Appunti di analisi matematica

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Cap. 3

DERIVATE

La derivata del prodotto di due funzioni derivabili esiste ed è uguale al prodotto della derivata del primo fattore per il secondo fermo, più il prodotto del primo fattore fermo per la derivata del secondo e cioè: D  f ⋅g  = f '⋅g f⋅g ' . Dim. Infatti, per ogni x∈I, si ha: f  xh ⋅g  xh  − f  x ⋅g  x   *  lim h h 0 e, togliendo ed aggiungendo (al numeratore) il prodotto f  xh ⋅ g  x  , possiamo scrivere il limite (*) così: f  xh ⋅g  xh  − f  xh ⋅g  x   f  xh ⋅g  x  − f  x ⋅g  x  lim , h h 0 ovvero: f  x h ⋅g  xh  − f  xh ⋅g  x  f  xh ⋅g  x  − f  x ⋅g  x  lim lim = h h h 0 h 0 g  xh −g  x  f  x h − f  x  = lim f  xh  lim g  x  ,  **  h h h 0 h 0 ed essendo f  x  derivabile in x allora f  x  è anche continua in x cioè: lim f  xh = f  x  , h 0

che ci consente di affermare che la tesi è vera in quanto (∗∗) diventa uguale a: f '  x ⋅g  x f  x⋅g '  x  . La tesi del teorema può essere estesa immediatamente, come nel caso del teorema 5.1, per ricorrenza al prodotto di un numero finito di funzioni, derivabili in I, nel modo seguente: D  f 1  x ⋅ f 2  x ⋅. . .⋅f n  x   = f '  x ⋅ f 2  x ⋅. ..⋅f n  x   f 1  x ⋅ f '  x ⋅...⋅f n  x  ... f 1  x ⋅ f 2  x ⋅.. .⋅ f '  x  . 1

2

In particolare la funzione:

n

y=[ f  x  ] , n

con n > 1, ha come derivata:

y ' =n [ f  x  ] ⋅ f '  x  , n e, ancora più in particolare, se è y=x si ha: y ' =nx n−1 . n−1

ESEMPI. a) D  x 5−4 x 32 x−3 =5 x 4−12 x 22 . 4 4 5 b) D  x 2 1  =5  x 21  ⋅2 x=10 x  x 21  .

c)

D  x 2 cosx  lnx = 2 x−senx ⋅lnx

x 2cosx . x

Teorema 5.3 Teorema del quoziente Siano f  x  e g  x  due funzioni derivabili in I e sia g  x  ≠0 , ∀ x∈I. La derivata del quoziente di due funzioni derivabili esiste ed è uguale a una frazione avente al denominatore il quadrato del denominatore della funzione di partenza e al numeratore la differenza tra il prodotto del denominatore invariato per la derivata del numeratore e il prodotto della derivata del denominatore per il numeratore invariato e cioè, in formule: f  x f '  x ⋅g  x − f  x ⋅g '  x  D = . g  x  g  x  2

 

Dim. Infatti, per ogni x∈I, si ha:

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