CALCULUS-WWW.CLIPVIDVA.COM_
CALCULUS-WWW.CLIPVIDVA.COM_ CALCULUS-WWW.CLIPVIDVA.COM_
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 1 แคลคูลัส ในบทเรื่องแคลคูลัสนี้ เป็นบทที่ส าคัญมากๆ ในวิชาคณิตศาสตร์ ที่สามารถน าไปใช้ต่อได้ ในวิชา คณิตศาสตร์ขั้นสูง และในเนื้อหาบทนี้ค่อนข้างไม่ยากมากเมื่อเทียบกับอื่นๆ วิชาฟิสิกส์ในระดับมหาลัยวิทยาลัย, ดังนั้นขอให้น้องๆตั้งใจ ที่จะท าความเข้าใจกับเนื้อหาบทนี้ด้วยเพราะจะเป็นประโยชน์อันดีในการท าคะแนน สอบในวิชา Pat1 แคลคูลัส 1. ลิมิตและความต่อเนื่อง 2. อัตราการเปลี่ยนแปลง 3. อนุพันธ์ของฟังก์ชัน 4. การอินทิเกรต 1.1) หาลิมิตในรูปของ 0 0 1.2) หาลิมิตค่าสัมบูรณ์ 1.3) หาลิมิตเป็นกรณี 1.4) ความต่อเนื่อง 3.1) อนุพันธ์อันดับสูง 3.2) การประยุกต์ 4.1) ไม่จ ากัดเขต 4.2) จ ากัดเขต 4.3) พื้นที่ปิดล้อม ด้วยเส้นโค้ง
- Page 2 and 3: คณิตศาสตร์ แ
- Page 4 and 5: คณิตศาสตร์ แ
- Page 6 and 7: คณิตศาสตร์ แ
- Page 8 and 9: คณิตศาสตร์ แ
- Page 10 and 11: คณิตศาสตร์ แ
- Page 12 and 13: คณิตศาสตร์ แ
- Page 14 and 15: คณิตศาสตร์ แ
- Page 16 and 17: คณิตศาสตร์ แ
- Page 18 and 19: คณิตศาสตร์ แ
- Page 20 and 21: คณิตศาสตร์ แ
- Page 22 and 23: คณิตศาสตร์ แ
- Page 24 and 25: คณิตศาสตร์ แ
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
1<br />
แคลคูลัส<br />
ในบทเรื่องแคลคูลัสนี้<br />
เป็นบทที่ส<br />
าคัญมากๆ ในวิชาคณิตศาสตร์ ที่สามารถน<br />
าไปใช้ต่อได้ ในวิชา<br />
คณิตศาสตร์ขั้นสูง<br />
และในเนื้อหาบทนี้ค่อนข้างไม่ยากมากเมื่อเทียบกับอื่นๆ<br />
วิชาฟิสิกส์ในระดับมหาลัยวิทยาลัย,<br />
ดังนั้นขอให้น้องๆตั้งใจ<br />
ที่จะท<br />
าความเข้าใจกับเนื้อหาบทนี้ด้วยเพราะจะเป็นประโยชน์อันดีในการท<br />
าคะแนน<br />
สอบในวิชา Pat1<br />
แคลคูลัส<br />
1. ลิมิตและความต่อเนื่อง<br />
2. อัตราการเปลี่ยนแปลง<br />
3. อนุพันธ์ของฟังก์ชัน<br />
4. การอินทิเกรต<br />
1.1) หาลิมิตในรูปของ 0<br />
0<br />
1.2) หาลิมิตค่าสัมบูรณ์<br />
1.3) หาลิมิตเป็นกรณี<br />
1.4) ความต่อเนื่อง<br />
3.1) อนุพันธ์อันดับสูง<br />
3.2) การประยุกต์<br />
4.1) ไม่จ ากัดเขต<br />
4.2) จ ากัดเขต<br />
4.3) พื้นที่ปิดล้อม<br />
ด้วยเส้นโค้ง
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
1. ลิมิต และความต่อเนื่อง<br />
ทฤษฎีบทของลิมิต<br />
กล่าวไว้ว่า ถ้า lim f(x)<br />
x a<br />
L และ limg(x)<br />
x a<br />
Mแล้ว<br />
1. limc c เมื่อ<br />
c เป็นค่าคงตัวใดๆ<br />
x a<br />
lim x a<br />
2.<br />
x a<br />
n<br />
3. lim x<br />
x a<br />
n<br />
a เมื<br />
4.<br />
x a<br />
่อ n N<br />
