Pochodne — 50 zadań z rozwiązaniami krok po kroku
50 zadań z pochodnych: od prostych wielomianów, przez pierwiastki i funkcje trygonometryczne, po logarytmy, iloczyny, ilorazy, styczne i ekstrema. Każde zadanie ma treść widoczną od razu oraz rozwiązanie ukryte do samodzielnej próby.
Jak wybrać wzór na pochodną?
Zamiast zgadywać, przejdź przez schemat. Te same kolory zachowujemy w rozwiązaniach:
Ustal, czy masz wielomian, złożenie, iloczyn, iloraz lub zadanie o pochodnej w punkcie.
W nawiasach występujących w potęgach szukaj funkcji wewnętrznej. W iloczynie rozdziel czynniki.
Potęga, łańcuchowa, iloczyn lub iloraz. Licz pochodne części zgodnie ze wzorem.
Uprość wyrażenie, uwzględnij dziedzinę, a w zadaniach o ekstremach sprawdź znak pochodnej.
Zadania 1–6: sześć rozwiązań krok po kroku
Najpierw spróbuj policzyć samodzielnie. W tych sześciu przykładach zachowaliśmy pełne, rozbudowane rozwiązania. Kolejne 44 zadania znajdziesz poniżej, podzielone tematycznie.
Oblicz pochodną wielomianu.
Dane do zadania
Pokaż odpowiedź i wskazówkę
Rozwiązanie krok po kroku
Różniczkujemy osobno każdy składnik, a pochodna stałej wynosi zero.
Oblicz pochodną funkcji złożonej.
Dane do zadania
Pokaż odpowiedź i wskazówkę
Rozwiązanie krok po kroku
Funkcja zewnętrzna to sześcian, a wewnętrzna to .
Różniczkujemy potęgę, pozostawiając jej wnętrze, i mnożymy przez pochodną wnętrza.
Oblicz pochodną iloczynu.
Dane do zadania
Pokaż odpowiedź i wskazówkę
Rozwiązanie krok po kroku
Wybieramy i .
Stosujemy oraz .
Oblicz pochodną ilorazu. Podaj dziedzinę funkcji.
Dane do zadania
Pokaż odpowiedź i wskazówkę
Rozwiązanie krok po kroku
Mianownik nie może być zerem, zatem .
Oblicz wartość pochodnej w punkcie x = 2.
Dane do zadania
Pokaż odpowiedź i wskazówkę
Rozwiązanie krok po kroku
Dopiero do otrzymanej pochodnej podstawiamy 2.
Styczna do wykresu w punkcie o odciętej 2 ma nachylenie 9.
Wyznacz ekstrema lokalne i przedziały monotoniczności.
Dane do zadania
Pokaż odpowiedź i wskazówkę
Rozwiązanie krok po kroku
Stąd punkty krytyczne: x = 0 i x = 2.
Znaki pochodnej na przedziałach: (−∞, 0), (0, 2), (2, +∞). Kolory są uzupełnieniem znaków +/− i opisów.
Funkcja rośnie na (−∞, 0) i (2, +∞), maleje na (0, 2). Ma maksimum lokalne w punkcie (0, 0) i minimum lokalne w punkcie (2, −4).
Zadania 7–14: wielomiany i upraszczanie
Osiem przykładów na różniczkowanie wielomianów, także zapisanych jako iloczyny. Zadania są ponumerowane zgodnie z całym zestawem.
Wielomian trzeciego stopnia
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Korzystamy z reguły potęgowej dla każdego składnika.
Pochodna 5x³ to 15x², pochodna −7x² to −14x, a stała 4 znika.
Wielomian piątego stopnia
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Zróżniczkujemy składniki −2x⁵, 3x i −9.
Dla wyrazu −2x⁵ mnożymy współczynnik przez wykładnik 5.
Wielomian z ułamkowym współczynnikiem
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Współczynnik 1/2 pozostaje przed pochodną x⁴.
