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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→∞ (√(x2 + 2x) − x).
f(x) = √(x2 + 2x) − xx → ∞
L =
2.LimitiDifficile
Calcola il limite L = limx→0 (e0,5x − 1 − 0,5x)/x².
f(x) = (e0,5x − 1 − 0,5x)/x²x → 0
L =
3.DerivateMedia
Sia f(x) = ln(2x2 + 2). Trova f′(−2).
f(x) = ln(2x2 + 2)x = −2
f′(−2) =
4.DerivateDifficile
La retta tangente a f(x) = 0,5x2 + 4x − 1 in x = 3 interseca l'asse y in y = b. Trova b.
f(x) = 0,5x2 + 4x − 1x = 3
b =
5.OttimizzazioneMedia
Un lotto rettangolare di 800 m² è recintato su tutti e quattro i lati. Il lato lungo la strada, di lunghezza x, costa €25 al metro; gli altri tre lati costano €5 al metro. Trova il costo totale minimo C.
A = 800 m²€25/m€5/m
C = €
6.OttimizzazioneDifficile
Un teatro vende 390 biglietti per spettacolo a €15 ciascuno. Un’indagine di mercato mostra che ogni aumento di €1 del prezzo del biglietto comporta 10 biglietti venduti in meno (e ogni diminuzione di €1, 10 in più). Trova il prezzo del biglietto p che massimizza il ricavo.
390 × €1510 / €1
p = €
7.IntegraliMedia
Calcola I = ∫01 e2x dx.
f(x) = e2x[0, 1]
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
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).
Moltiplica per il coniugato
f(x) = 2x/(√(x2 + 2x) + x)
Dividi per x
f(x) = 2/(√(1 + 2/x) + 1)
Fai tendere x → ∞
L = 2/(1 + 1) = 1
Risposta
L = 1
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·e0,5x − 0,5)/(2x) → 0/0
Seconda applicazione
0,25·e0,5x/2
Sostituisci x = 0
L = 0,25·1/2 = 0,125
Risposta
L = 0,125
3.Derivate
Risposta: f′(−2) = −0,8
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′(−2) = −8/10 = −0,8
Risposta
f′(−2) = −0,8
4.Derivate
Risposta: b = −5,5
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.
Punto e pendenza
f(3) = 15,5
f′(x) = x + 4 → f′(3) = 7
Retta tangente in x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 15,5 − 7·3 = −5,5
Risposta
b = −5,5
5.Ottimizzazione
Risposta: C = 979,8 €
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) = 30x + 8000/x
Poni la derivata uguale a zero
C″(x) = 16000/x³ > 0, quindi è un minimo.
x = √(8000/30) = 16,33 m
y = 800/16,33 = 48,99 m
Costo minimo
C = 30·16,33 + 8000/16,33 = €979,8
Risposta
C = €979,8
6.Ottimizzazione
Risposta: p = 27 €
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.
Ricavo in funzione del prezzo
n(p) = 540 − 10p
R(p) = 540p − 10p²
Poni la derivata uguale a zero
R″(p) = −20 < 0, quindi è un massimo.
p = 540/20 = €27
Ricavo massimo
n = 540 − 10·27 = 270
R = 27·270 = €7290
Risposta
p = €27
7.Integrali
Risposta: I = 3,195
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) = e2x/2
Valuta agli estremi
I = (e2 − 1)/2 = (7,389 − 1)/2 = 3,195
Risposta
I = 3,195
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.