limcf(x) c L เมื่อ<br />
c เป็นค่าคงตัวใดๆ<br />
5. lim(f(x)<br />
x a<br />
g(x)) limf(x)<br />
x a<br />
limg(x)<br />
x a<br />
L M<br />
6. lim(f(x) g(x))<br />
x a<br />
limf(x) limg(x)<br />
x a x a<br />
L M<br />
f(x)<br />
lim<br />
g(x)<br />
lim f(x)<br />
limg(x)<br />
L<br />
เมื่อ<br />
limg(x) 0<br />
M xa 7. x a<br />
x a<br />
x a<br />
8. lim f(x) lim f(x) L<br />
x a x a<br />
9.<br />
n<br />
n<br />
lim f(x) n lim f(x) L และ<br />
x a x a<br />
n L R<br />
2 5<br />
ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim(x x9) (ถ้าลิมิตมีค่า)<br />
x1 x 2x1 ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim(2 4 ) (ถ้าลิมิตมีค่า)<br />
x2 2
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
3 2<br />
x x<br />
ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim (ถ้าลิมิตมีค่า)<br />
x1 x1 1.1 การหาลิมิตของฟังก์ชันที่อยู่ในรูปของ<br />
0<br />
0<br />
f(x)<br />
เมื่อโจทย์ก<br />
าหนดให้หา lim ในขั้นแรกเลย<br />
สิ่งที่เราต้องท<br />
าคือ แทน x = a เข้าไปในฟังก์ชันแต่<br />
x ag(x)<br />
ถ้าแทนค่าเข้าไปแล้วได้ว่า f(a) 0<br />
=<br />
g(a) 0 เราจะมีวิธีแก้ปัญหาอยู่<br />
2 วิธีคือ<br />
1.ต้องแยกตัวประกอบ เมื่อเจอพหุนามก<br />
าลัง 3 หรือมากกว่า 2,3<br />
2.คูณคอนจูเกต เมื่อเจอรากที่<br />
3 หรือรากที่<br />
2<br />
2<br />
x x2 ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim )<br />
ถ้าลิมิตมีค่า(<br />
x1 x1 3
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
2x 1 3<br />
ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim (ถ้าลิมิตมีค่า)<br />
x1 2<br />
x 2x3 3 x 62 ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim (ถ้าลิมิตมีค่า)<br />
x2 x2 ตัวอย่าง จงหาค่าของ<br />
x 2x 9<br />
lim <br />
<br />
(ถ้าลิมิตมีค่า)<br />
x3 2<br />
x 3 x x 6 <br />
Pat1 มี.ค.54 จงหาค่าของ<br />
lim<br />
<br />
x0 3 2<br />
x x x<br />
x<br />
2<br />
4
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
1.2 การหาลิมิตของฟังก์ชันที่มีค่าสัมบูรณ์<br />
วิธีแก้ปัญหาเมื่อเจอฟังก์ชันที่มีค่าสัมบูรณ์คือ<br />
ต้องถอดค่าสัมบูรณ์ออกให้ได้ และอีกสิ่งที่เราต้องท<br />
าคือ<br />
การหาลิมิตทางซ้ายและลิมิตทางขวา แล้วดูว่าลิมิต 2 ข้างมันเท่ากันหรือไม่ ถ้าเท่ากัน แสดงว่า ลิมิตมีค่า แต่<br />
ถ้าลิมิต 2 ข้างไม่เท่ากัน แสดงว่า ไม่มีลิมิต<br />
ข้อควรรู้<br />
ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim<br />
x2 2<br />
x x2 x2 ) ถ้าลิมิตมีค่า(<br />
5
