x

    xxx

    xx

    16

    2sin

    lim16242

    sin lim242

    sin2

    sin lim24 4

    4

    04

    4

    04

    22

    0 x

    x

    x

    x

    x

    xx

    xxx

    231111

    23

    2

    2sin

    2

    2sin

    2

    2sin

    2

    2sin

    lim23

    0

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x.

    Rezultat zadatka je 22313016.023

    e .

  • 23

    3. Računanje limesa uz upotrebu L’Hôpitalovog pravila Osim rezultata koje smo koristili u prethodnom poglavlju, u ovom poglavlju kod računanja

    limesa koristimo još i L’Hôpitalovo pravilo. To pravilo kaže da, ako limes )()( lim

    xgxf

    ax ima

    oblik 00 ili

    , a

    )()( lim

    xgxf

    ax

    postoji i ima vrijednost L , onda limes

    )()( lim

    xgxf

    ax također postoji i

    ima vrijednost L . Drugim riječima,

    Lxgxf

    xgxf

    axax

    )(

    )( lim ili 00

    )()( lim .

    Zadatak 25. Izračunajte limes )2arccos()2cos(

    ))2ln(cos( lim 20 xxxx

    x .

    Rješenje:

    00

    0)1ln())2ln(cos( lim

    )0arccos()0cos(1

    )2arccos()2cos())2ln(cos( lim 2020 x

    xxxx

    xxx

    )2cos(2

    )2sin(2 lim22

    )2cos()2sin(2

    lim

    21

    1 ' 00 xx

    xx

    xx

    praviloHopitalovoL

    emoprimjenjuj

    xx

    273239545.14142

    )2sin( lim)0cos(

    40

    x

    xx

    .

    Zadatak 26. Izračunajte limes

    53arcsin)23(

    1)ln( lim3

    )ln(

    1xx

    xe xx

    .

    Rješenje:

    23

    1)ln( lim

    53arcsin

    1

    53arcsin)23(

    1)ln( lim 313

    )ln(

    1 xxxx

    xx

    xex

    x

    x

    00

    3311

    331 lim

    53arcsin

    1 ' 00

    231101

    2

    1

    1 xx

    praviloHopitalovoL

    emoprimjenjuj

    x

  • 24

    258999812.0

    53arcsin6

    161

    53arcsin

    16

    lim

    53arcsin

    1 ' 2

    1

    xx

    praviloHopitalovoL

    emoprimjenjuj

    x.

    Zadatak 27. Izračunajte limes )5ln()5ln(

    )3cos()2cos( lim )ln(3)ln(21

    xxx eexxx

    .

    Rješenje:

    )5ln()5ln(

    )3cos()2cos( lim)5ln()5ln(

    )3cos()2cos( lim)ln()ln(1 )ln(3)ln(21

    32 xxxxxx eexxx

    eexxx

    .'

    00

    )5ln()115ln(11

    )5ln(15ln

    )3cos()2cos( lim3

    21 HL

    xxx

    xxx

    4

    1

    412

    1 325

    )3sin(3)2sin(2 lim

    11511

    03255

    1)3sin(3)2sin(2 lim

    3 xx

    xx

    xx

    xx

    xxx

    x

    x

    5

    22

    1 122

    )3cos(9)2cos(4 lim5 .' 00

    32500

    x

    xxHLx

    674011.2425

    25

    1055

    122)1(9145 2

    2222

    .

    Zadatak 28. Izračunajte limes )3sin()sin(

    )12ln(214ln lim)ln(2)ln(

    21 xx

    eex xx

    x

    .

    Rješenje:

    )3sin()sin(

    )12ln(1214ln lim

    )3sin()sin()12ln(214ln lim

    2

    21

    )ln()ln(

    21

    2

    xxx

    xx

    xxeex

    x

    xx

    x

    .' 00

    11)12ln()48ln(

    )3sin()sin(

    )12ln(116ln lim

    2

    21

    HLxx

    xx

    x

    )3cos(3)cos(

    216 lim

    481

    )3cos(3)cos(

    0216116

    1

    lim3

    21

    3

    2

    21 xx

    xxx

    xx

    x

    xx

  • 25

    )3sin(9)sin(

    6

    lim121 .'

    00

    008216

    22

    4

    21 xx

    xHLx

    101321183.0196

    96896

    121

    9166

    121

    22222

    .

    Zadatak 29. Izračunajte limes )395(

    )2(tg2 lim 20

    xxxx

    x.

    Rješenje:

    )395()395()395()2(tg2 lim

    )395()2(tg2 lim 2020 xxx

    xxxxx

    xxxx

    30200 5)2(tg2 lim)33(

    )995()2(tg2 lim)395( lim

    xxx

    xxxxx

    xxx

    2

    2

    030 3)2(cos

    22 lim

    56 .'

    00

    000)2(tg2 lim

    56

    xxHL

    xxx

    xx

    2

    2

    02

    2

    02

    2

    0

    1)2(cos

    1

    lim54)2(cos

    11 lim

    54)2(cos

    11 lim

    1512

    xx

    xx

    xx

    xxx

    2

    2

    02

    2

    0222

    2

    0 4)2(sin lim

    516)2(sin lim

    )0(cos54

    )2(cos)2(cos1 lim

    54

    xx

    xx

    xxx

    xxx

    2.35

    16115

    162

    )2sin(2

    )2sin( lim5

    160

    xx

    xx

    x.

    Zadatak 30. Izračunajte limes )2ln()ln(

    )3ln(ln(2) lim22

    3

    1 xxxxxx

    x

    .

    Rješenje:

    )2ln(

    )3ln(ln(2) lim)1ln(1

    1)2ln()ln(

    )3ln(ln(2) lim 23

    1222

    3

    1 xxxx

    xxxxxx

    xx

    )22)(3()33)(2( lim 1

    222

    3330

    lim)01(

    1 .' 00

    )1ln()2ln()2ln(

    3

    22

    1

    2

    3

    2

    12 xxxxxx

    xxx

    xxx

    HLxx

  • 26

    )1( lim 43

    1)1)(1( lim

    43

    11 lim

    23

    21

    2233 lim

    1312

    11

    2

    1

    2

    1x

    xxx

    xx

    xx

    xxxx

    232

    43

    .

    Zadatak 31. Izračunajte limes

    xx

    xxx

    x

    21

    2ln

    21

    2ln3

    lim2

    2

    1.

    Rješenje:

    22ln

    22ln

    lim2

    21

    2ln

    21

    2ln

    lim31

    21

    2ln

    21

    2ln3

    lim 1

    22

    1

    2

    2

    1

    2

    2

    1 xx

    xx

    xx

    xx

    xx

    xxx

    xxx

    221

    22

    1

    )(

    22

    1

    lim2 .' 00

    )1ln()1ln(

    21

    21ln

    21

    21ln

    2

    1

    322

    1 xxx

    xxxx

    HLx

    2

    3

    1

    1

    121

    3

    1221 1 lim1

    1 lim

    21

    21

    12)1(1

    lim

    22

    1 lim2xxx

    xxx

    xx

    xxxx xxxx

    8241

    1141 lim4)1(

    )1)(1( lim2121 lim

    111112

    2

    12

    22

    13

    4

    1

    x

    xxx

    xxxx

    xxxx

    .

