Решение задач по математике онлайн
//mailru,yandex,google,vkontakte,odnoklassniki,instagram,wargaming,facebook,twitter,liveid,steam,soundcloud,lastfm, // echo( ‘
Калькулятор онлайн.
Уравнение прямой касательной к графику функции в заданной точке
Эта математическая программа находит уравнение касательной к графику функции \( f(x) \) в заданной пользователем точке \( x_0 \).
Программа не только выводит уравнение касательной, но и отображает процесс решения задачи.
Этот калькулятор онлайн может быть полезен учащимся старших классов общеобразовательных школ при подготовке к контрольным работам и экзаменам, при проверке знаний перед ЕГЭ, родителям для контроля решения многих задач по математике и алгебре. А может быть вам слишком накладно нанимать репетитора или покупать новые учебники? Или вы просто хотите как можно быстрее сделать домашнее задание по математике или алгебре? В этом случае вы также можете воспользоваться нашими программами с подробным решением.
Таким образом вы можете проводить своё собственное обучение и/или обучение своих младших братьев или сестёр, при этом уровень образования в области решаемых задач повышается.
Статью из энциклопедии о касательной прямой вы можете посмотреть здесь (статья из Википедии).
Если вам нужно найти производную функции, то для этого у нас есть задача Найти производную.
Обязательно ознакомьтесь с правилами ввода функций. Это сэкономит ваше время и нервы.
Правила ввода функций >> Почему решение на английском языке? >> Введите выражение функции \( f(x)\) и число \(x_0\) — абсциссу точки в которой нужно построить касательную Найти уравнение касательной
Немного теории.
Угловой коэффициент прямой
Напомним, что графиком линейной функции \( y=kx+b\) является прямая. Число \(k=tg \alpha \) называют угловым коэффициентом прямой, а угол \( \alpha \) — углом между этой прямой и осью Ox
Уравнение касательной к графику функции
Если точка М(а; f(a)) принадлежит графику функции у = f(x) и если в этой точке к графику функции можно провести касательную, не перпендикулярную оси абсцисс, то из геометрического смысла производной следует, что угловой коэффициент касательной равен f'(a). Далее мы выработаем алгоритм составления уравнения касательной к графику любой функции.
Пусть даны функция у = f(x) и точка М(а; f(a)) на графике этой функции; пусть известно, что существует f'(a). Составим уравнение касательной к графику заданной функции в заданной точке. Это уравнение, как уравнение любой прямой, не параллельной оси ординат, имеет вид y = kx + b, поэтому задача состоит в нахождении значений коэффициентов k и b.
С угловым коэффициентом k все понятно: известно, что k = f'(a). Для вычисления значения b воспользуемся тем, что искомая прямая проходит через точку М(а; f(a)). Это значит, что если подставить координаты точки М в уравнение прямой, получим верное равенство: \(f(a)=ka+b \), т.е. \( b = f(a) — ka \).
Осталось подставить найденные значения коэффициентов k и b в уравнение прямой:
Нами получено уравнение касательной к графику функции \( y = f(x) \) в точке \( x=a \).
Алгоритм нахождения уравнения касательной к графику функции \( y=f(x) \)
1. Обозначить абсциссу точки касания буквой \( a \)
2. Вычислить \( f(a) \)
3. Найти \(f'(x) \) и вычислить \(f'(a) \)
4. Подставить найденные числа \( a, f(a), f'(a) \) в формулу \( y=f(a)+ f'(a)(x-a) \)
Уравнение касательной к графику функции
Онлайн калькулятор для вычисления уравнения касательной к графику функции.
Ряд Маклорена (=Макларена) это ряд Тейлора в окрестности точки а=0.
Вычисление значения функции y0 в точке x0:y0 = f(x0). Если исходное значение y0
задано, то переходим к п.2.
Нахождение производной y'(x).
Вычисление значения производной при x0.
Запись уравнения касательной к кривой линии в форме: yk = y0 + y'(y0)(x — x0)
Калькулятор поможет составить и решить уравнение касательной к графику функции онлайн.
Для получения полного хода решения нажимаем в ответе Step-by-step.
На синусоиде y sinx найти точки в которых касательная параллельна прямой x y 1 0
На синусоиде y sinx найти точки в которых касательная параллельна прямой x y 1 0
Цель: получить уравнение касательной к графику функции.