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
1.3 การหาลิมิตของฟังก์ชันที่แบ่งเป็นกรณี<br />
ถ้าฟังก์ชันที่โจทย์ก<br />
าหนดมาให้ มีการแบ่งเป็นหลายๆกรณี โดยที่ฟังก์ชันถูกแบ่งที่ต<br />
าแหน่ง x=a และ<br />
โจทย์ก็สั่งให้เราหาค่าของ<br />
lim f(x) เราจะต้องแยกหาลิมิต 2 ทางนั่นคือ<br />
เราจะต้องหา lim f(x) และ<br />
<br />
xa xa lim f(x) แล้วดูว่าค่า 2 ค่านี้<br />
เป็นอย่างไร<br />
xa <br />
1.ถ้า lim f(x) = lim f(x) = L เราจะได้ว่า lim f(x) = L และเราจะเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า<br />
<br />
<br />
xa xa xa ฟังก์ชัน f มีลิมิตที่<br />
x=a<br />
2. lim f(x) ≠ lim f(x) เราจะได้ว่า lim f(x) ไม่มีค่า และเรา ) หรือจะบอกว่าหาค่าไม่ได้ ก็ได้(<br />
<br />
<br />
xa xa xa จะเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่าฟังก์ชัน<br />
f ไม่มีลิมิตที่<br />
x=a<br />
ตัวอย่าง ก าหนดให้<br />
ตัวอย่าง ก าหนดให้<br />
1<br />
{<br />
;x1 3x1 f(x) จงหาค่าของ lim f(x)<br />
2 5x ;x1 x1 x1 f(x) {<br />
2<br />
3x 1;x1 2 จงหา<br />
x 2x3 ;x1 x1 x1 6<br />
lim f(x)
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
1.4 หาความต่อเนื่อง<br />
บทนิยาม f เป็นฟังก์ชันต่อเนื่องที่<br />
x=a ก็ต่อเมื่อ<br />
1.f(a) หาค่าได้<br />
2. lim f(x) หาค่าได้ นั่นคือ(<br />
lim f(x) = lim f(x) )<br />
<br />
<br />
xa xa xa 3. f(a)= lim f(x)<br />
xa ตัวอย่าง ฟังก์ชันต่อไปนี้<br />
มีความต่อเนื่องที่<br />
x = 2 หรือไม่<br />
3<br />
x 8<br />
ก. f(x) <br />
x 2<br />
2<br />
x 4 {<br />
;x2 x2 ข. f(x) <br />
4;x2 7
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
x3 {<br />
;x3 2x10 x13 PAT1 มี.ค. 54 ก าหนดให้ f(x) โดยที่<br />
a เป็นจ านวนจริง ถ้า f เป็นฟังก์ชัน<br />
a;x3 ต่อเนื่องที่จุด<br />
x=3 แล้ว a เท่ากับเท่าใด<br />
2. อัตราการเปลี่ยนแปลง<br />
้<br />
ในฟังก์ชัน y=f(x) ใดๆเราพิจารณาหา “อัตราการเปลี่ยนแปลงค่าฟังก์ชัน”<br />
ได้ดังนี<br />
ที่จุด<br />
x=x1 จะได้ y=f(x1)<br />
ที่จุด<br />
x=x2=x1+h จะได้ y=f(x1+h)<br />
ดังนั้น<br />
อัตราการเปลี่ยนแปลงโดยเฉลี่ยของ<br />
y เทียบกับ x ในช่วง x1 ถึง x1+h ก็คือ<br />
y f(x 1 h) f(x 1) f(x 1 h) f(x 1)<br />
<br />
x (x h) (x ) h<br />
1 1<br />
หรือ “อัตราการเปลี่ยนแปลงโดยเฉลี่ยของ<br />
y เทียบกับ x (ในช่วง x ถึง x+h ใดๆ)” คือ<br />
f(x h) f(x)<br />
หรือ<br />
h<br />
y<br />
x<br />
และเมื่อเราบีบช่วง<br />
h ให้แคบลงจนใกล้ 0 ก็จะได้อัตราการเปลี่ยนแปลง<br />
ณ จุด x ที่ก<br />
าหนด ฉะนั้น<br />
“อัตราการเปลี่ยนแปลงของ<br />
