Matematyka
Średni — liceum i technikum
Zakres materiału: rozszerzenie
Wstęp do analizy matematycznej
Pochodne
Pochodna mierzy lokalne tempo zmiany. Geometrycznie jest współczynnikiem kierunkowym stycznej, gdy taka pochodna istnieje. Do rachunku dobieramy regułę do budowy funkcji: suma, iloczyn, iloraz i złożenie wymagają różnych wzorów.
Najważniejsze w skrócie
- przy
- (uv)′=u′v+uv
Co warto wiedzieć na początek
Przydatne pojęcia i umiejętności
- Granice, potęgi i funkcje elementarne.
Po tej lekcji
- Połącz pochodną z tempem zmiany
- Rozpoznaj zewnętrzne działanie
- Zachowaj dziedzinę i jednostkę kąta
Połącz pochodną z tempem zmiany
Zakres: Rozszerzenie
Iloraz jest nachyleniem siecznej. Jego granica przy h→0 określa pochodną. Stała nie zmienia wartości, więc jej pochodna wynosi0.
Dla potęg całkowitych stosujemynx na ich dziedzinie.
przy
Pochodna jest granicą średnich zmian na coraz krótszym przedziale.
Kiedy stosujemy: Granica musi istnieć; wartość bezwzględna nie ma pochodnej w0.
Przykłady zastosowania
- (3x2−4x+7)′=6x−4.
Źródła: [2].
Rozpoznaj zewnętrzne działanie
Zakres: Rozszerzenie
Dla iloczynu różniczkujemy kolejno każdy czynnik i dodajemy. Dla ilorazu w liczniku występuje różnica, a mianownik jest kwadratem pierwotnego mianownika. Złożenie wymaga dodatkowego mnożenia przez pochodną funkcji wewnętrznej.
(uv)′=u′v+uv
Każda reguła zachowuje zależność obu zmieniających się części.
Kiedy stosujemy: u,v muszą być różniczkowalne; dla ilorazu v≠0.
Przykłady zastosowania
- ((2x+1)3)′=6(2x+1)2.
Źródła: [5].
Zachowaj dziedzinę i jednostkę kąta
Zakres: Rozszerzenie
Dla funkcji trygonometrycznych standardowe wzory pochodnych zakładają argument w radianach. Logarytm naturalny ma pochodną tylko dla jest równe swojej pochodnej.
Warunki funkcji pierwotnej nadal obowiązują po przekształceniach.
Kiedy stosujemy: Dla pochodna obowiązuje dla x>0.
Przykłady zastosowania
- dla x>0.
Źródła: [2].
Omówione przykłady krok po kroku
1. Styczna
Zakres: Rozszerzenie
Pytanie lub sytuacja: Dla f(x)=x2 oblicz pochodną w2 i równanie stycznej.
Jak podejść do zadania: Wyznacz nachylenie i punkt.
- f′(x)=2x, więc f′(2)=4.
- Punkt styczności to(2,4).
- y−4=4(x−2), czyli y=4x−4.
Odpowiedź: f′(2)=4; styczna y=4x−4.
Sprawdzenie i interpretacja: Styczna przechodzi przez(2,4), a różnica x2−(4x−4)=(x−2)2.
2. Suma i stała
Zakres: Rozszerzenie
Pytanie lub sytuacja: Oblicz pochodną x3−4x+7.
Jak podejść do zadania: Różniczkuj każdy składnik.
- (x3)′=3x2.
- (−4x)′=−4, a7′=0.
- Suma pochodnych to3x2−4.
Odpowiedź: 3x2−4.
Sprawdzenie i interpretacja: Składnik stały nie wnosi zmiany.
3. Iloczyn
Zakres: Rozszerzenie
Pytanie lub sytuacja: Oblicz pochodną x2(x+1).
Jak podejść do zadania: Użyj u′v+uv′.
- u′=2x, v′=1.
- f′=2x(x+1)+x2.
- Redukcja daje3x2+2x.
Odpowiedź: 3x2+2x.
Sprawdzenie i interpretacja: Rozwinięcie funkcji do x3+x2 daje tę samą pochodną.
4. Iloraz
Zakres: Rozszerzenie
Pytanie lub sytuacja: Oblicz pochodną
Jak podejść do zadania: Użyj reguły ilorazu.
- Dziedzina: x≠1.
- Licznik pochodnej:2x(x−1)−(x2+1).
