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1Formule e metodi
Limiti
Sostituzione diretta
prova prima x = a; 0/0 significa che devi semplificare
Scomponi e semplifica
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Coniugato
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
Limiti all’infinito
dividi per la potenza più alta di x; a gradi uguali il limite è il rapporto dei coefficienti direttivi
Limite notevole
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
Regola di de l’Hôpital
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)
Derivate
Regola della potenza
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Regola del prodotto
(uv)′ = u′v + uv′
Regola del quoziente
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Regola della catena
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Derivate fondamentali
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x
Metodo
Identifica la struttura: somma, prodotto, quoziente o composizione.
Applica la regola della potenza a ogni potenza di x.
Usa la regola del prodotto, del quoziente o della catena dove serve.
Semplifica e, se richiesto, calcola il valore nel punto.
Ottimizzazione
Metodo
scrivi Q(x) in una sola variabile, risolvi Q′(x) = 0, controlla Q″ o gli estremi
Massimo
Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
Minimo
Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
Cilindro chiuso
V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
Utile
P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC
Integrali
Regola della potenza
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Integrale definito
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Integrali fondamentali
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Area tra due curve
∫ab (f − g) dx
Metodo
Riscrivi, dove possibile, la funzione integranda come somma di termini semplici.
Applica la regola della potenza: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), e gli integrali notevoli per ex, 1/x, sin e cos.
Usa la sostituzione quando vedi insieme una funzione e la sua derivata.
Per un integrale definito calcola F(b) − F(a).
2Esercizi
1.LimitiMedia
Calcola il limite L = limx→∞ (6x3 + 2x − 2)/(5x3 + 6x + 3).
f(x) = (6x3 + 2x − 2)/(5x3 + 6x + 3)x → ∞
L =
2.LimitiDifficile
Calcola il limite L = limx→0 (e−0,5x − 1 + 0,5x)/x².
f(x) = (e−0,5x − 1 + 0,5x)/x²x → 0
L =
3.DerivateMedia
Sia f(x) = ln(2x2 + 2). Trova f′(−1).
f(x) = ln(2x2 + 2)x = −1
f′(−1) =
4.DerivateDifficile
Sia f(x) = x3 − 12x2 + 36x + 3. Trova l'ascissa x del minimo locale.
f(x) = x3 − 12x2 + 36x + 3
x =
5.OttimizzazioneMedia
Un lotto rettangolare di 400 m² è recintato su tutti e quattro i lati. Il lato lungo la strada, di lunghezza x, costa €15 al metro; gli altri tre lati costano €10 al metro. Trova il costo totale minimo C.
A = 400 m²€15/m€10/m
C = €
6.OttimizzazioneDifficile
Una piccola impresa vende il suo prodotto a un prezzo di mercato fisso di €30 per unità. Produrre q unità costa C(q) = 100 + 18q + 0,2q² euro. Trova il profitto massimo P.
p = €30C = 100 + 18q + 0,2q²
P = €
7.IntegraliMedia
Calcola I = ∫13 5/x dx.
f(x) = 5/x[1, 3]
I =
8.IntegraliDifficile
Trova l'area A della regione tra la parabola y = 1 − x² e l'asse x.
y = 1 − x²
A =
3Soluzioni
1.Limiti
Risposta: L = 1,2
Limiti: prova prima la sostituzione diretta. Se dà 0/0, semplifica prima: scomponi e semplifica il fattore comune, oppure moltiplica per il coniugato. Per x → ∞, dividi numeratore e denominatore per la potenza più alta di x. Regola di de l’Hôpital: se f/g dà 0/0 o ∞/∞, allora lim f/g = lim f′/g′, derivando separatamente numeratore e denominatore (non con la regola del quoziente).
Dividi per la potenza più alta
(6 + 2/x2 + (−2)/x3)/(5 + 6/x2 + 3/x3)
Fai tendere x → ∞
L = 6/5 = 1,2
Risposta
L = 1,2
A gradi uguali il limite è il rapporto dei coefficienti direttivi.