    Zadatak 32. Izračunajte limes

    )2ln(2 8ln)8ln(

    2cos1

    limxx e

    x

    x

    .

    Rješenje:

    xx

    x

    ex

    x

    xxx 28ln)8ln(2

    cos1 lim

    8ln)8ln(

    2cos1

    lim 12)2ln(2

  • 27

    )28(

    281

    22sin

    lim .' 00

    )8ln()8ln(11

    4218ln)8ln(

    )cos(12

    1

    2 xxx

    xHL

    x

    28

    2sin

    lim428

    2sin

    lim

    812

    282

    sin lim

    4218

    12

    222222 x

    x

    x

    x

    x

    x

    xxx

    8116

    2)cos(

    416

    22cos

    lim4 .' 00

    2418

    )sin(32

    x

    xHL

    x

    2

    44

    224

    .

    Zadatak 33. Izračunajte limes

    231

    )3ln()12ln(

    ln(9) limxxxx

    .

    Rješenje:

    231231

    )3ln()12ln(

    ln(3)2 lim)3ln()12ln(

    ln(9) limxxxxxx xx

    )12ln()(

    )12ln(22 lim)3ln(1)12ln(

    2 lim)3ln( 2323

    1231 xxxxxx

    xxx xx

    122)()12ln()23(

    12246

    lim)3ln( .' 00

    0)11(022

    232

    2

    1

    xxxxxx

    xxx

    HLx

    .' 00

    1220)23(

    1246

    1222)12ln()23(

    12246

    lim)3ln( 232

    2

    1HL

    xxxxxx

    xxx

    x

  • 28

    2

    2322

    2

    1

    )12(2)22()12()46(

    122)23()12ln()26(

    )12(22412

    lim)3ln(

    xxxxxx

    xxxxx

    xx

    x

    10220

    4412)3ln(

    12)22(1)46(

    12)23(0)26(

    14412

    )3ln(

    295836866.3)27ln()3ln()3ln(34

    12)3ln(220

    12)3ln( 3

    .

    Zadatak 34. Izračunajte limes

    )14ln(

    212

    1 lim21 xxx

    .

    Rješenje:

    )14ln()12(

    24)14ln( lim)14ln(

    212

    1 lim21

    21 xx

    xxxx xx

    144)12()14ln(2

    414

    4

    lim .' 00

    )12ln()11(22)12ln(

    21

    xxx

    xHLx

    2

    2

    21

    )14(44)12(

    1442

    1442

    0)14(

    44

    lim .' 00

    124)11()12ln(2

    412

    4

    xx

    xx

    xHLx

    11616

    08816

    )12(16)11(

    128

    128

    )12(16

    2

    2

    .

    Zadatak 35. Izračunajte limes )(ctg

    0

    2

    )cos( lim xx

    x

    .

    Rješenje: Iz formule

    2sin2)cos(1 2 tt , koju smo izveli u zadatku 21., slijedi da je

    2sin21)cos( 2 tt . Koristeći taj identitet, dobivamo

  • 29

    )(ctg

    2sin2

    2sin2

    1 2

    0

    )(ctg 2

    0

    )(ctg

    0

    22

    2

    2

    2

    2sin21 lim

    2sin21 lim)cos( lim

    xx

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    xxx

    .

    Izraz u vitičastim zagradama teži prema broju e . Nadalje,

    )sin(2

    sin lim)0cos(2

    )sin()cos(

    2sin lim2)(ctg

    2sin2 lim 2

    2

    02

    22

    0

    22

    0 x

    x

    xxxxx

    xxx

    x

    x

    xx

    xx

    HLxx

    2sin

    lim)0cos(2

    )0cos(22)cos(

    21

    2cos

    2sin2

    lim12 .' 00

    020

    211

    21

    2

    2sin

    lim212

    sin lim

    00

    x

    x

    x

    x

    xx.

    Rezultat zadatka je 606530659.021

    e .

  • 30

    4. Deriviranje implicitno zadanih funkcija Kada se kaže da je funkcija )(xyy implicitno zadana jednadžbom 0),( yxF , pod time se misli da za svaki x iz domene funkcije )(xy vrijedi 0))( ,( xyxF . Drugim riječima, graf funkcije )(xy je podskup skupa svih točaka ) ,( yx u kojima vrijedi 0),( yxF . Iz jednadžbe kojom je funkcija )(xyy zadana implicitno, ponekad je moguće za dotičnu funkciju dobiti i eksplicitnu formulu. (Pod eksplicitnom formulom podrazumijevamo formulu koja počinje s “ y ”, a nastavlja se izrazom koji je ili konstanta, ili ovisi samo o varijabli x , a ne i o varijabli y .) U zadacima koji slijede (osim možda u zadatku 37.), eksplicitnu formulu nije moguće dobiti, ali je ipak u nekim točkama moguće odrediti vrijednost implicitno zadane funkcije te vrijednosti njezine prve i druge derivacije. Zadatak 36. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu

    xeyyx 38)cos( . (1)

    Izračunajte )0(y , )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo

    1)0(8 03 ey , 81)0( 3 y ,

    21)0( y .

    Derivacija jednadžbe (1) je

    xeyyyyxy 224)sin()cos( . (2) U jednadžbi (2) stavljamo 0x i tako dobivamo

    ,)0(4124)0(

    2sin0

    2cos 0eyy

    1)0(600 y , 1)0(6 y , 61)0( y .

    Derivacija jednadžbe (2) je

    yyxyyyxyyyy )sin()cos()sin()sin( xeyyyyy 22448 . (3)

    U jednadžbi (3) stavljamo 0x i na taj način dobivamo

  • 31

    1)0(4124

    361

    214800

    62sin

    62sin

    y ,

    1)0(67248

    66 y , 1)0(6

    32

    3 y ,

    31

    31

    3)0(6 y ,

    181)0( y .

    Zadatak 37. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu

    8)2cos(

    33

    xexyyx

    . (1)

    Izračunajte )0(y , )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo

    8)0cos()0(

    )0(0 03 ey

    y ,

    81)0(3 y ,

    21)0( y .

    Derivacija jednadžbe (1) je

    xexyxyyy

    yxy 3322 38

    1)2sin(2)2cos(31 ,

    xexyxyy

    yyxy 332

    2 83)2sin(2)2cos(3

    . (2)

    U jednadžbi (2) stavljamo 0x i tako dobivamo

    18301)0()0(3

    )0()0( 2

    2 yyyy ,

    83)0()0(3

    )0(1 2 yy

    y,

    83)0(

    432 y , 3)0(616 y , 13)0(6 y , ...166.2

    613)0( y .