Liczymy (1/2)·4x³ oraz −4·2x; potem upraszczamy.
Trzy różne potęgi
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Pochodna sumy jest sumą pochodnych.
Wykładniki 6 i 4 obniżają się o 1, a pochodna x wynosi 1.
Wielomian siódmego stopnia
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Różniczkujemy 4x⁷ i −5x² niezależnie.
Obliczamy 4·7x⁶ oraz −5·2x; pochodna 1 jest równa 0.
Najpierw uprość iloczyn nawiasów
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Możemy zastosować regułę iloczynu albo wymnożyć nawiasy.
Po wymnożeniu dostajemy x²+x−6. Pochodna tej postaci to 2x+1.
Wielomian zapisany jako iloczyn
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Najpierw rozprowadzamy x po nawiasie.
Otrzymujemy x³−5x²+6x, a następnie różniczkujemy trzy składniki.
Różnica kwadratów jako szybka metoda
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Rozpoznajemy wzór (a+b)(a−b)=a²−b².
Wyrażenie upraszcza się do x⁴−1; jego pochodna to 4x³.
Zadania 15–20: potęgi i pierwiastki
Uważaj na ujemne i ułamkowe wykładniki oraz dziedziny funkcji. Zadania są ponumerowane zgodnie z całym zestawem.
Pierwiastek kwadratowy
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Zapisujemy pierwiastek jako x do potęgi 1/2.
Reguła potęgowa daje (1/2)x^(−1/2).
Pochodna istnieje dla x > 0.
Odwrotność trzeciej potęgi
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Zamieniamy 1/x³ na x^(−3).
Po obniżeniu wykładnika o 1 otrzymujemy −3x^(−4).
Dziedzina: x ≠ 0.
Potęga o wykładniku 3/2
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Zastosuj regułę (xⁿ)′=nxⁿ⁻¹.
Po odjęciu 1 od wykładnika 3/2 zostaje 1/2.
Wzór obowiązuje dla x > 0. W punkcie x = 0 pochodna dwustronna nie jest określona.
Pierwiastek sześcienny
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Dla x ≠ 0 zapisujemy pierwiastek jako x^(1/3).
Po zastosowaniu reguły potęgowej pojawia się 1/(3x^(2/3)).
Dla x ≠ 0; w punkcie x = 0 pochodna nie jest skończona.
Odwrotność pierwiastka
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Zapisujemy 1/√x jako x^(−1/2).
Współczynnik to −1/2, a nowy wykładnik wynosi −3/2.
Dziedzina: x > 0.
Pierwiastek z funkcji kwadratowej
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
To złożenie: funkcja zewnętrzna to pierwiastek, wewnętrzna to x²+4.
Mnożymy pochodną pierwiastka przez 2x, czyli pochodną wnętrza.
Dziedzina i zbiór punktów różniczkowalności: wszystkie liczby rzeczywiste.
Zadania 21–26: funkcje trygonometryczne
Ćwicz pochodne sinusa, cosinusa i tangensa oraz ich proste złożenia. Zadania są ponumerowane zgodnie z całym zestawem.
Sinus argumentu 3x
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Stosujemy regułę łańcuchową.
Pochodna sinusu to cosinus; pochodna argumentu 3x wynosi 3.
Cosinus argumentu 2x
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Pochodna cos u to −sin u razy u′.
Zapisujemy minus i dodatkowo mnożymy przez pochodną 2x, czyli 2.
Tangens
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Korzystamy z pochodnej tangensa.
Zapisujemy 1/cos²x, pamiętając o miejscach zerowych cosinusa.
Dziedzina: cos x ≠ 0.
Iloczyn x oraz sinusa
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Ustal u=x i v=sin x; użyj (uv)′=u′v+uv′.
Pochodne czynników to 1 i cos x, stąd suma sin x + x cos x.
Kwadrat sinusa
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Funkcja zewnętrzna to kwadrat, wewnętrzna sin x.
