Hem

Matematik med Excel

Inledning till derivatan

Derivatan av sinus och cosinus

Kvadreringsregeln

Division av bråk ...

Pythagoreiska taltrippler

Kedjeregeln

Teckenregler

Bråk

Andragradsekvationer

Induktionsbevis

Logaritmer

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MathType till lägsta pris.

MathType är en kraftfull interaktiv formeleditor för Windows och Macintosh Med mathType kan du skapa matematiska formler för ordbehandling, webbsidor, desktop publishing, presentationer, eLearning och för TeX-, LaTeX- och MathML-dokument.

MathType är lättare och snabbare att arbeta med än ekvationsverktyget i Word.

 

Autograph, tredje generationens grafritare för skolor och universitet.

Derivator, integraler, analytisk geometri, statistik och sannolikhetslära

Nu med svenskt gränssnitt.

FX Draw, ett lättanvänt och kraftfullt ritprogram för matematiklärare och elever.

FX Graph, ett suveränt lättanvänt grafritarprogram.

Gratis läromedel i religion, 49 arbetsområden i Religion A samt En Historia om Kristendomen

 

 

Derivatan av sin t och cos t

En kväll på hösten i början av 90-talet när jag som vanligt gick till stallet för att ta hand om våra hästar tänkte jag på att grafer till deriverbara funktioner är lokalt linjära. Om man zoomar in mot en punkt kommer grafen så småningom att se ut som en rät linje. Denna linjes lutning är derivatans värde i den punkt mot vilken man zoomar in. Det slog mig att om man zoomar in mot en punkt på enhetscirkeln så kan man tänka sig några sinsemellan likformiga rätvinkliga trianglar. Likformigheten borde ge oss de berömda uttrycken för derivatan av sin t och cos t.

 

 

För att kunna säga någonting över huvudtaget om cos t och sin t måste man veta som menas med cos t och sin t. Funktionerna cos t och sin t definieras med hjälp av enhetscirkeln, åtminstone i den svenska gymnasieskolan och i alla motsvarande skolor i hela världen. Vi måste alltså utgå från enhetscirkeln, se figuren.

 

bild

Cirkelbågen AP har längden t. Punkten P har koordinaterna ( x , y ) = ( cos t , sin t ) .

Punkten U är en punkt på den tangent, som tangerar enhetscirkeln i punkten P. Punkten S är vald så att triangeln PSU är rätvinklig.

Vi tänker oss, som vanligt, att värdet av t ändrar sig från t till t + dt , där dt är ett ”oändligt litet tal”. Vi skriver t t + d t . Detta leder till att xx+dx MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiEaiabgkziUkaadIhacqGHRaWkcaWGKbGaamiEaaaa@3CA3@  och   yy+dy MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamyEaiabgkziUkaadMhacqGHRaWkcaWGKbGaamyEaaaa@3CA6@ .

Derivatan av sin t och cos t är dy dt MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaacaWGKbGaamyEaaqaaiaadsgacaWG0baaaaaa@39CD@  respektive  dx dt MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaacaWGKbGaamiEaaqaaiaadsgacaWG0baaaaaa@39CC@ .

 

 

För att få reda på vad d x d t MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqaMfcvLHfij5gC1rhimfMBNvxyNvgaCzMCHn2EKHxF7rgD9bWexLMBbXgBcf2CPn2qVrwzqf2zLnharuavP1wzZbItLDhis9wBH5garmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCG4uz3bqee0evGueE0jxyaibaieYlNi=xH8yiVC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaaqaaaaaaaaaWdbmaalaaapaqaa8qacaWGKbGaamiEaaWdaeaapeGaamizaiaadshaaaaaaa@46C7@ och d y d t MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaacaWGKbGaamyEaaqaaiaadsgacaWG0baaaaaa@39CD@ är behöver vi lägga in punkten Q: ( x + d x , y + d y ) = ( cos ( t + d t ) , sin ( t + d t ) ) MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaeWaaeaacaWG4bGaey4kaSIaamizaiaadIhacaGGSaGaamyEaiabgUcaRiaadsgacaWG5baacaGLOaGaayzkaaGaeyypa0ZaaeWaaeaaciGGJbGaai4BaiaacohadaqadaqaaiaadshacqGHRaWkcaWGKbGaamiDaaGaayjkaiaawMcaaiaacYcaciGGZbGaaiyAaiaac6gadaqadaqaaiaadshacqGHRaWkcaWGKbGaamiDaaGaayjkaiaawMcaaaGaayjkaiaawMcaaaaa@532F@ i figuren ovan. Eftersom punkterna P och Q ligger ”oändligt” nära varandra skulle de sammanfalla i denna figur. För att vi skall kunna se punkterna P och Q åtskilda behöver vi zooma in mot punkten P. Om vi zoomar in ”oändligt” mycket mot punkten P, får vi denna figur.