    Derivacija jednadžbe (2) je

    )2cos(3)2cos()(62)()( 224

    2

    xyyxyyy

    yyyxyyyxyy

    xexyxyyxyy 3322892)2cos(2)2sin(6)2sin(23 . (3)

    U jednadžbi (3) stavljamo 0x i na taj način dobivamo

  • 32

    89)0(400)0()0(31)0()0(6

    )0()0()0(2)0( 322

    4 yyyyy

    yyyy ,

    89)0(4)0()0(3)0()0(6

    )0()0(2 322

    2 yyyyy

    yy ,

    89

    814)0(

    43

    361693

    413

    13

    y , 8

    13)0(43

    12169

    352

    y .

    Množeći s 24 , odavde dobivamo

    39)0(18338416 y , 715)0(18 y , ...7222.3918715)0( y .

    Zadatak 38. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu

    )cos(13)3(tg3 3

    yxyx

    . (1)

    Izračunajte )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo

    01

    3)0(03 3

    y , 313)0( y .

    Derivacija jednadžbe (1) je

    2 2

    232 3

    )cos(1)sin()cos(33

    )3(cos3)3(tg

    31

    yxyyxyyy

    xyx

    . (2)

    U jednadžbi (2) stavljamo 0x i tako dobivamo

    2

    22

    32

    3

    )01(0)3cos(3)0(33

    13)30(

    31

    y ,

    )3cos(3)0(273331 2 y , )1(3)0(273

    271

    y ,

    3)0(91

    y , 926

    913)0( y .

  • 33

    Zadatak 39. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu

    )2sin()2arcsin(2)2cos(

    92

    2

    xyxy . (1)

    Izračunajte

    4y i

    4y .

    Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 4

    x . Tako dobivamo

    2sin

    42arcsin2

    2cos

    49

    2 2

    yy ,

    42arcsin2

    9

    2 y , 34

    2arcsin2

    y ,

    642arcsin

    y ,

    21

    6sin

    42

    y , 41

    4

    y .

    Derivacija jednadžbe (1) je

    )2cos(9

    2

    )2sin()2()2cos(20

    22

    2

    xy

    xyxyy

    )2(sin

    )2cos(2)2arcsin(2)2sin(41

    22

    2

    2

    x

    xyxy

    y

    . (2)

    Stavljajući 4

    x , iz jednadžbe (2) dobivamo

    22 1

    0221arcsin21

    16141

    42

    2

    0161

    92

    1)2(1610

    4412

    y

    y ,

  • 34

    434

    4

    32

    81

    y,

    316

    1

    234

    4

    y

    ,

    163

    34

    8

    y

    ,

    01292177.0128

    334

    y .

    Zadatak 40. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu

    2)23()ln(

    123 3

    xxyxexyy . (1)

    Izračunajte )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo

    122)0()ln()0(

    1

    yey , 1)0(2 y , 21)0( y .

    Na desnoj strani jednadžbe (1) primjećujemo izraz 12)23( xx . Taj izraz deriviramo na logaritamski način:

    )23ln()12(23ln 12 xxx x ,

    23

    3)12()23ln(2)23(

    )23(

    12

    12

    xxx

    xx

    x

    x

    ,

    2336)23ln(2)23(

    )23( 1212

    xxxxx xx .

    Derivacija cijele jednadžbe (1) je

    )31()(

    31)ln( 23

    23 yyyx

    exyyxyyexyy

    2336)23ln(2)23(

    21 12

    xxxx x . (2)

    U jednadžbi (2) stavljamo 0x i na taj način dobivamo

  • 35

    23)2ln(22

    21)0(

    431

    21

    312

    1

    211)0(

    2

    ye

    y ,

    23)2ln(2)0(

    431

    34

    41)0(

    y

    ey ,

    23)2ln(2)0(

    34

    41)0( ye

    y , e

    y41

    689)2ln(2)0(2 ,

    730495583.081

    121)2ln()0(

    ey .

    Zadatak 41. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu

    6)62(84)ln(

    233 3

    xxyxeexyy . (1)

    Izračunajte )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo

    666)0(2)ln()0(

    2

    yey , 6)0(3 y , 2)0( y .

    Na desnoj strani jednadžbe (1) primjećujemo izraz 23)62( xx . Taj izraz deriviramo na logaritamski način:

    )62ln()23(62ln 23 xxx x ,

    62

    2)23()62ln(3)62(

    )62(

    23

    23

    xxx

    xx

    x

    x

    ,

    323)62ln(3)62(

    )62( 2323

    xxxxx xx .

    Derivacija cijele jednadžbe (1) je

    )244()84(

    31)ln( 23

    23 yyyx

    eexyyexeyyeexyy

    323)62ln(3)62(

    61 23

    xxxx x . (2)

  • 36

    Stavljajući 0x , iz jednadžbe (2) dobivamo

    32)6ln(336

    61)0(964

    441

    31221)0( y

    eey ,

    32)6ln(36)0(964

    4814)0( yy ,

    4)6ln(18)0(21214)0( yy ,

    121)6ln(18)0(3 y ,

    72277904.10361)6ln(6)0( y .

    Zadatak 42. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu

    664arcsin28)2( 3 33

    y

    yxyx x . (1)

    Izračunajte )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo

    66)0(

    4arcsin)0(8)0(2 3 3 3

    y

    yy ,

    66)0(4arcsin)0(8)0(8

    y

    yy , 66)0(

    4arcsin

    y

    ,

    21

    6sin

    6)0(4

    y, 3)0(

    214 y , 1)0(

    21

    y , 2)0( y .

    Na lijevoj strani jednadžbe (1) primjećujemo izraz 3)2( xx . Taj izraz deriviramo na logaritamski način:

    )2ln()3(2ln 3 xxx x ,

    2

    1)3()2ln(1)2(

    )2(

    3

    3

    xxx

    xx

    x

    x

    ,

    23)2ln()2(

    )2( 33

    xxxxx xx .

  • 37

    Derivacija cijele jednadžbe (1) je

    )32()2(

    318)2(

    23)2ln()2( 23

    2333 yyyxyxy

    xxxx xx

    0)6(

    4

    641

    122

    y

    y

    y

    . (2)

    Stavljajući 0x , iz jednadžbe (2) dobivamo

    )0(432)2(

    38)0(22

    23)2ln(2 3

    2333 yy

    0)0()62(

    4

    6241

    122

    y ,

    0)0(64

    4

    411

    1)0(12241

    38)0(8

    23)2ln(16

    yyy ,

    0)0(161

    43

    1)0(12232)0(824)2ln(16

    yyy ,

    0)0(161

    23

    1)0(834)0(824)2ln(16 yyy ,

    0)0(316

    23

    68)2ln(16 y ,

    )16ln(

    3174)2ln(4

    3174)2ln(16

    368)0(

    381 y ,

    7510116.467)16ln(3

    17332)0(

    y .