Najpierw 2 sin x, potem mnożymy przez cos x.
Suma sinusa i cosinusa
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Różniczkujemy każdy składnik oddzielnie.
Pochodna sin x to cos x, a pochodna 2cos x to −2sin x.
Zadania 27–32: funkcje wykładnicze i logarytmy
Sprawdź, kiedy pojawia się ln a, a kiedy trzeba zastosować regułę łańcuchową. Zadania są ponumerowane zgodnie z całym zestawem.
Eksponenta e do potęgi 2x
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Pochodna e^u to e^u·u′.
Wewnętrzny argument 2x ma pochodną 2.
Funkcja wykładnicza o podstawie 3
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Dla a > 0 pochodna a^x to a^x·ln a.
Wstawiamy a=3. Logarytm naturalny z 3 to stały współczynnik.
Logarytm naturalny
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Korzystamy z pochodnej ln x.
Jej wartość wynosi 1/x na całej dziedzinie funkcji.
Dziedzina: x > 0.
Logarytm z wyrażenia liniowego
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Stosujemy regułę (ln u)′=u′/u.
Pochodna argumentu 5x+1 to 5.
Dziedzina: x > −1/5.
Iloczyn x i e^x
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Wybieramy u=x, v=e^x.
Z reguły iloczynu: 1·e^x + x·e^x; wyłączamy e^x.
Logarytm o podstawie 2
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Najpierw zmieniamy podstawę: log₂x=ln x/ln 2.
Stała 1/ln 2 zostaje przed pochodną ln x.
Dziedzina: x > 0.
Zadania 33–38: reguła łańcuchowa
W każdym przykładzie rozpoznaj funkcję zewnętrzną i wewnętrzną. Zadania są ponumerowane zgodnie z całym zestawem.
Czwarta potęga trójmianu
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Oddzielamy zewnętrzną potęgę 4 od wnętrza x²−3x.
Mnożymy 4(x²−3x)³ przez 2x−3.
Ujemna potęga wyrażenia liniowego
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Zastosuj regułę potęgową i łańcuchową.
Pochodna zewnętrzna daje −2(4x+1)^(−3), a pochodna wnętrza wynosi 4.
Dziedzina: x ≠ −1/4.
Pierwiastek z trójmianu
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Wykorzystujemy pochodną pierwiastka z u.
Pochodną u=3x²+1 jest 6x; skracamy 6x/2 do 3x.
Trzecia potęga sinusa
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Różniczkujemy zewnętrzny sześcian i wewnętrzny sinus.
Otrzymujemy 3sin²x, po czym mnożymy przez cos x.
Eksponenta z funkcji kwadratowej
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Pochodna e^u zachowuje e^u i dodaje mnożnik u′.
Tutaj u′=2x, więc przed eksponentą stoi 2x.
Logarytm z x² + 1
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Różniczkujemy ln u jako u′/u.
Pochodna wnętrza to 2x, mianownik pozostaje x²+1.
Dziedzina: wszystkie liczby rzeczywiste.
Zadania 39–44: iloczyn i iloraz
Porównaj dwa wzory i zwróć szczególną uwagę na znaki i dziedzinę. Zadania są ponumerowane zgodnie z całym zestawem.
Iloczyn dwóch wielomianów
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Weź u=x²+1 oraz v=x³−2.
Podstawiamy u′=2x, v′=3x² do wzoru u′v+uv′.
Iloczyn x² i e^x
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
W regule iloczynu różniczkujemy każdy czynnik po kolei.
Otrzymujemy 2xe^x+x²e^x, czyli e^x(x²+2x).
Iloczyn x i cosinusa
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Używamy wzoru (uv)′=u′v+uv′.
Ponieważ (cos x)′=−sin x, drugi składnik jest ujemny.
Iloraz dwóch funkcji liniowych
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Wzór na iloraz ma licznik u′v−uv′.
Licznik upraszcza się do (x+2)−(x+1)=1.
Dziedzina: x ≠ −2.