bild

Lägg märke till att det, som tycks vara en rät linje genom P och Q, är både en cirkelbåge och den tangent, som tangerar cirkeln i punkten P. Det här sättet att resonera är egentligen mycket diskutabelt. En engelsk biskop kritiserade en av upphovsmännen till derivatabegreppet, Isaac Newton, för att resonera felaktigt när han resonerade på detta sätt. Newton tog inte kritiken så hårt för han insåg att hans teori skulle göra det möjligt att öka mänskighetens förståelse för universum.

Lägg märke till att sträckan PR har längden d x MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeyOeI0IaamizaiaadIhaaaa@38C7@ . Detta beror på att längden av sträckan PR är skillnaden mellan x-koordinaten för sträckans högra ändpunkt, x, och x-koordinaten för sträckans vänstra ändpunkt, x + dx.

Längden av PR är därför x - (x + dx) = - dx

Det tre röda trianglarna i ovanstående figurer är sinsemellan likformiga. Trianglarna QRP och PSU är likformiga, liksom trianglarna PSU och OBP . Alltså är trianglarna QRP och OBP likformiga. Detta ger oss

d y d t = O B O P = cos t 1 = cos t MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaacaWGKbGaamyEaaqaaiaadsgacaWG0baaaiabg2da9maalaaabaGaam4taiaadkeaaeaacaWGpbGaamiuaaaacqGH9aqpdaWcaaqaaiGacogacaGGVbGaai4CaiaadshaaeaacaaIXaaaaiabg2da9iGacogacaGGVbGaai4Caiaadshaaaa@4896@

och

d x d t = B P O P = sin t 1 = sin t d x d t = sin t MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaacqGHsislcaWGKbGaamiEaaqaaiaadsgacaWG0baaaiabg2da9maalaaabaGaamOqaiaadcfaaeaacaWGpbGaamiuaaaacqGH9aqpdaWcaaqaaiGacohacaGGPbGaaiOBaiaadshaaeaacaaIXaaaaiabg2da9iGacohacaGGPbGaaiOBaiaadshacqGHuhY2daWcaaqaaiaadsgacaWG4baabaGaamizaiaadshaaaGaeyypa0JaeyOeI0Iaci4CaiaacMgacaGGUbGaamiDaaaa@5585@

 

Slutsats

D sin x = cos x MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiraiGacohacaGGPbGaaiOBaiaadIhacqGH9aqpciGGJbGaai4BaiaacohacaWG4baaaa@3F68@

D cos x = sin x MathType@MTEF@5@5@+=feaagyart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiraiGacogacaGGVbGaai4CaiaadIhacqGH9aqpcqGHsislciGGZbGaaiyAaiaac6gacaWG4baaaa@4055@

Obs1

I ovanstående bevis har jag använt ordet ”oändligt” flera gånger. Den kritiske läsaren undrar med rätta vad som menas med ett ”oändligt” litet tal. Man skulle kunna säga att jag har låtit talen dt, dx och dy vara 0 och skilda från 0 alltefter som det passat mig. Detta är inte tillåtet i ett bevis som uppfyller höga krav på matematisk stringens, men jag är i gott sällskap av Isaac Newton m.fl.

Obs2

Ovanstående resonemang bygger på att punkten P ligger i 1:ta kvadranten. Man kan lätt modifiera det så att det stämmer om P ligger i någon av de andra kvadranterna.