ดาวน์โหลดบทความ
ดาวน์โหลดบทความ
ความชันของเส้นโค้งนั้นแตกต่างจากเส้นตรงเพราะมันจะเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอเวลาคุณไล่ไปตามกราฟ แคลคูลัสได้สอนให้นักศึกษาได้รู้จักกับแนวคิดที่ว่าจุดแต่ละจุดบนเส้นกราฟสามารถอธิบายด้วยความชัน หรือ "อัตราการเปลี่ยนแปลงขณะใดขณะหนึ่ง (instantaneous rate of change)" เส้นสัมผัสเส้นโค้งคือเส้นตรงที่มีความชันดังกล่าวผ่านจุดกำหนดบนเส้นกราฟ การหาสมการสำหรับเส้นสัมผัสเส้นโค้งนั้นคุณจำต้องทราบวิธีหาอนุพันธ์ของสมการเดิมเสียก่อน
ขั้นตอน
-
วาดกราฟคร่าวๆ ของฟังก์ชันและเส้นสัมผัสเส้นโค้ง (ขอแนะนำ). กราฟจะทำให้เรามองโจทย์ออกได้ง่ายขึ้นและตรวจดูได้ว่าคำตอบดูเข้าทีหรือไม่ วาดกราฟของฟังก์ชันบนกระดาษกราฟโดยใช้เครื่องคิดเลขคอยอ้างอิงถ้าจำเป็น วาดเส้นสัมผัสเส้นโค้งผ่านจุดที่กำหนดมา (จำไว้ว่าเส้นสัมผัสเส้นโค้งจะผ่านจุดที่กำหนดมาให้นั้นและมีความชันเดียวกันกับกราฟตรงจุดนั้น)
- ตัวอย่างที่ 1:
วาดกราฟของพาราโบลา
. ลากเส้นสัมผัสเส้นโค้งผ่านจุด (-6, -1)
คุณยังไม่ทราบสมการของเส้นสัมผัสเส้นโค้ง แต่คุณสามารถบอกได้แล้วว่าความชันของมันมีค่าเป็นลบ และจุดตัดแกน y ของมันก็เป็นลบ (อยู่ใต้จุดยอดของพาราโบลาโดยมีค่า y เท่ากับ -5.5) หากคำตอบสุดท้ายที่ได้มาไม่ได้เป็นไปตามรายละเอียดที่ว่ามานี้ แสดงว่าคุณต้องตรวจทานดูว่าทำตรงไหนผิดพลาด
- ตัวอย่างที่ 1:
วาดกราฟของพาราโบลา
. ลากเส้นสัมผัสเส้นโค้งผ่านจุด (-6, -1)
-
นำอนุพันธ์ตัวแรกมาหาสมการสำหรับ ความชัน ของเส้นสัมผัสเส้นโค้ง. สำหรับฟังก์ชัน f(x) แล้ว อนุพันธ์ตัวแรก f'(x) จะแทนสมการสำหรับความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้ง ณ จุดใดๆ บน f(x) การหาอนุพันธ์นั้นทำได้หลายวิธี นี่เป็นตัวอย่างง่ายๆ โดยใช้กฎลูกโซ่: [1] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- ตัวอย่างที่ 1 (ต่อ):
กราฟนี้เป็นไปตามฟังก์ชัน
ให้จำกฎลูกโซ่เวลาหาอนุพันธ์:
อนุพันธ์ตัวแรกของฟังก์ชัน = f'(x) = (2)(0.5)x + 3 - 0.
f'(x) = x + 3 แทนค่า a สำหรับ x ลงในสมหารนี้ และผลที่ได้จะเป็นความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้งสำหรับ f(x) ในจุดที่ x = a
- ตัวอย่างที่ 1 (ต่อ):
กราฟนี้เป็นไปตามฟังก์ชัน
-
ใส่ค่า x ของจุดที่คุณต้องหาตามโจทย์. อ่านโจทย์เพื่อดูว่าที่พิกัดของจุดไหนที่คุณจะได้เจอเส้นสัมผัสเส้นโค้ง ใส่ค่าพิกัด x ของจุดนั้นลงไปใน f'(x) ผลที่ได้จะเป็นความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้งที่จุดนั้น
- ตัวอย่างที่ 1 (ต่อ):
จุดที่โจทย์เอ่ยถึงคือ (-6, -1), ใช้พิกัดแกน x -6 เป็นค่าที่ใส่ลงไปใน f'(x):
f'(-6) = -6 + 3 = -3
ความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้งจะเป็น -3
- ตัวอย่างที่ 1 (ต่อ):
จุดที่โจทย์เอ่ยถึงคือ (-6, -1), ใช้พิกัดแกน x -6 เป็นค่าที่ใส่ลงไปใน f'(x):
-
เขียนสมการเส้นสัมผัสเส้นโค้งในรูปแบบจุดและความชัน. รูปแบบจุดและความชันของสมการเส้นตรงคือ , โดยที่ m คือความชันและ คือพิกัดจุดบนเส้น [2] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง ตอนนี้คุณทราบค่าทุกอย่างที่จำเป็นในการเขียนสมการเส้นสัมผัสเส้นโค้งในรูปแบบนี้แล้ว
- ตัวอย่างที่ 1 (ต่อ):
ความชันของเส้นคือ -3, ดังนั้น
เส้นสัมผัสเส้นโค้งลากผ่านพิกัด (-6, -1), ดังนั้นสมการสุดท้ายจะเป็น
ทอนได้เป็น
- ตัวอย่างที่ 1 (ต่อ):
-
ยืนยันสมการลงบนกราฟ. หากคุณมีเครื่องคิดเลขแบบทำกราฟได้ ให้กราฟฟังก์ชันเดิมกับเส้นสัมผัสเส้นโค้งเพื่อตรวจทานดูว่าคำตอบถูกต้องหรือไม่ ถ้าทำในกระดาษ ให้ดูกราฟในตอนต้นเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีข้อผิดพลาดในคำตอบ