y (ที่จุดใดๆ)”คือ<br />
f(x h) f(x)<br />
y<br />
lim หรือ lim<br />
h0 h<br />
h0x (ไม่สามารถแทนค่า h=0 ลงไปตรงๆได้ เพราะจะเป็น 00จึงต้องใช้ลิมิตช่วยในการค านวณ)<br />
8
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
ตัวอย่าง<br />
2<br />
y f(x) 2x 3x 4 ให้หาอัตราการเปลี่ยนแปลงของ<br />
y เทียบกับ x<br />
ก.โดยเฉลี่ยในช่วง<br />
x=1 ถึง 4<br />
ข.ที่จุดซึ่ง<br />
x=2<br />
อัตราการเปลี่ยนแปลงของ<br />
y=f(x) ที่จุด<br />
x ใดๆ เรียกอีกอย่างได้ว่า อนุพันธ์ สัญลักษณ์ที่ใช้แทน<br />
อนุพันธ์ของ f(x) ได้แก่ dy<br />
dx , d f(x) , f '(x) หรือ y'<br />
dx<br />
ส่วนสัญลักษณ์ที่ใช้เจาะจงต<br />
าแหน่ง เช่น อนุพันธ์ที่จุดซึ่ง<br />
x=3 จะใช้ f '(3) หรือ<br />
f(x h) f(x)<br />
ฉะนั้น<br />
อนุพันธ์ f(x) ก็คือ lim<br />
h0 h<br />
กราฟ y=f(x) ณ จุดนั้นๆด้วย<br />
2<br />
ตัวอย่าง ถ้า y x 2x เป็นสมการเส้นโค้ง ให้หา<br />
ก.ความชันของเส้นโค้งนี่ที่จุด<br />
(2,-6)<br />
9<br />
dy<br />
dx x3 = dy<br />
dx นั่นเอง<br />
และ ยังเรียกว่าเป็นค่า ความชัน ของ
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
ข.หาสมการความชันของเส้นโค้งนี้<br />
ณ จุด x ใดๆ ( ตอบติดในรูป x )<br />
3. อนุพันธ์ของฟังก์ชัน<br />
นิยาม ถ้า y=f(x) เป็นฟังก์ชันที่มีโดนเมนและเรนจ์เป็นสับเซตของจ<br />
านวนจริง และ<br />
f(x h) f(x)<br />
d<br />
lim หาค่าได้ เรียกค่าลิมิตที่ได้นี้ว่า<br />
อนุพันธ์ของฟังก์ชัน f ที่<br />
x แทนด้วย f '(x), f(x) และ<br />
h0 h<br />
dx<br />
dy<br />
dx<br />
สูตรของอนุพันธ์<br />
ให้ f, g เป็นฟังก์ชันของ x และ c เป็นค่าคงที่ใดๆ<br />
dy<br />
1. ถ้า y=c โดยที่<br />
c เป็นค่าคงที่ใดๆ<br />
จะได้ว่า 0<br />
dx<br />
dy<br />
2. ถ้า y=x แล้ว 1<br />
dx<br />
dy<br />
3. ถ้า y cf(x) โดยที่<br />
c เป็นค่าคงที่ใดๆจะได้ว่า<br />
cf'(x) dx<br />
dy<br />
4. ถ้า y f(x) g(x)<br />
แล้ว f'(x) g'(x)<br />
dx<br />
5. ถ้า n<br />
dy n1 y x โดยที่เป็นจ<br />
านวนจริงใดๆ จะได้ว่า nx<br />
dx<br />
dy<br />
6. ถ้า y=f(x)g(x) แล้ว f(x)g'(x) g(x)f'(x)<br />
dx<br />
7. ถ้า f(x)<br />
y<br />
g(x) โดยที่g(x)<br />
0แล้วจะได้ว่า<br />
2<br />
dy g(x)f '(x) f(x)g'(x)<br />
<br />
dx g(x)<br />
dy<br />
8. ถ้า y=(fog)(x)=f(g(x)) แล้วจะได้ว่า f'(g(x)) g'(x)<br />
dx<br />
10
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
3 2<br />
ตัวอย่าง y x x 1<br />
จงหา dy<br />
dx<br />
3<br />
2 x<br />
ตัวอย่าง ถ้า y (x 1)( 9)<br />
3<br />
จงหา dy<br />
dx<br />
2<br />