  • 38

    5. Deriviranje parametarski zadanih funkcija Neka je I interval u skupu i neka su )(txx i )(tyy neprekidne funkcije s I u . Tada je skup IttytxK :))( ),(( krivulja u ravnini. Moguće je da za neki 1x na krivulji K postoji više točaka s apscisom 1x . Drugim riječima, moguće je da krivulja K nije graf nikakve funkcije )(xff . No također je moguće i to da krivulja K jest graf neke funkcije

    )(xff . U ovom drugom slučaju, kaže se da je funkcija f jednadžbama )(txx i )(tyy ( It ) zadana na parametarski način. Ako je funkcija f zadana na parametarski

    način, onda za svaki It vrijedi

    )())(( tytxf . (1) Uz pretpostavku da funkcije )(tx i )(ty imaju derivaciju, može se pokazati da funkcija

    )(xff ima derivaciju u svim točkama za čiji parametar t vrijedi 0)( tx . Deriviranjem jednadžbe (1) nalazimo da u rečenim točkama vrijedi )()())(( tytxtxf pa stoga i

    )()())((

    txtytxf

    . (2)

    U zadacima koji slijede, funkcija je zadana na parametarski način, a mi koristimo formule (1) i (2) kako bismo toj funkciji i njezinoj derivaciji odredili vrijednost u zadanoj točki. Zadatak 43. Graf funkcije )(xff ima parametarske jednadžbe

    1136arcsin

    132arcsin)(

    tt

    tttx , 32

    23

    )1()1()(

    ttty .

    Izračunajte )0(f i )0(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 0)( tx ?

    01136arcsin

    132arcsin

    tt

    tt ,

    1136arcsin

    132arcsin

    tt

    tt ,

    1136

    132

    tt

    tt , )13()6()113()2( tttt ,

    6183226113 22 tttttt , 619225 tt , 2814 t , 2t .

    32781

    )14()18()2())2(()0( 3

    2

    yxff .

  • 39

    2222 )113(3)6()113(1

    11361

    1)13(

    3)2()13(1

    1321

    1)(

    t

    tt

    ttt

    tt

    tt

    tx ,

    2222 53451

    541

    1)5(

    3)4()5(1

    541

    1)2(x

    1514

    157

    157

    257

    531

    257

    531

    257

    259

    1257

    259

    1

    .

    62

    22233223

    )1(2)1(3)1()1(3)1(2)(

    t

    ttttttty ,

    41281

    34183

    34383

    )4(9381343)9(2)2( 676

    6

    3

    y .

    730

    7152

    14154

    15144

    )2()2())2(()0(

    xyxff .

    Zadatak 44. Graf funkcije )(xff ima parametarske jednadžbe

    263 arccos

    8123 arccos)(

    tt

    tttx , 22

    32

    )5()7()(

    ttty .

    Izračunajte )0(f i )0(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 0)( tx ?

    0263 arccos

    8123 arccos

    tt

    tt ,

    263 arccos

    8123 arccos

    tt

    tt ,

    263

    8123

    tt

    tt , )8()63()2()123( tttt ,

    486243241263 22 tttttt , 4830246 tt , 7224 t , 3t .

    21

    168

    )59()79()3())3(()0( 2

    3

    yxff .

  • 40

    2222 )2(1)63()2(3

    2631

    1)8(

    1)123()8(3

    81231

    1)(

    t

    tt

    ttt

    tt

    tt

    tx ,

    25

    353

    531

    125

    )3()5(3

    531

    1)3(22

    x

    56

    2024

    2012

    2012

    2512

    541

    2512

    541

    2512

    25161

    2512

    25161

    .

    42

    2322222

    )5(2)5(2)7()5(2)7(3)(

    t

    ttttttty ,

    31648

    162472

    161624161672

    4642816643)3( 4

    y .

    25

    653

    563

    )3()3())3(()0(

    xyxff .

    Zadatak 45. Graf funkcije )(xff ima parametarske jednadžbe

    33

    3

    3581)(

    ttttx ,

    2arccos

    3cos)( ttty .

    Izračunajte

    21f i

    21f .

    Rješenje: Za koji t vrijedi 21)( tx ?

    21

    35813

    3

    3

    tt

    t , 81

    3581

    3

    3

    tt

    t , 358)1(8 33 ttt ,

    88358 33 ttt , 55 t , 1t .

    6321

    21arccos

    3cos)1())1((

    21

    yxff .

  • 41

    23

    233232

    3

    3

    )358()524()1()358(3

    3581

    31)(

    ttttttt

    ttttx ,

    25610

    21

    31

    2565848

    81

    31

    16292163

    162

    31)1(

    232

    2

    32

    x

    965

    325

    31

    12854

    31

    .

    21

    21

    13

    cos2

    arccos33

    sin)(2

    ttttty ,

    21

    431

    21

    3323

    21

    411

    13

    cos21arccos

    33sin)1( y

    18

    333323

    183

    321

    183

    2232

    118

    3 2222

    18332

    .

    333

    516

    1833

    596

    965

    1833

    )1()1(

    21 22

    2

    xyf

    77686261.2315

    )3(316 2

    .

    Zadatak 46. Graf funkcije )(xfy ima parametarske jednadžbe

    2312arcsin

    )(

    tt

    tx , 3 4

    12)(

    ttty .

    Izračunajte )6(f i )6(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 6)( tx ?

  • 42

    6

    2312arcsin

    tt

    , 6123

    12arcsin

    tt

    , 623

    12arcsin

    tt ,

    21

    6sin

    2312

    tt , 2

    1223

    tt , 2423 tt , 4 t , 4t .

    23

    89)4())4(()6(

    3 yxff .

    2

    22

    2312arcsin

    )23(3)12()23(2

    23121

    1

    )(

    tt

    ttt

    tt

    tx

    ,

    36

    281

    23

    1

    6

    14147

    411

    1

    147arcsin

    1437142

    1471

    1

    )4( 222

    22

    x

    371837

    18314

    36

    36

    1431

    22 .

    2 332

    321

    4

    )4(31124)12(

    22

    )(

    t

    ttttty ,

    485

    4125

    412

    38

    441

    32

    441

    3132

    31

    8

    831989

    )4( 2 3

    32

    321

    y .

    220427006.0864

    3351837

    485

    3718

    485

    )4()4())4(()6(

    xyxff .

    Zadatak 47. Graf funkcije )(xff ima parametarske jednadžbe

  • 43

    )13ln()749ln()(

    2

    t

    tttx , 32)13()( ttty .

    Izračunajte )2(f i )2(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 2)( tx ?

    213ln)749ln( 2

    ttt , )13ln(2)749ln( 2 ttt , 22 )13(ln)749ln( ttt ,

    22 )13(749 ttt , 169749 22 tttt , 62 t , 3t .

    100010)19()3())3((2 336 yxff .

    2 2

    2

    )13ln(13

    3)749ln()13ln(749

    418

    )(

    t

    tttt

    ttt

    tx ,

    2 2 )10ln(

    )100ln(103)10ln(

    10058

    )10ln(103)71281ln()10ln(

    71281454

    )3(x

    )10ln(501

    )10ln(50

    1

    )10ln(50

    3029

    )10ln(106

    5029

    )10ln(

    )10ln(2103)10ln(

    5029

    2

    .

    )13ln()32())(ln( ttty ,

    133)32()13ln(2

    )()(

    t

    tttyty ,

    133)32()13ln(2)13(

    133)32()13ln(2)()( 32

    tttt

    ttttyty t .

    9)10ln(20100109)10ln(21000

    1033)10ln(210)3( 3

    y .