I. Сообщение темы и цели уроков
II. Повторение и закрепление пройденного материала
1. Ответы на вопросы по домашнему заданию (разбор нерешенных задач).
2. Контроль усвоения материала (тест).
1. Найдите производную функции у = 3х4 – 2 cos x .
Ответ:
2. Вычислите значение производной функции в точке х = π.
Ответ:
3. Решите уравнение y ’( x ) = 0, если
Ответ:
1. Найдите производную функции у = 5хб + 3 sin x .
Ответ:
2. Вычислите значение производной функции в точке х = π.
Ответ:
3. Решите уравнение y ’(х) = 0, если
Ответ:
III. Изучение нового материала
Наконец перейдем к заключительному этапу изучения производной и рассмотрим на оставшихся занятиях применение производной. На этом занятии обсудим касательную к графику функции.
Понятие касательной уже рассматривалось ранее. Было показано, что график дифференцируемой в точке а функции f (х) вблизи а практически не отличается от графика касательной, а значит, он близок к секущей, проходящей через точки (а; f (а)) и (а + Δх; f (а + Δх)). Любая из таких секущих проходит через точку М(а; f (а)). Чтобы написать уравнение касательной, надо задать ее угловой коэффициент. Угловой коэффициент секущей Δ f /Δ x при Δх → 0 стремится к числу f ‘(а), которое является угловым коэффициентом касательной. Поэтому говорят, что касательная есть предельное положение секущей при Δх → 0.
Теперь получим уравнение касательной к графику функции f (х). Так как касательная является прямой и ее угловой коэффициент f ‘(а), то можно записать ее уравнение у = f ‘( a ) · x + b . Найдем коэффициент b из условия, что касательная проходит через точку М(а; f (а)). Подставим координаты этой точки в уравнение касательной и получим: f (а) = f ‘( a ) · a + b , откуда b = f (а) — f ‘(а) · а. Теперь подставим найденное значение b в уравнение касательной и получим: или Это и есть уравнение касательной. Обсудим применение уравнения касательной.
Под каким углом синусоида пересекает ось абсцисс в начале координат?
Угол, под которым график данной функции пересекает ось абсцисс, равен углу наклона а касательной, проведенной к графику функции f ( x ) в этой точке. Найдем производную: Учитывая геометрический смысл производной, имеем: и a = 60°.
Напишем уравнение касательной графику функции f (х) = -х2 + 4х в точке a = 1.
Найдем производную данной функции: Вычислим значения производной f ‘(х) и самой функции f ( x ) в точке a = 1 и получим: f ‘( a ) = f ‘(1) = -2 · 1 + 4 = 2 и f ( a ) = f (1) = -12 + 4 · 1 = 3. Подставим эти величины в уравнение касательной. Имеем: у = 2(х — 1) + 3 или у = 2х + 1.
Для наглядности на рисунке приведены график функции f ( x ) и касательная к этой функции. Касание происходит в точке M (1; 3).
На основе примеров 1 и 2 можно сформулировать алгоритм получения уравнения касательной к графику функции у = f ( x ):
1) обозначить абсциссу точки касания буквой а;
2) вычислить f (а);
3) найти f ‘( x ) и вычислить f ‘( a );
4) подставить найденные числа a , f ( a ), f ‘( a ) в формулу y = f ’( a )( x — a ) + f ( a ).
Заметим, что изначально точка а может быть неизвестна и ее приходится искать из условий задачи. Тогда в алгоритме в п. 2 и 3 слово «вычислить» надо заменить словом «записать» (что иллюстрирует пример 3).
В примере 2 абсцисса а точки касания была задана напрямую. Во многих случаях точка касания определяется различными дополнительными условиями.
Напишем уравнения касательных, проведенных из точки A (0; 4) к графику функции f ( x ) = — x 2 + 2х.
Легко проверить, что точка А не лежит на параболе. Вместе с тем неизвестны точки касания параболы и касательных, поэтому для нахождения этих точек будет использовано дополнительное условие — прохождение касательных через точку А.
Предположим, что касание происходит в точке а. Найдем производную функции: Вычислим значения производной f ‘( x ) и самой функции f (х) в точке касания а и получим: f ’(а) = -2а + 2 и f ( a ) = -а2 + 2а. Подставим эти величины в уравнение касательной. Имеем: или Это уравнение касательной.