x 3x1 ตัวอย่าง ถ้า f(x) จงหา f '(x) และ หา f '(1)<br />
3<br />
x 2<br />
5<br />
2 3<br />
ตัวอย่าง ถ้า y (x2x) จงหา dy<br />
dx<br />
ตัวอย่าง ถ้า<br />
2 3<br />
(x 1)(x5x) f(x) <br />
จงหา f '(x)<br />
(x 1)<br />
11
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
1<br />
2.5 3<br />
9 4 3<br />
ตัวอย่าง ถ้า y (x 3x 2 x ) (x 5) จงหา dy<br />
dx<br />
PAT1 ก.ค.52 ถ้า f,g และ h สอดคล้องกับ f(1)=g(1)=h(1)=1 และ f '(1) g'(1) h'(1) 2แล้วค่าของ<br />
(fg h)'(1) เท่ากับเท่าไหร่<br />
3.1 อนุพันธ์อันดับสูง<br />
สมมติ<br />
3 2<br />
f(x) y x 2x x 5 ดังนั้นจะหาอนุพันธ์ได้เป็น<br />
และหากเราหาอนุพันธ์ของ f '(x) ต่อไปอีก จะเรียกว่าเป็นอนุพันธ์ อันดับสูง<br />
2<br />
dy<br />
เช่น อนุพันธ์อันดับสอง คือ f ''(x) = 2<br />
dx =6x-4<br />
3<br />
dy<br />
อนุพันธ์อันดับสาม คือ f '''(x) = 3<br />
dx =6<br />
อนุพันธ์อันดับสี่<br />
คือ (4)<br />
f (x) =<br />
4<br />
dy<br />
4<br />
dx =0<br />
การเขียนสัญลักษณ์ อนุพันธ์อันดับที่<br />
n จะเป็น<br />
นิยมใช้เครื่องหมายขีด<br />
เป็น f '(x) , f ''(x) , f '''(x)<br />
12<br />
n<br />
dy<br />
dx<br />
n<br />
dy<br />
dx<br />
2<br />
f '(x) 3x 4x 1<br />
(n)<br />
หรือ f (x) แต่อันดับที่หนึ่ง<br />
สอง และสาม
ตัวอย่าง ถ้า<br />
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
3<br />
2<br />
f(x) (2x 1) ให้หาค่า<br />
(4)<br />
f ''(4)และf )1(<br />
Pat1 มี.ค.54 ก าหนดให้ g(x) = 2<br />
x 2x5และ f(x) = 3<br />
x x ค่าของ (f 'og')(1) (g'of ')(0) เท่ากับ<br />
เท่าใด<br />
2<br />
PAT1 ต.ค.53 ก าหนดให้ f(x) x 5x 6ค่าของ<br />
f(f '(f ''(2553))) เท่ากับเท่าใด<br />
3.2 ฟังก์ชันเพิ่ม<br />
ฟังก์ชันลดและค่าสุดขีด<br />
ความหมายของฟังก์ชันเพิ่มคือ<br />
เมื่อ<br />
x เพิ่มขึ้นแล้ว<br />
f(x) ก็จะเพิ่มขึ้นด้วยหรือกล่าวว่า<br />
ความชันเป็น<br />
บวก ส่วนฟังก์ชันลดนั้น<br />
เมื่อ<br />
x เพิ่มขึ้น<br />
f(x) กลับลดลง หรือกล่าวว่า ความชันเป็นลบนั่นเอง<br />
ดังนั้นเมื่อ<br />
พิจารณาถึงอนุพันธ์ f '(x) ซึ่งเป็นค่าความชันของกราฟ<br />
จะได้กฎว่า<br />
ช่วงที่<br />
f '(x) > 0 เป็นฟังก์ชันเพิ่ม<br />
และ ช่วงที่<br />
f '(x) < 0 เป็นฟังก์ชันลด<br />
และเนื่องจากต<br />
าแหน่งที่ฟังก์ชันจะเปลี่ยนจากเพิ่มไปลด<br />
หรือจากลดไปเพิ่มจะต้องมีการวกกลับของ<br />
กราฟ ซึ่งท<br />
าให้เกิดจุดยอด (จุดสุดขีด) ขึ้นสามารถหาโดย<br />
f '(x) = 0<br />
เราเรียกค่า x ณ ต าแหน่งที่<br />
f '(x) = 0 ว่า ค่าวิกฤต<br />
13
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