    9)10ln(20100)10ln(50

    )10ln(501

    9)10ln(20100)3()3())3((2

    xyxff

    1403.6338069)10ln(20)10ln(5000 .

  • 44

    Zadatak 48. Graf funkcije )(xff ima parametarske jednadžbe

    )234ln()12ln()( 2

    ttttx , 432 )9()( ttty .

    Izračunajte

    21f i

    21f .

    Rješenje: Za koji t vrijedi 21)( tx ?

    21

    )234ln()12ln(

    2 tt

    t , )234ln()12ln(2 2 ttt , )234ln()12(ln 22 ttt ,

    234)12( 22 ttt , 234144 22 tttt , 1t .

    10110)91()1())1((

    21 143

    yxff .

    2 22

    2

    )234ln(234

    38)12ln()234ln(12

    2

    )(

    tttt

    ttttttx ,

    )3ln(361

    )3ln(491

    )3ln(49

    1112

    )3ln(49

    1134

    )3ln(2)3ln(2

    )3ln(911)3ln(2

    32

    )9ln(9

    11)3ln()9ln(32

    )1( 2

    x .

    )9ln()43())(ln( 2 ttty ,

    92)43()9ln(3

    )()(

    22

    t

    ttttyty ,

    92)43()9ln(3)9(

    92)43()9ln(3)()( 2

    24322

    2

    ttttt

    tttttyty t .

    50

    1)10ln(15100

    2)10ln(302)10ln(3010102)10ln(310)1( 21

    y .

    501)10ln(15)3ln(36

    )3ln(361

    501)10ln(15

    )1()1())1((

    21

    xyxff

  • 45

    52920057.261)10ln(15)3ln(2518

    .

    Zadatak 49. Graf funkcije )(xfy ima parametarske jednadžbe

    2562)( 3

    tttx ,

    54 arccos)82()( 72

    tttty t .

    Izračunajte )0(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 0)( tx ?

    02562

    3

    tt , 062 t , 62 t , 3t .

    23

    23

    )25(3)62()25(2)(

    t

    ttttx ,

    144

    )2(930)2(2)3( 2

    x .

    U formuli za )(ty primjećujemo izraz 72)82( tt . Taj izraz deriviramo na logaritamski način: )82ln()72()82(ln 72 ttt t ,

    82

    )72(2)82ln(282

    2)72()82ln(2)82(

    )82(72

    72

    ttt

    ttt

    tt

    t

    t

    ,

    82

    )72(2)82ln(2)82()82( 72 72

    ttttt tt .

    54 arccos)82()( 72

    tttty t

    2272

    )5(1)4()5(1

    541

    182

    )72(2)82ln(2)82(t

    tt

    ttt

    ttt t

    22

    72

    )5(1

    541

    182

    )72(2)82ln(2)82(

    t

    ttt

    ttt t .

  • 46

    41

    43

    11)2ln(2221

    211

    12

    12)2ln(22)3( 221y

    632)2ln(4

    3232)2ln(4

    3212)2ln(4

    41

    23

    12)2ln(4

    .

    632)2ln(4

    1632)2ln(4

    )3()3())3(()0(

    xyxff

    483913588.4)2ln(4263

    .

    Zadatak 50. Graf funkcije )(xfy ima parametarske jednadžbe

    863arcsin)( 3 ttttx , ttty t 8)1()( 1 .

    Izračunajte

    6f i

    6 f .

    Rješenje: Za koji t vrijedi 6

    )( tx ?

    6863arcsin 3

    ttt ,

    21

    6sin

    863

    3

    ttt , 1

    866

    3 ttt ,

    866 3 ttt , 80 3 t , 83 t , 2t .

    1243163)2())2((6

    1

    yxff .

    86

    3

    8631

    1)( 323

    ttt

    ttt

    tx

  • 47

    23

    23

    2

    3

    )86()63(3)86(3

    8631

    1

    tt

    tttt

    ttt

    ,

    2222 12186123

    211

    1)8128(

    )612(6)8128(3

    812861

    1)2(x

    31

    21

    32

    14472

    23

    1144

    10836

    43

    1

    .

    Funkciju )(ty deriviramo na logaritamski način:

    )8ln(21)1ln()1(8ln)1(ln))(ln( 1 tttttty t ,

    tttt

    tttt

    tyty

    21

    11)1ln(8

    81

    21

    11)1ln(1

    )()(

    ,

    tt

    tttttt

    tttyty t21

    11)1ln(8)1(

    21

    11)1ln()()( 1 .

    7)3ln(1234)3ln(12123

    124)3ln(12

    41

    31)3ln(163)2( 1

    y .

    95858328.3437)3ln(123

    17)3ln(12

    )2()2())2((

    6

    xyxff .

    Zadatak 51. Graf funkcije )(xfy ima parametarske jednadžbe

    11024)( 2

    3 32

    t

    tttx , )1ln()43()1()( 22 tttty t .

    Izračunajte )4(f i )4(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 4)( tx ?

    41

    10242

    3 32

    t

    tt , 441024 23 32 ttt , 41023 3 t ,

    64102 3 t , 542 3 t , 273 t , 3t .

  • 48

    30258509.12)10ln(10)10ln(52)3())3(()4( 1 yxff .

    22

    3 322232

    3

    )1(

    2)1024()1(6)102(318

    )(

    t

    ttttttttx ,

    1006)436(10)41824(

    10

    6)6436(1054643124

    )3(2

    2

    332

    x

    809

    1089

    100

    1089

    100

    2401089240

    100

    64010161824

    .

    Na desnoj strani formule za )(ty primjećujemo izraz )43()1( 2 tt t . Taj izraz deriviramo na logaritamski način: )43ln()1ln()2()43()1(ln 2 ttttt t ,

    43

    312)1ln(

    433

    11)2()1ln(1

    )43()1(

    )43()1(

    2

    2

    tttt

    tttt

    tttt

    t

    t

    ,

    43

    312)1ln()43()1(

    )43()1( 22

    tttttttt tt .

    )1ln( )43()1()( 22 tttty t

    12

    433

    12)1ln()43()1( 2

    2

    t

    ttt

    tttt t ,

    53

    53

    21)2ln(10

    106

    53

    21)2ln(52)3( 1y

    558)2ln(10

    5365)2ln(10 .

    911658)2ln(800

    980

    558)2ln(10

    809

    558)2ln(10

    )3()3()4(

    xyf

  • 49

    7241938.1649

    928)2ln(800

    .