Iloraz liniowej i kwadratowej
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Licznik u=2x−1, mianownik v=x²+1.
Podstawiamy u′=2 oraz v′=2x, następnie rozwijamy 2(x²+1)−(2x−1)2x.
Dziedzina: wszystkie liczby rzeczywiste.
Logarytm podzielony przez x
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Różniczkujemy iloraz ln x / x.
W liczniku mamy (1/x)·x−ln x·1=1−ln x.
Dziedzina: x > 0.
Zadania 45–50: zastosowania pochodnej
Na koniec wykorzystaj pochodną do wyznaczania stycznych, ekstremów i prędkości chwilowej. Zadania są ponumerowane zgodnie z całym zestawem.
Wartość pochodnej w punkcie x = 1
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Najpierw obliczamy pochodną funkcji, dopiero potem podstawiamy argument 1.
Pochodna ma postać 6x²−2x, więc po podstawieniu x=1 dostajemy 6−2.
Współczynnik kierunkowy stycznej w punkcie x=1 wynosi 4.
Równanie stycznej w punkcie x = 1
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Obliczamy f(1)=3 oraz f′(1)=4. Styczna przechodzi przez punkt (1, 3).
Podstawiamy do równania y−3=4(x−1), a następnie je upraszczamy.
Sprawdzenie: dla x=1 styczna ma wartość 3.
Monotoniczność paraboli
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Liczymy f′(x)=2x−6 i rozwiązujemy równanie f′(x)=0.
Dla x<3 pochodna jest ujemna, a dla x>3 dodatnia.
Funkcja maleje na (−∞, 3) i rośnie na (3, +∞).
Dwa ekstrema funkcji sześciennej
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Pochodna to 3x²−12=3(x−2)(x+2). Miejsca zerowe: −2 oraz 2.
Znaki pochodnej to kolejno +, −, +. W punkcie −2 jest maksimum, a w 2 minimum.
Maksimum lokalne: (−2, 16). Minimum lokalne: (2, −16).
Maksimum funkcji kwadratowej
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Szukamy punktu, w którym pochodna −2x+4 znika.
Pochodna zmienia znak z dodatniego na ujemny przy x=2; to maksimum.
Maksymalna wartość funkcji wynosi 5.
Prędkość chwilowa z funkcji drogi
Dane do zadania
Pokaż rozwiązanie i odpowiedź
Droga jest mierzona w metrach, czas w sekundach. Prędkość chwilowa to pochodna drogi po czasie.
Mamy s′(t)=2t+3, a po podstawieniu t=4 otrzymujemy 11.
Wynik podaje prędkość chwilową, a nie średnią z przedziału.
Najczęstsze błędy w zadaniach z pochodnych
W regule łańcuchowej nie kończ na różniczkowaniu potęgi. Dopisz pochodną wyrażenia w nawiasie.
Pochodna iloczynu to suma dwóch składników, a nie iloczyn pochodnych obu czynników.
W liczniku wzoru na pochodną ilorazu występuje odejmowanie. W mianowniku zostaje kwadrat pierwotnego mianownika.
Warunek f′(x) = 0 nie wystarcza do stwierdzenia ekstremum. Trzeba jeszcze zbadać zachowanie funkcji lub pochodnej.
Jak dalej ćwiczyć pochodne?
Jeżeli najtrudniejsze były nawiasy i potęgi, zacznij od reguły łańcuchowej. Przy wyrażeniach z mnożeniem lub dzieleniem zobacz regułę iloczynu i ilorazu. Jeżeli gubisz się przy maksimum i minimum, przejdź do badania monotoniczności i ekstremów.
Przeczytaj także
Chcesz przećwiczyć cały dział?
Przejdź od pojedynczych przykładów do uporządkowanej nauki z rozwiązaniami zadań i wyjaśnieniami krok po kroku.
Poznaj kurs Granice i PochodneMożesz też wrócić do pełnej oferty kursów Calcula.