- ตัวอย่างที่ 1 (ต่อ): กราฟตอนต้นแสดงให้เห็นว่าความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้งเป็นลบ และจุดตัดแกน y นั้นต่ำกว่า -5.5 สมการเส้นสัมผัสเส้นโค้งที่เราพบคือ y = -3x - 19 ในรูปแบบความชันและจุดตัด หมายถึง -3 คือความชันและ -19 คือจุดตัดบนแกน y ทั้งสองค่าล้วนเข้ากันกับสิ่งที่เราทำนายไว้ในตอนต้น
-
ลองทำโจทย์ที่ยากกว่าเดิม. ทำตามขั้นตอนทั้งหมดอีกครั้ง คราวนี้เป้าหมายคือการหาเส้นสัมผัสเส้นโค้งของ เมื่อ x = 2:
- ใช้กฎลูกโซ่ อนุพันธ์ตัวแรก ฟังก์ชันนี้จะบอกเราถึงความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้ง
- เนื่องจาก x = 2, หา นี่คือความชันที่ x = 2
- โปรดสังเกตว่าคราวนี้เราไม่มีจุดกำหนดมา มีเพียงพิกัดแกน x ในการหาพิกัดแกน y นั้น ให้แทนค่า x = 2 ลงในฟังก์ชันตอนแรก: จุดนั้นคือ (2,27)
- เขียนสมการเส้นสัมผัสเส้นโค้งในรูปแบบจุดและความชัน:
ถ้าต้องใช้ ให้ทอนเหลือ y = 25x - 23
โฆษณา
-
หาจุดต่ำสุดสูงสุดบนกราฟ . นี่คือจุดที่กราฟขึ้นไปถึงจุดสูงสุด (จุดที่อยู่สูงกว่าจุดข้างๆ ทั้งสองข้าง) หรือจุดต่ำสุด (ต่ำกว่าจุดข้างๆ ทั้งสองข้าง) เส้นสัมผัสเส้นโค้งจะมีความชันเท่ากับ 0 ที่จุดเหล่านี้เสมอ (เป็นเส้นระนาบ) แต่ความชันที่เป็นศูนย์อย่างเดียวไม่ได้รับประกันการเป็นจุดสูงสุดต่ำสุด นี่คือวิธีหาจุดเหล่านี้: [3] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- หาอนุพันธ์ตัวแรกของฟังก์ชันเพื่อให้ได้ f'(x), สมการสำหรับความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้ง
- แก้โจทย์สำหรับ f'(x) = 0 เพื่อหาจุดสูงสุดต่ำสุด ที่เป็นไปได้
- หาอนุพันธ์ตัวที่สองเพื่อให้ได้ f''(x), สมการที่จะบอกคุณว่าความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้งเปลี่ยนแปลงไปเร็วขนาดไหน
- สำหรับจุดสูงสุดต่ำสุดที่เป็นไปได้แต่ละจุด ให้แทนค่าพิกัด a ของแกน x ลงใน f''(x) ถ้าหาก f''(a) เป็นบวกแล้ว จะมีจุดต่ำสุดที่ a , หาก f''(a) เป็นลบก็จะมีจุดสูงสุด และหาก f''(a) เป็น 0, มันจะเป็นแค่จุดเปลี่ยนเว้า ไม่ใช่จุดสูงสุดต่ำสุด
- หากมีจุดสูงสุดหรือต่ำสุดที่ a , ให้หา f(a) เพื่อให้ได้พิกัดแกน y
-
หาสมการของเส้นปกติ. เส้น"ปกติ"ของเส้นโค้งในจุดใดจุดหนึ่งจะตัดผ่านจุดนั้น แต่มีความชันตั้งฉากกับเส้นสัมผัสเส้นโค้ง การหาสมการของเส้นปกตินั้น ให้ใช้ประโยชน์ของข้อเท็จจริงที่ว่า (ความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้ง)(ความชันของเส้นปกติ) = -1, เมื่อทั้งคู่ต่างผ่านจุดเดียวกันบนกราฟ [4] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง หรือพูดอีกแบบก็คือ:
- หา f'(x), ความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้ง
- หากจุดบนแกน x = a , หา f'(a) เพื่อหาความชันของเส้นสัมผัสเส้นโค้งตรงจุดนั้น
- คำนวณ เพื่อหาความชันของเส้นปกติ
- เขียนสมการเส้นปกติในรูปแบบความชันและจุด
โฆษณา
เคล็ดลับ
- ถ้าจำเป็น ให้เริ่มโดยการเรียงสมการเริ่มต้นเสียใหม่ในรูปแบบมาตรฐาน: f(x) = ... หรือ y = ...
โฆษณา
ข้อมูลอ้างอิง
- ↑ https://www.mathsisfun.com/calculus/derivatives-rules.html
- ↑ http://gato-docs.its.txstate.edu/jcr:48ee831e-5969-4419-b9f8-820925a1b46a/Finding%20the%20Equation%20of%20a%20Tangent%20Line.pdf
- ↑ http://www.themathpage.com/acalc/max.htm
- ↑ http://revisionmaths.com/advanced-level-maths-revision/pure-maths/calculus/tangents-and-normals
โฆษณา