  • 50

    6. Primjena derivacija Neka je )(xff funkcija iz u . Neka je 0x jedna od točaka domene funkcije f . Ako postoji otvoreni interval I , takav da je Ix 0 i da za svaki Ix vrijedi )()( 0 xfxf , onda kažemo da funkcija f u točki 0x ima lokalni maksimum. Slično tome, ako postoji otvoreni interval I , takav da je Ix 0 i da za svaki Ix vrijedi )()( 0 xfxf , onda kažemo da funkcija f u točki 0x ima lokalni minimum. Ako funkcija f u točki 0x ima lokalni maksimum ili lokalni minimum, onda kažemo da funkcija f u točki 0x ima lokalni ekstrem. Ako funkcija f u točki 0x ima lokalni ekstrem, a 0x je točka u kojoj derivacija funkcije f postoji, onda vrijedi 0)( 0 xf . Točke u kojima je derivacija funkcije f jednaka nuli zovu se stacionarne točke funkcije f . Kada nađemo stacionarnu točku funkcije f , onda tu točku ispitujemo tako da pobliže promatramo funkciju f , ili tako da pobliže promatramo funkciju f . Naime, ako su zadovoljena sljedeća tri uvjeta: 1) vrijedi 0)( 0 xf , 2) postoji broj 1x (koji je manji od 0x ) takav da za svaki 01 , xxx vrijedi 0)( xf i 3) postoji broj 2x (koji je veći od 0x ) takav da za svaki 20 , xxx vrijedi 0)( xf , onda funkcija f u točki 0x ima lokalni maksimum. Slično tome, ako su zadovoljena sljedeća tri uvjeta: 1) vrijedi 0)( 0 xf , 2) postoji broj 1x (koji je manji od 0x ) takav da za svaki 01 , xxx vrijedi 0)( xf i

    3) postoji broj 2x (koji je veći od 0x ) takav da za svaki 20 , xxx vrijedi 0)( xf , onda funkcija f u točki 0x ima lokalni minimum. Ako vrijedi 0)( 0 xf i 0)( 0 xf , onda funkcija f u točki 0x ima lokalni maksimum. Ako pak vrijedi 0)( 0 xf i 0)( 0 xf , onda funkcija f u točki 0x ima lokalni minimum. U zadacima koji slijede, traži se točku ekstrema funkcije, ali funkcija nije zadana na eksplicitan način. Dakle, najprije treba pažljivo pročitati tekst zadatka i/ili pogledati sliku pa onda napisati formulu za funkciju. Tek nakon toga se funkciju derivira te se određuju i ispituju stacionarne točke.

  • 51

    Zadatak 52. Ana ima 5 metara žice. Ona će tu žicu prerezati na dva dijela. Jedan dio će biti dugačak x metara, a drugi dio će biti dugačak x5 metara. Od dijela dugačkog x metara, Ana će savijanjem napraviti krug. Od dijela dugačkog x5 metara, Ana će savijanjem napraviti kvadrat. (Dakle, opseg kruga će biti x metara, a opseg kvadrata će biti x5 metara.)

    Neka je )(xf oznaka za sumu površine kruga i površine kvadrata. Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima minimalnu vrijednost.

    Rješenje: Opseg kruga je x . Dakle, xr 2 , 2xr . Površina kruga je

    44

    2

    2

    22 xxr .

    Opseg kvadrata je x5 . Dakle, duljina stranice kvadrata je 4

    5 x . Površina kvadrata je

    .16

    )5(16

    )5( 22

    xx

    I tako,

    222222

    )5(416

    116

    )5(416

    )5(4

    )( xxxxxxxf

    .

    )54(81)5(4

    81)5(28

    161)(

    xxxxxxxf

    5)4(81

    x .

    05)4( 0)( xxf , 5)4( x , 199504232.245

    x .

    Za

    45 ,0x vrijedi 0)( xf , a za 5 ,

    45

    x vrijedi 0)( xf . Funkcija )(xf

    poprima lokalno (a i globalno) najmanju vrijednost onda kada je

    45x .

    Zadatak 53. Opseg pravokutnika 1P je x metara. Širina pravokutnika 1P je dva puta veća nego visina pravokutnika 1P . Opseg pravokutnika 2P je x27 metara. Širina pravokutnika

    2P je tri puta veća nego visina pravokutnika 2P . Vidi Sliku 2.

  • 52

    Slika 2. Pravokutnici 1P i 2P .

    Neka je ) () ()( 21 PkapravokutnipovršinaPkapravokutnipovršinaxf . Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima minimalnu vrijednost. Rješenje: Neka je a oznaka za duljinu kraće stranice pravokutnika 1P . Opseg pravokutnika

    1P je aaaaa 622 . Dakle, xa 6 , 6xa . Površina pravokutnika 1P je

    18362

    2xxxaa .

    Neka je b oznaka za duljinu kraće stranice pravokutnika 2P . Opseg pravokutnika 2P je

    bbbbb 833 . Dakle, xb 278 , 827 xb . Površina pravokutnika 2P je

    64)27(3

    8)27(3

    8273

    2xxxbb .

    I tako, 64

    )27(318

    )(22 xxxf .

    144

    )27(271616

    )27(39

    )2()27(26432

    181)( xxxxxxxf

    14472770

    1445472716

    xxx .

    Vidimo da je 0)( xf onda kada je

  • 53

    072770 x , 02710 x , 2710 x , 1027

    x .

    Za 1027 ,0x vrijedi 0)( xf , a za

    27 ,

    1027

    x vrijedi 0)( xf . Funkcija )(xf poprima

    minimalnu vrijednost onda kada je 7.21027

    x .

    Zadatak 54. Broj a leži u intervalu 20 ,0 . Opseg kruga K je a20 . Najdonja točka kruga K ima ordinatu a . Neka je G krajnje lijeva točka kruga K i neka je H krajnje desna točka kruga K . Neka je L lik kojega: s lijeva omeđuje pravac koji prolazi kroz točku G i paralelan je s ipsilon osi, s desna omeđuje pravac koji prolazi kroz točku H i paralelan je s ipsilon osi, odozdo omeđuje iks os, te odozgo omeđuje donji rub kruga K . Vidi Sliku 3.

    Slika 3. Krug K i lik L .

  • 54

    Neka je )(af oznaka za površinu lika L . Nađite broj a za kojega funkcija )(af poprima maksimalnu vrijednost. Napomena: Točke IHG , , i J su vrhovi pravokutnika. Ne samo da se sa Slike 3. stječe takav dojam, nego je i stvarno tako.

    Rješenje: Opseg kruga K je a20 . Dakle, ar 202 , )20(21 ar

    . Radijus kruga

    K je )20(21 a

    .

    Duljina vodoravne stranice pravokutnika GHIJ je )20(12 ar

    . Duljina okomite stranice

    pravokutnika GHIJ je )20(21) kruga tockenajdonje ordinata( aararK

    .

    Površina pravokutnika GHIJ je

    )20(

    21)20(1 aaa

    .

    Površina kruga K je 2222 )20(

    41)20(

    41 aar

    .

    ) kruga površina(21) kapravokutni površina()( KGHIJaf

    2)20(81)20(

    21)20(1 aaaa

    .

    )1()20(2

    81)1(

    211)20(1)20(

    21)1(1)( aaaaaf

    )1()20(2

    81)1(

    211)20()20(

    21)1(1 aaaa

    )20(

    41)20(

    21)20()20(

    211 aaaaa

    )20(1

    49251

    41520)20(11 aaaaaa

    .

    0)20(14925 0)( aaaf

    , 0)20(49100 aa ,

    04809100 aa , aa 4980100 , 80100)49( a ,

    64637244.94980100

    a .