จุดสุดขีดมี 2 แบบคือจุดสูงสุดและจุดต่าสุด<br />
ถ้าความชันเปลี่ยนจากลดไปเพิ่ม<br />
จะเกิดจุดต่าสุด<br />
และถ้า<br />
ความชันเปลี่ยนจากเพิ่มไปลด<br />
ก็จะเกิดจุดสูงสุด<br />
หมายเหตุ<br />
1. f '(x) =0 ไม่ได้เป็นจุดสูงสุดหรือต่าสุดเสมอไป<br />
อาจเป็นเพียงจุดเปลี่ยนเว้าเท่านั้น<br />
ซึ่งเราสามารถ<br />
พิจารณาโดยละเอียดได้จาก อัตราการเปลี่ยนแปลงของความชัน<br />
หรือ f ''(x) ณ จุดนั้นๆ<br />
หาก f ''(x) > 0 แสดงว่าความชันก าลังมีค่ามากขึ้นเรื่อยๆ<br />
(เปลี่ยนจากลบเป็นศูนย์และเป็นบวก)<br />
จึง<br />
เกิดจุดต่าสุดและหาก<br />
f ''(x) < 0 แสดงว่าความชันก าลังน้อยลงเรื่อยๆ<br />
(เปลี่ยนจากบวกเป็นศูนย์และเป็นลบ)<br />
จึงเกิดจุดสูงสุด<br />
แต่หาก ณ จุดนั้น<br />
f ''(x) =0 อาจะเป็นจุดเปลี่ยนความเว้าหรือจุดสูงสุดหรือจุดต่าสุดก็ได้<br />
2.เราใช้ความรู้เรื่องค่าสูงสุดของฟังก์ชัน<br />
ในการค านวณโจทย์ปัญหาที่เป็นเหตุการณ์จริง<br />
เช่น มีฟังก์ชัน<br />
ก าไร P(x) แล้วหาค่า x ที่ท<br />
าให้ได้ก าไรมากที่สุด<br />
ดังจะได้ศึกษาจากตัวอย่างถัดไป<br />
พิจารณากราฟต่อไปนี้<br />
เพื่อท<br />
าความเข้าใจเรื่อง<br />
สัมพัทธ์ และ สัมบูรณ์<br />
ฟังก์ชันหนึ่งๆ<br />
หากมีการวกกลับของกราฟ ณ จุดใด ก็จะเรียกจุดนั้นว่าจุดสุดขีดสัมพัทธ์<br />
(แปลว่าเทียบ<br />
กับจุดข้างเคียง จึงมีได้หลายจุด) และหากจุดใดมีค่าฟังก์ชันมากที่สุดหรือน้อยที่สุดของกราฟแล้ว<br />
จะเรียกจุด<br />
นั้นว่าจุดสุดขีดสัมบูรณ์ด้วย<br />
(สูงสุดกับต่าสุด<br />
มีได้อย่างละ 1 จุด)<br />
จุดสูงสุดสัมพัทธ์ ได้แก่ จุดA, C, E<br />
จุดสูงสุดสัมบูรณ์ คือ จุด C เท่านั้น<br />
จุดต่าสุดสัมพัทธ์<br />
ได้แก่ จุดB, D<br />
จุดต่าสุดสัมบูรณ์<br />
ไม่มี<br />
ข้อควรรู้<br />
14
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
ตัวอย่าง f(x) เป็นฟังก์ชันพหุนามก าลังสาม ซึ่งหารด้วย<br />
x+1 แล้วเหลือเศษ 6 สัมผัสกับเส้นตรง<br />
12x+y+7=0 ณ จุดตัดแกน y และค่าวิกฤตค่าหนึ่งเป็น<br />
1<br />
ก.ให้หาฟังก์ชัน f(x) นี้<br />
ข.ฟังก์ชันนี้มีค่าสูงสุดสัมพัทธ์และต่าสุดสัมพัทธ์เป็นเท่าใด<br />
ค.ฟังก์ชันนี้เป็นฟังก์ชันลดในช่วงใดได้บ้าง<br />
PAT1ต.ค.52 ก าหนดให้ y f(x) เป็นฟังก์ชันซึ่งมีค่าสูงสุดที่<br />
x=1 ถ้า f ''(x) 4ทุก x และ<br />
f(-1)+f(3)=0 แล้ว f มีค่าสูงสุดเท่าใด<br />
15
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
ตัวอย่าง ต้องการสร้างถังรูปทรงกระบอกเพื่อเก็บน้ามัน<br />
ปริมาตร 16π ลูกบาศก์เมตร โดยสิ้นเปลือง<br />
วัสดุก่อสร้าง (รวมฝาบนและล่าง) ให้น้อยที่สุด<br />
ถังใบนี้จะต้องมีรัศมีหน้าตัดเท่าใด<br />
PAT1ก.ค.53 โรงงานผลิตตุ๊กตาแห่งหนึ่ง<br />