Запишем условие прохождения касательной через точку А, подставив координаты этой точки. Получим: 4 или 4 = а2, откуда а = ±2. Таким образом, касание происходит в двух точках В(-2; -8) и С(2; 0). Поэтому таких касательных будет две. Найдем их уравнения. Подставим значения а = ±2 в уравнение касательной. Получим: при a = 2 или ух = -2х + 4; при a = -2 или у2 = 6х + 4. Итак, уравнения касательных у1 = -2х + 4 и у2 = 6х + 4.
Найдем угол между касательными, используя условия предыдущей задачи.
Проведенные касательные у1 = -2х + 4 и у2 = 6х + 4 составляют с положительным направлением оси абсцисс углы а1 и а2 (причем tg a 1 = -2 и tg a 2 = 6) и между собой угол φ = a 1 — а2. Найдем, используя известную формулу, откуда φ = arctg 8/11.
Напишем уравнение касательной к графику функции параллельной прямой у = -х + 2.
Две прямые параллельны друг другу, если они имеют равные угловые коэффициенты. Угловой коэффициент прямой у = -х + 2 равен -1, угловой коэффициент искомой касательной равен f ’( a ), где a — абсцисса точки касания. Поэтому для определения а имеем дополнительное условие f ’( a ) = -1.
Используя формулу для производной частного функций, найдем производную: Найдем значение производной в точке a и получим:
Получим уравнение или (а — 2)2 = 4, или а — 2 = ±2, откуда а = 4 и а = 0. Таким образом, существуют две касательные, удовлетворяющие условию задачи. Подставим значения а = 4 и а = 0 в уравнение касательной у = f ’( a )( x — а) + f (а). При а = 4 имеем: и касательная у1 = -(х — 4) + 3 или у1 = -х + 7. При а = 0 получим: и касательная у2 = -(х — 0) – 1 или у2 = -х — 1. Итак, уравнения касательных у1 = -х + 7 и у2 = -х — 1.
Заметим, что если f ‘( a ) не существует, то касательная или не существует (как у функции f (х) = |х| в точке (0; 0) — рис. а, или вертикальна (как у функции в точке (0; 0) — рис. б.
Итак, существование производной функции f (х) в точке а эквивалентно существованию невертикальной касательной в точке (а; f (а)) графика. При этом угловой коэффициент касательной равен f ‘(а). В этом заключается геометрический смысл производной.
Понятие производной позволяет проводить приближенные вычисления. Уже неоднократно отмечалось, что при Δх → 0 значения функции f ( x ) и касательной к ней у(х) практически совпадают. Поэтому при Δх → 0 поведение функции f (х) в окрестности точки х0 приближенно можно описать формулой (фактически уравнение касательной). Эта формула с успехом используется для приближенных вычислений.
Вычислим значение функции в точке х = 2,03.
Найдем производную данной функции: f ‘(х) = 12х2 — 4х + 3. Будем считать, что х = а + Δх, где а = 2 и Δх = 0,03. Вычислим значения функции и ее производной в точке а и получим: и Теперь определим значение функции в заданной точке х = 2,03. Имеем:
Разумеется, приведенную формулу удобно использовать, если значения f (а) и f ‘( a ) легко вычислить.
Вычислим
Рассмотрим функцию Найдем производную: Будем считать, что х = а + Δх, где а = 8 и Δх = 0,03. Вычислим значения функции и ее производной в точке а и получим: Теперь определим значение функции в заданной точке х = 8,03. Имеем:
Обобщим полученный результат. Рассмотрим степенную функцию f (х) = х n и будем считать, что х = а + Δх и Δх → 0. Найдем f ‘(х) = n х n -1 и вычислим значения функции и ее производной в точке а, получим: f ( a ) = an и f ’( a ) = nan -1 . Теперь имеем формулу f (х) = а n + nan -1 Δх. Применим ее для вычисления числа 0,98-20. Будем считать, что a = 1, Δх = -0,02 и n = -20. Тогда получим:
Разумеется, приведенную формулу можно использовать и для любых других функций, в частности тригонометрических.
Рассмотрим функцию f ( x ) = tg x и найдем производную: Будем считать, что х = a + Δ х, где a = 45° = π/4 и (еще раз обратим внимание на то, что в тригонометрии углы обычно измеряют в радианах). Найдем значения функции и ее производной в точке а и получим: Теперь вычислим (учтено, что π = 3,14).
IV. Контрольные вопросы
1. Уравнение касательной к графику функции.
2. Алгоритм выведения уравнения касательной.
3. Геометрический смысл производной.