  • 55

    Za 4980100 ,0

    a vrijedi 0)( af , a za 20 ,

    4980100

    a vrijedi 0)( af . Funkcija

    )(af poprima najveću vrijednost onda kada je 4980100

    a .

    Zadatak 55. Jedan metar zlatne sajle košta 8 kuna. Jedan metar srebrne sajle košta 6 kuna. Krešimir ima 75 kuna i potrošit će ih ovako: na zlatnu sajlu će potrošiti x kuna, a na srebrnu sajlu će potrošiti x75 kuna. Zatim će Krešimir savijati sajle i tako će napraviti dva kruga: od zlatne sajle će napraviti krug 1K , a od srebrne sajle će napraviti krug 2K . (Točnije rečeno, Krešimir će od npr. zlatne sajle napraviti kružnicu i ta kružnica je rub kruga 1K .)

    Neka je )(xf oznaka za sumu površine kruga 1K i površine kruga 2K . Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima minimalnu vrijednost.

    Rješenje: Krešimir će kupiti 8x metara zlatne sajle i

    675 x metara srebrne sajle. Dakle,

    opseg kruga 1K će biti 8x metara, a opseg kruga 2K će biti 6

    75 x metara.

    Kod svakog kruga vrijedi da je

    r2opseg , 2

    opsegr , 22

    22 )opseg(

    41

    4opseg)(površina

    r .

    I tako, površina kruga 1K iznosit će 2

    841

    x

    kvadratnih metara, a površina kruga 2K

    iznosit će 2

    675

    41

    x

    kvadratnih metara. To znači da je

    36)75(

    6441

    675

    41

    841)(

    2222 xxxxxf

    .

    1875

    3241

    36)75(2

    642

    41)( xxxxxf

    .

    018

    7532

    0)( xxxf , 0)75(3218 xx , 024003218 xx ,

    240050 x , 4800100 x , 48x .

  • 56

    Za 48 ,0x vrijedi 0)( xf , a za 75 ,48x vrijedi 0)( xf . Funkcija )(xf poprima minimalnu vrijednost za 48x . Drugim riječima, zbroj površina krugova je najmanji onda kada Krešimir potroši 48 kuna na zlatnu sajlu i 274875 kuna na srebrnu sajlu. Zadatak 56. Jedan metar zlatne sajle košta 4 kune. Jedan metar srebrne sajle košta 2 kune. Matea ima 88 kuna. Matea će u intervalu 22 ,0 izabrati broj x . Zatim će Matea kupiti x metara zlatne sajle, a novce, koji joj nakon toga ostanu, potrošit će na srebrnu sajlu. Od zlatne sajle, Matea će napraviti pravokutnik kojemu je širina dva puta veća nego visina. (Pravokutnik će izgledati otprilike ovako: .) Označimo taj pravokutnik slovom P . Od srebrne sajle, Matea će napraviti kvadrat. Označimo taj kvadrat slovom K . Neka je ) () ()( KkvadratapovršinaPkapravokutnipovršinaxf . Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima minimalnu vrijednost. Rješenje: Označimo duljinu kraće stranice pravokutnika P slovom a . Opseg pravokutnika P je aaaaa 622 . No u zadatku piše da pravokutnik P ima opseg x . Dakle,

    xa 6 , te je 6xa . Površina pravokutnika P je

    18362

    2xxxaa .

    Matea će na zlatnu sajlu potrošiti x4 kuna pa će joj za srebrnu sajlu ostati x488 kuna.

    Dakle, Matea će kupiti xx 2442

    488

    metara srebrne sajle. Opseg kvadrata K bit će

    x244 . Duljina stranice kvadrata K bit će 2

    114

    244 xx

    . Površina kvadrata K bit će

    22

    1122

    11

    xx .

    I tako

    12111

    369

    36212111

    41811

    218)( 2

    2222

    xxxxxxxxf

    121113611 2 xx .

    11811111

    181111

    3622)( xxxxf .

  • 57

    Jednakost 0)( xf vrijedi onda kada je 01181

    x , 1181

    x , 18x . Pri tome za

    18 ,0x vrijedi 0)( xf , a za 22 ,18x vrijedi 0)( xf . Dakle, za 18x funkcija )(xf poprima lokalno (pa i globalno) najmanju vrijednost. Traženi x je 18 .

    Zadatak 57. Dean kod sebe ima 150 kuna. Dean ide u dućan u kojem jedan metar zlatne sajle košta 9 kuna, jedan metar srebrne sajle košta 6 kuna, a jedan metar plave sajle košta 3 kune.

    Kada dođe u dućan, Dean će u intervalu 9 ,29 izabrati broj x . Zatim će Dean kupiti x

    metara zlatne sajle i 4

    3

    x

    x metara srebrne sajle. Sve novce, koji mu nakon toga ostanu,

    Dean će potrošiti na plavu sajlu. Neka je )(xf oznaka za sumu (duljina Deanove zlatne sajle) + (duljina Deanove srebrne sajle) + (duljina Deanove plave sajle). Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima maksimalnu vrijednost. Rješenje: Dean će na zlatnu sajlu potrošiti x9 kuna, a na srebrnu sajlu će potrošiti

    4186

    436

    xx

    xx kuna. Za plavu sajlu, Deanu će ostati

    41869150

    xxx

    41815150

    x

    x kuna. To znači da će Dean kupiti 4

    655031

    41815150

    xx

    xx

    metara plave sajle. I tako

    43350

    46550

    43)(

    xx

    xx

    xxxxf .

    Nadalje,

    22 )4(33

    )4(33)(

    xx

    xf .

    Jednakost 0)( xf vrijedi onda kada je

    0)4(

    33 2

    x, 3

    )4(3

    2 x, 1

    )4(1

    2 x, 1)4( 2 x , 14 x ,

    5 ili 314 x .

  • 58

    U tekstu zadatka piše da je funkcija )(xf definirana na intervalu 9 ,29 . U tom intervalu,

    jedina stacionarna točka funkcije )(xf je točka 5x .

    33

    )4(6)4()2(3)(

    x

    xxf , 061

    6)5( 3

    f .

    Funkcija )(xf u točki 5x ima lokalni maksimum. Zbroj duljina Deanovih sajli je najveći onda kada Dean izabere broj 5x . Zadatak 58. Jedan metar srebrne sajle košta 7 kuna. Jedan metar zlatne sajle košta 8 kuna. Mišo je kupio )ln( xe metara srebrne sajle i xe 23 metara zlatne sajle. (Broj x je veći od nule.) Koristeći svu kupljenu sajlu, Mišo je na podu napravio pravokutnik. Jedan par paralelnih stranica Mišinog pravokutnika je od srebrne sajle, a drugi par paralelnih stranica je od zlatne sajle. Neka je )(xf oznaka za površinu Mišinog pravokutnika. Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima maksimalnu vrijednost.

    Rješenje: Kod Mišinog pravokutnika, svaka srebrna stranica ima duljinu xex 21)ln(

    21 , a

    svaka zlatna stranica ima duljinu xe 2321 . Dakle, xx exexxf 2323

    41

    21

    21)( .

    xxx exexexf 232323 )21(

    41)2(

    411

    41)( .