- Po redukcji
Odpowiedź:
Sprawdzenie i interpretacja: Dzielenie daje pochodna jest równoważna.
5. Potęga złożenia
Zakres: Rozszerzenie
Pytanie lub sytuacja: Oblicz pochodną (2x+1)3.
Jak podejść do zadania: Pomnóż pochodną zewnętrzną przez wewnętrzną.
- Zewnętrzna sześcienna daje3(2x+1)2.
- Pochodna2x+1 wynosi2.
- Wynik6(2x+1)2.
Odpowiedź: 6(2x+1)2.
Sprawdzenie i interpretacja: Rozwinięcie funkcji daje8x3+12x2+6x+1; pochodna24x2+24x+6.
6. Sinus złożenia
Zakres: Rozszerzenie
Pytanie lub sytuacja: Oblicz pochodną argument w radianach.
Jak podejść do zadania: Użyj cosinusa i pochodnej argumentu.
- Pochodna sin u to cos u.
- u=3x, u′=3.
- f′=3cos(3x).
Odpowiedź: 3cos(3x).
Sprawdzenie i interpretacja: Dodatkowy czynnik3 odpowiada trzykrotnie szybszej zmianie argumentu.
7. Logarytm
Zakres: Rozszerzenie
Pytanie lub sytuacja: Oblicz pochodną
Jak podejść do zadania: Sprawdź dziedzinę i złożenie.
- 2x>0, więc x>0.
- Pochodna to
- Po skróceniu
Odpowiedź: dla x>0.
Sprawdzenie i interpretacja: lnx ma tę samą pochodną.
8. Funkcja wykładnicza
Zakres: Rozszerzenie
Pytanie lub sytuacja: Oblicz pochodną e−2x.
Jak podejść do zadania: Użyj pochodnej funkcji wewnętrznej.
- Pochodna to
- Pochodna−2x wynosi−2.
- f′=−2e−2x.
Odpowiedź: −2e−2x.
Sprawdzenie i interpretacja: Pochodna jest ujemna wszędzie, zgodnie z malejącą funkcją.
9. Brak pochodnej
Zakres: Rozszerzenie
Pytanie lub sytuacja: Czy |x| ma pochodną w0?
Jak podejść do zadania: Porównaj ilorazy różnicowe.
- Dla h>0 iloraz wynosi1.
- Dla h<0 wynosi−1.
- Brak wspólnej granicy.
Odpowiedź: Nie.
Sprawdzenie i interpretacja: Wykres ma narożnik; nie ma jednego nachylenia stycznej.
Typowe błędy i poprawne rozumowanie
Błędne rozumowanie: (uv)′=u′v′.
Dlaczego to błąd: Pochodna iloczynu jest sumą dwóch składników.
Poprawnie: u′v+uv′.
Błędne rozumowanie: ((2x+1)3)′=3(2x+1)2.
Dlaczego to błąd: Pominięto pochodną wnętrza2.
Poprawnie: 6(2x+1)2.
Błędne rozumowanie: Pochodna ilorazu ma mianownik v.
Dlaczego to błąd: Właściwy mianownik jest kwadratem.
Poprawnie:
Podsumowanie — zapamiętaj
- Pochodna jest granicą średnich zmian na coraz krótszym przedziale.
- Każda reguła zachowuje zależność obu zmieniających się części.
- Warunki funkcji pierwotnej nadal obowiązują po przekształceniach.
Sprawdź wiedzę w ćwiczeniach
Źródła i dalsza nauka
Data sprawdzenia materiału: 23.10.2026.
- ZPE: Matematyka — liceum i technikum
Zakres źródła: Treści nauczania w zakresie podstawowym i rozszerzonym
- CKE: Ciągi i pochodna funkcji
Zakres źródła: Rozdziały 8 i 16: granice ciągów, reguły różniczkowania, monotoniczność i ekstrema
- ZPE: Granica funkcji w punkcie według Heinego
Zakres źródła: Znaczenie granicy, jej niezależność od wartości w punkcie i brak granicy
- ZPE: Jak obliczyć granicę niewłaściwą funkcji w punkcie?
Zakres źródła: Granice nieskończone i zachowanie w sąsiedztwie punktu
- ZPE: Pochodna funkcji złożonej
Zakres źródła: Reguła łańcuchowa i pochodna funkcji wewnętrznej