4. Применение уравнения касательной для приближенных вычислений.
V. Задание на уроках
§ 29, № 1 (а); 2 (б); 5 (а, б); 6 (в, г); 9 (а); 10 (б); 12 (г); 14 (а); 17; 21 (а); 22 (а, в); 24 (а, б); 25 (а); 26.
VI. Задание на дом
§ 29, № 1 (б); 2 (в); 5 (в, г); 6 (а, б); 9 (б); 10 (а); 12 (б); 14 (б); 18; 21 (в); 22 (б, г); 24 (в, г); 25 (б); 27.
VII. Творческие задания
1. В каких точках х касательные к графикам функций параллельны?
Ответ: х = -1, х = 3.
2. При каких х касательные к графикам функций у = 3 cos 5 x — 7 и у = 5 cos 3 x + 4 параллельны?
Ответ:
3. Под какими углами пересекаются кривые у = х2 и
Ответ: π/2 и arctg 3/5.
4. Под какими углами пересекаются кривые у = cos x и у = sin х ?
Ответ:
5. К параболе у = 4 — х2 в точке с абсциссой х = 1 проведена касательная. Найдите точку пересечения этой касательной с осью ординат.
6. К параболе у = 4х — х2 в точке с абсциссой х = 3 проведена касательная. Найдите точку пересечения этой касательной с осью абсцисс.
7. Найдите угол между двумя касательными, проведенными из точки (0; -2) к параболе у = х2.
Ответ:
8. К графику функции у = 3х2 + 3х + 2 проведены касательные с угловыми коэффициентами k 1 = 0 и k 2 = 15. Напишите уравнение прямой, проходящей через точки касания.
Ответ: у = 12х — 4.
9. Найдите уравнения прямых, касающихся одновременно парабол у = х2 + х — 2 и у = -х2 + 7х — 11.
Ответ: у = 7х — 11 и у = х — 2.
10. Напишите уравнение общей касательной к параболам у = -3х2 + 4х + 4 и у = -3х2 + 16х — 20.
11. Касательная к графику функции у = х2 — 4х — 3 проведена в точке х = 0. Найдите площадь треугольника, образованного касательной и осями координат.
12. Найдите площадь треугольника, ограниченного осями координат и касательной к графику функции в точке х = 2.
Узнать ещё
Знание — сила. Познавательная информация
Касательная параллельна прямой
Задания из №7 ЕГЭ, в которых известно, что касательная к графику функции параллельна данной прямой, могут быть связаны как с графиком функции, так и с графиком производной. Поэтому очень важно внимательно читать условие.
1) На рисунке изображен график функции y=f(x), определённой на интервале(-4;8). Найти количество точек, в которых касательная к графику функции параллельна прямой y=12 или совпадает с ней.
Касательная к графику функции параллельна оси абсцисс, а значит, и любой прямой вида y=b, где b — число, в точках экстремума, в которых производная существует, и в точках перегиба. То есть это задание аналогично заданию на определение точек графика функции, в которых производная равна нулю.
На графике данной функции y=f(x) таких точке две (с абсциссами x=-1 и x=2). Значит, касательная к графику функции параллельна прямой y=12 в двух точках.
Теперь рассмотрим аналогичное задание, в котором дан график производной функции.
2)На рисунке изображён график производной функции f(x), определённой на интервале (-4;8). Найти количество точек, в которых касательная к графику функции параллельна прямой y=12 или совпадает с ней.
Угловой коэффициент касательной равен значению производной в точке касания: k2=f'(xo).
Значит, ищем точки, в которых значение производной равно нулю.
Таких точек три (с абсциссами x=-3, x=1 и x=3).
3)На рисунке изображён график производной функции f(x), определённой на интервале (-4;8). Найти количество точек, в которых касательная к графику функции параллельна прямой y=3x-11 или совпадает с ней.
Поэтому ищем точки, в которых значение производной равно 3.
Таких точек в данном примере четыре.
4)На рисунке изображён график производной функции f(x). Найти абсциссу точки, в которой касательная к графику y=f(x) параллельна прямой y=4-x или совпадает с ней.
Ищем точку, в которой значение производной равно -1. Абсцисса этой точки xo=7.
http://allcalc.ru/node/689
http://b4.cooksy.ru/articles/na-sinusoide-y-sinx-nayti-tochki-v-kotoryh-kasatelnaya-parallelna-pryamoy-x-y-1-0