Abbiamo la funzione f(x) e la retta y=mx+q tangente alla funzione e passante per il punto T.


La derivata della funzione f(x) nel punto T è il coefficiente angolare m della retta tangente alla curva considerata.


Figura 1



La derivata della funzione f nel punto T(x,y) è la pendenza della tangente al grafico della funzione f nel punto T(x,y).



Con la derivata calcoliamo la pendenza di una retta. Ma non solo: in generale, calcoliamo la pendenza punto per punto di una curva.


pendenza



Esempio

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Quello che facciamo è dividere il cambiamento in altezza per il cambiamento in lunghezza. Nel linguaggio della matematica questo si può definire come:




Derivata di una funzione rettilinea



Dalla teoria delle funzioni lineari si può calcolare la pendenza come:




Graficamente si ha:




Il calcolo della pendenza m è indipendente dalla scelta dei punti considerati. Cosa avviene quando vogliamo calcolare la pendenza di una curva e non di una retta?


Derivata di una funzione qualsiasi



Rappresentiamo graficamente il caso in cui abbiamo a che fare con una curva:




Per il calcolo della pendenza si scelgono due punti e si utilizza la stessa formula del caso lineare:




In questo caso, cambiando la scelta dei punti, cambia anche la pendenza che si trova:


Ad esempio le linee verde ed arancione rappresentano due diverse pendenze ottenute con la scelta di diversi punti



Supponiamo di scegliere due punti molto vicini e valutiamo la pendenza:



Il termine è detto rapporto incrementale.


Definizione di derivata



La derivata della funzione nel punto rappresenta la pendenza della tangente al grafico della funzione nel punto . Questo è il limite del rapporto incrementale per h tendente a zero:




Esempio

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In genere, comunque, questo calcolo è piuttosto laborioso e viene fatto esclusivamente quando è richiesto esplicitamente nell'esercizio di calcolare la derivata utilizzando la definizione.


Per trovare le derivate, invece, si utilizzano delle regole e delle forme che semplificano notevolmente il calcolo, anche nel caso di derivate piuttosto complesse.


Calcolo delle derivate



Le regole di base per il calcolo delle derivate sono elencate qui di seguito:


  • Derivata di una costante per una funzione


    Data la funzione




    con k costante


    la derivata si ottiene moltiplicando la costante per la derivata della funzione.




  • Derivata della somma/differenza tra due funzioni


    Data una funzione:




    La derivata della somma / differenza tra due funzioni è uguale alla somma / differenza delle funzioni derivate



  • Derivata del prodotto


    La derivata del prodotto di due funzioni derivabili è uguale al prodotto della derivata del primo fattore per il secondo, più il prodotto del primo fattore per la derivata del secondo.


    In formula:




    La formula precedente si può generalizzare nel caso di prodotto di tre o più funzioni:




  • Derivata del rapporto


    La derivata del quoziente di due funzioni derivabili è uguale ad una frazione che ha al denominatore il quadrato del denominatore e al numeratore la differenza tra il prodotto della derivata del numeratore per il denominatore e il prodotto del numeratore per la derivata del denominatore.


    In formula:




Derivate di alcune funzioni elementari



Nella tabella seguente sono elencate, senza effettuare la dimostrazione, le derivate di alcune funzioni elementari.



Esempi di calcolo delle derivate



Vediamo tre esempi di calcolo delle derivate


Esempio

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Significato geometrico della derivata



Supponiamo di avere la seguente figura:




calcolando la pendenza:




La pendenza, per definizione, non è altro che la tangente dell'angolo :




Sappiamo inoltre che la pendenza non è altro che la derivata della funzione calcolata nel punto :




Possiamo quindi dire che:




Esempio

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redattore del materiale didattico: Fabio Catalanotto