2.Limiti
Risposta: L = 0,125
Limiti: prova prima la sostituzione diretta. Se dà 0/0, semplifica prima: scomponi e semplifica il fattore comune, oppure moltiplica per il coniugato. Per x → ∞, dividi numeratore e denominatore per la potenza più alta di x. Regola di de l’Hôpital: se f/g dà 0/0 o ∞/∞, allora lim f/g = lim f′/g′, derivando separatamente numeratore e denominatore (non con la regola del quoziente).
Prima applicazione
(−0,5·e−0,5x + 0,5)/(2x) → 0/0
Seconda applicazione
0,25·e−0,5x/2
Sostituisci x = 0
L = 0,25·1/2 = 0,125
Risposta
L = 0,125
3.Derivate
Risposta: f′(−1) = −1
Derivazione: la derivata f′(x) è la pendenza del grafico in x. Regola della potenza: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Regola del prodotto: (uv)′ = u′v + uv′. Regola della catena: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Dove f′(x) = 0 il grafico ha una tangente orizzontale: un massimo, un minimo o un punto di sella.
Regola della catena per il logaritmo
f′(x) = 4x/(2x2 + 2)
Sostituisci
f′(−1) = −4/4 = −1
Risposta
f′(−1) = −1
4.Derivate
Risposta: x = 6
Derivazione: la derivata f′(x) è la pendenza del grafico in x. Regola della potenza: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Regola del prodotto: (uv)′ = u′v + uv′. Regola della catena: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Dove f′(x) = 0 il grafico ha una tangente orizzontale: un massimo, un minimo o un punto di sella.
Derivata
f′(x) = 3x2 − 24x + 36 = 3·(x2 − 8x + 12)
Risolvi f′(x) = 0
x = 2 oppure x = 6
Qual è quale
f″(x) = 6x − 24: negativa in un massimo, positiva in un minimo.
f″(2) = −12, f″(6) = 12
x = 6
Risposta
x = 6
5.Ottimizzazione
Risposta: C = 894,4 €
Ottimizzazione: scrivi la grandezza da ottimizzare come funzione di una sola variabile, usando il vincolo per eliminare l’altra. Poni la derivata uguale a zero e risolvi. Verifica che il punto critico sia un massimo o un minimo (derivata seconda o cambio di segno della derivata prima) e che si trovi nell’intervallo ammesso; un estremo come un lato di lunghezza zero non è la risposta.
Costo in funzione di x
C(x) = 25x + 8000/x
Poni la derivata uguale a zero
C″(x) = 16000/x³ > 0, quindi è un minimo.
x = √(8000/25) = 17,89 m
y = 400/17,89 = 22,36 m
Costo minimo
C = 25·17,89 + 8000/17,89 = €894,4
Risposta
C = €894,4
6.Ottimizzazione
Risposta: P = 80 €
Ottimizzazione: scrivi la grandezza da ottimizzare come funzione di una sola variabile, usando il vincolo per eliminare l’altra. Poni la derivata uguale a zero e risolvi. Verifica che il punto critico sia un massimo o un minimo (derivata seconda o cambio di segno della derivata prima) e che si trovi nell’intervallo ammesso; un estremo come un lato di lunghezza zero non è la risposta.
Integrali definiti: ∫ₐᵇ f(x) dx è l'area con segno tra il grafico e l'asse x da a a b. Trova una primitiva F (con F′ = f) e calcola F(b) − F(a). Regola della potenza: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). L'area tra due curve è ∫(superiore − inferiore) dx.
Primitiva
F(x) = 5·ln x
Valuta agli estremi
I = 5·(ln 3 − ln 1) = 5·ln 3 = 5,493
Risposta
I = 5,493
8.Integrali
Risposta: A = 1,333
Integrali definiti: ∫ₐᵇ f(x) dx è l'area con segno tra il grafico e l'asse x da a a b. Trova una primitiva F (con F′ = f) e calcola F(b) − F(a). Regola della potenza: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). L'area tra due curve è ∫(superiore − inferiore) dx.