มีต้นทุนในการผลิตตุ๊กตา<br />
x ตัว โรงงานจะต้องเสียค่าใช้จ่าย<br />
3 2<br />
x 450x 60,200x 10,000 บาท ถ้าขายตุ๊กตาราคาตัวละ<br />
200 บาท โรงงานจะต้องผลิตตุ๊กตากี่ตัว<br />
จึงจะได้ก าไรมากที่สุด<br />
4. การอินทิเกรต<br />
4.1 การอินทิกรัลไม่จ ากัดเขต<br />
การกระท าที่ตรงข้ามกับกระบวนการหาอนุพันธ์<br />
เราเรียกว่า การอินทิเกรต (Integration)<br />
นั่นคือ<br />
ถ้า d F(x) f(x) แล้ว (การหาอนุพันธ์)<br />
dx<br />
จะได้ว่า f(x)dx F(x) (การอินทิเกรต)<br />
สัญลักษณ์ เรียกว่าเครื่องหมายอินทิกรัล<br />
และเรียก f(x) ว่าตัวถูกอินทิเกรต(Integrand)<br />
ทุกสิ่งที่หาอนุพันธ์ได้ตรงตามค่าที่ต้องการ<br />
จะเรียกได้ว่า ปฏิยานุพันธ์ (Antiderivative) เช่น<br />
2<br />
2<br />
F 1(x)<br />
x , F 2 (x) x 1 ต่างก็เป็นปฏิยานุพันธ์ของ f(x)=2x เนื่องจากล้วนท<br />
าให้ d F(x) <br />
f(x)<br />
dx<br />
16
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
เห็นได้ว่า รูปทั่วไปของปฏิยานุพันธ์ของ<br />
f(x) = 2x คือ x 2 +c เมื่อ<br />
c เป็นค่าคงที่ใดๆ<br />
ซึ่งเราจะเรียก<br />
“รูปทั่วไปของปฏิยานุพันธ์”<br />
นี้ว่า<br />
อินทิกรัลไม่จ ากัดเขต (Indefinite Integral) ของ f(x) และเขียนสัญลักษณ์<br />
เป็น f(x)dx<br />
สูตรการหาอินทิกรัล<br />
n1 n x<br />
. 1x<br />
dx c ,n 1<br />
n 1<br />
2. cfxdxc f xdx , cR 3. u vdx udx vdx<br />
้<br />
ตัวอย่าง ให้หาค่าอินทิกรัลต่อไปนี<br />
3<br />
ก. (x<br />
2<br />
2x3)dx 3 2<br />
ข. (4t 3t 2t 1)dt<br />
ค. 6(x 2)(x 1)dx<br />
<br />
<br />
17
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
ตัวอย่าง ถ้าF'(x)= 3<br />
dy<br />
ตัวอย่าง ถ้า<br />
dx<br />
2 x<br />
และ F(-1)=1 จะได้ฟังก์ชัน F(x) เป็นอย่างไร<br />
x<br />
4 2<br />
5x3x4xและ –y(1) = y(-1) แล้ว ให้หาค่าของ y(0)<br />
ตัวอย่าง ถ้าเส้นโค้ง y=f(x) ผ่านจุด (0,1) และ (4,c) เมื่อ<br />
c เป็นจ านวนจริงและความชันเส้นโค้งนี้ที่จุด<br />
(x,y) ใดๆ มีค่าเท่ากับ x 1 แล้ว c มีค่าเท่าใด<br />
ตัวอย่าง ก าหนดให้ f เป็นฟังก์ชันซึ่ง<br />
f(2) 1,f '(1) 3,และf'')x( 3ทุกๆค่า<br />
x แล้ว f(0) มี<br />
ค่าเท่าใด<br />
18
ข้อควรรู้<br />
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
ตัวอย่าง ในเวลา t วินาที รถไฟวิ่งด้วยความเร่ง<br />
a ฟุตต่อวินาที 2 2<br />
โดย a 12t 6t 10 หากเมื่อ<br />
เวลาเริ่มต้นพบว่าระยะทางเป็น<br />
10 ฟุต และความเร็วเป็นศูนย์ ให้หาระยะทางเมื่อเวลาผ่านไป<br />
5 วินาที<br />
ตัวอย่าง ถ้าก าลังคนของบริษัทแห่งหนึ่งที่มีในปัจจุบันท<br />
าให้ได้ผลผลิต 3,000 ชิ้นต่อวัน<br />