    Jednakost 0)( xf vrijedi onda kada je 021 x , 12 x , 21

    x .

    Za 21 ,0x vrijedi 0)( xf , a za ,

    21x vrijedi 0)( xf . Dakle, u točki

    21

    x ,

    funkcija )(xf ima lokalni (pa i globalni) maksimum. Primijetimo da su podaci o cijenama sajli u ovom zadatku zapravo suvišni. Kod rješavanja zadatka, mi te podatke nismo koristili. (Dakle, cijene sajli su zamka kojom se provjerava matematičku zrelost studenata.) Zadatak 59. Jedan metar zlatne sajle košta 8 kuna. Jedan metar srebrne sajle košta 7 kuna.

    Goran će u intervalu 1 , 31 izabrati broj x . Zatim će Goran u dućanu kupiti

    xx 19 metara

    zlatne sajle i x

    x 35 metara srebrne sajle. Nakon toga će Goran napraviti pravokutnik kojemu

  • 59

    je jedna stranica od zlatne sajle, a ostale tri stranice su od srebrne sajle. Označimo površinu toga pravokutnika s )(xf . Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima maksimalnu vrijednost.

    Napomena. Za 1 , 31

    x vrijedi 01935 x

    xx

    x . Dakle, sigurno je da će Goran kupiti

    više metara srebrne sajle nego metara zlatne sajle. Također je sigurno da će Goran kupiti više od nula metara zlatne sajle.

    Rješenje: Pravokutnik će imati jednu zlatnu stranicu duljine x

    x 19 metara i jednu srebrnu

    stranicu duljine x

    x 19 metara. Zbroj duljina ostalih dviju srebrnih stranica bit će x

    x 35

    xxx

    xx

    x 444419

    metara. Svaka od tih dviju stranica bit će duga x

    x22

    metara. Površina pravokutnika bit će

    22

    22 220182218182219

    xx

    xxx

    xxx

    kvadratnih metara.

    Drugim riječima, 22 22018)(

    xxxf . Odatle slijedi da je 3

    436)(x

    xxf . Jednakost

    0)( xf vrijedi onda kada je

    0436 3 xx , 3

    436x

    x , 436 4 x , 914 x ,

    312 x ,

    577350269.033

    31

    x .

    41236)(x

    xf , 014410836

    91

    12363

    1

    f .

    Površina pravokutnika poprima maksimalnu vrijednost onda kada je 3

    1x .

    Primjećujemo da su podaci o cijenama sajli i u ovom zadatku bili suvišni. Zadatak 60. Jedan metar zlatne žice košta 4 kune. Jedan metar srebrne žice košta 2 kune.

    Ana ima 44 kune. Ana će u intervalu 89 ,0 izabrati broj x . Zatim će Ana kupiti x8 metara

    zlatne žice, a novce, koji joj nakon toga ostanu, potrošit će na srebrnu žicu.

  • 60

    Od zlatne žice, Ana će napraviti pravokutnik kojemu okomita stranica ima duljinu x . Od srebrne žice, Ana će napraviti pravokutnik kojemu okomita stranica ima duljinu 2x . (Riječima: duljina okomite stranice srebrnog pravokutnika bit će iks na drugu.) Vidi Sliku 4.

    Slika 4. Anini pravokutnici. Neka je ) () ()( kapravokutnisrebrnogpovršinakapravokutnizlatnogpovršinaxf . Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima ekstremnu vrijednost. Koristeći drugu derivaciju, ustanovite o kakvoj se ekstremnoj vrijednosti radi: je li to minimalna vrijednost ili maksimalna vrijednost? Rješenje: Opseg zlatnog pravokutnika je x8 , a zbroj duljina okomitih stranica je x2 . Dakle, zbroj duljina vodoravnih stranica je x6 , a duljina jedne vodoravne stranice je x3 . Površina zlatnog pravokutnika je 233 xxx . Ana će na zlatnu žicu potrošiti xx 3248 kuna pa će joj za srebrnu žicu ostati x3244 kuna. To znači da će Ana kupiti x1622 metara srebrne žice. Opseg srebrnog pravokutnika bit će x1622 , a zbroj duljina okomitih stranica bit će 22x . Dakle, zbroj duljina vodoravnih stranica bit će 221622 xx , a duljina jedne vodoravne stranice bit će 2811 xx . Površina srebrnog pravokutnika bit će 23443222 118811)811( xxxxxxxxx . I tako, 2342342 148)118(3)( xxxxxxxxf .

    )76(428244)( 223 xxxxxxxf . Jednakost 0)76(4 2 xxx vrijedi onda kada je 0x , kao i onda kada je

  • 61

    0762 xx , 1 & 72

    862

    6462

    28366

    x .

    U tekstu zadatka piše da je domena funkcije )(xf interval 89 ,0 . Brojevi 0 i 7 ne leže u

    domeni pa nas jedino zanima što se s funkcijom )(xf događa za 1x .

    284812)( 2 xxxf , 032284812)1( f . Funkcija )(xf poprima ekstremnu vrijednost za 1x . Radi se o maksimalnoj vrijednosti.

    Niti za jedan x iz intervala 89 ,0 , funkcija )(xf ne poprima tako veliku vrijednost kao za

    1x . Zadatak 61. Jedan metar zlatne sajle košta 6 kuna. Jedan metar srebrne sajle košta 3 kune. Petra je imala 120 kuna. Petra je u intervalu 7 ,0 izabrala broj x i zatim je kupila x metara zlatne sajle. Osim toga, Petra je 2x kuna dala prosjaku. (Riječima: Petra je prosjaku dala iks na drugu kuna.) Novce, koje nije potrošila niti na zlatnu sajlu niti na prosjaka, Petra je potrošila na srebrnu sajlu. Kada se vratila kući, Petra je napravila pravokutnik kojemu je jedna stranica od zlatne sajle, a ostale tri stranice su od srebrne sajle. Neka je )(xf oznaka za površinu toga pravokutnika. Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima maksimalnu vrijednost. Rješenje: Petra je za zlatnu sajlu dala x6 kuna, a prosjaku je dala 2x kuna. Dakle, za srebrnu sajlu joj je ostalo 26120 xx kuna. Za te novce, Petra je dobila

    3240)6120(

    31 22 xxxx metara srebrne sajle.

    Petrin pravokutnik ima jednu zlatnu stranicu dugu x metara i jednu srebrnu stranicu dugu x

    metara. Zbroj duljina ostalih dviju srebrnih stranica je 3

    3403

    24022 xxxxx

    metara. Svaka od tih dviju stranica je duga 62

    3203

    34021 22 xxxx

    metara. I tako,

    površina pravokutnika je 62

    32062

    3203

    22 xxxxxx

    kvadratnih metara. Drugim

    riječima,

    xxxxxxxf 2023

    662320)( 2

    332 .

  • 62

    Odatle slijedi da je 2032120

    26

    63)( 22 xxxxxf .

    Jednakost 020321 2 xx vrijedi onda kada je

    04062 xx , 4 & 1028 &