และเมื่อมีคน<br />
เพิ่ม<br />
x คน จะมีอัตราการเปลี่ยนแปลงผลผลิต<br />
80-6 x ชิ้นต่อวัน<br />
ถามว่าเมื่อเพิ่มคน<br />
25 คน บริษัทแห่งนี้จะ<br />
ได้ผลผลิตกี่ชิ้นต่อวัน<br />
4.2 การอินทิกรัลจ ากัดเขต<br />
ให้ f เป็นฟังก์ชันต่อเนื่องบนช่วง<br />
[a,b] ถ้า F เป็นฟังก์ชันที่มีอนุพันธ์บนช่วง<br />
[a,b] โดยที่<br />
F'(x) f(x) แล้ว<br />
b<br />
f(x)dx F(b) F(a)<br />
a<br />
เรียก b<br />
f(x)dx ว่า อินทิกรัลจ ากัดเขตของฟังก์ชัน f บน [a,b] ใช้สัญลักษณ์<br />
a<br />
19<br />
b<br />
F(x) a แทน F(b)-F(a)
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
ตัวอย่าง จงหาค่าอินทิกรัลต่อไปนี้<br />
ก. 3<br />
3<br />
(x 2)dx<br />
1<br />
ข. 0<br />
2<br />
(t t)(t1)dt 3<br />
ตัวอย่าง ถ้าก าหนดฟังก์ชัน<br />
2<br />
f(x) x 4x ให้หาค่า a ที่ท<br />
าให้ a<br />
<br />
20<br />
f(x)dx<br />
a<br />
2<br />
PAT1 ก.ค.52 ถ้า f '(x) 3x x 5 และ f(0)=1 แล้ว 1<br />
f(x)dx มีค่าเท่ากับเท่าใด<br />
1<br />
= 2<br />
3
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
2<br />
PAT1 ต.ค.52 ถ้า f '(x) x1และ 1<br />
<br />
4.3 พื้นที่ใต้โค้ง<br />
0<br />
f(x)dx 0<br />
21<br />
แล้ว f(1) มีค่าเท่ากับเท่าใด<br />
ก าหนดให้ฟังก์ชัน f(x) ต่อเนื่องบน<br />
[a,b] พื้นที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้งของ<br />
f(x) จาก x=a ถึง x=b<br />
หมายถึง พื้นที่ของบริเวณที่ล้อมรอบด้วยกราฟของ<br />
f แกน X เส้นตรง x=a และเส้นตรง x=b<br />
ทฤษฎีบท ก าหนดให้ฟังก์ชัน f ต่อเนื่องบน<br />
[a,b] และ A เป็นพื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้งของ<br />
f จาก<br />
x=a ถึง x=b จะหาได้จากสูตรต่อไปนี้<br />
1.ถ้า f(x) 0ส<br />
าหรับทุก x ในช่วง [a,b] และ A f(x)dx<br />
2.ถ้า f(x) 0ส<br />
าหรับทุก x ในช่วง [a,b] และ<br />
b<br />
a<br />
b<br />
A f(x)dx<br />
a<br />
ตัวอย่าง พื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นตรง<br />
y=3-x กับแกน x ในช่วง x=0 ถึง 4
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
ANet 50 พื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้ง<br />
ตัวอย่าง ให้หาพื้นที่ที่ล้อมด้วยโค้ง<br />
ก.ในช่วง x=1 ถึง 2<br />
ข.ในช่วง x=-1 ถึง 1<br />
ค.ในช่วง x=-2 ถึง 0<br />
3 2<br />
y x 2x 2x กับแกน x ในช่วง x=0 ถึง 4<br />
2<br />
f(x) x 1 กับแกน x ในช่วงที่ก<br />
าหนดให้ต่อไปนี้<br />
22
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
ตัวอย่าง พื้นที่ปิดล้อมด้วยโค้ง<br />
เท่ากับเท่าใด<br />
2<br />
2<br />
y x 3x 2 จาก x=0 ถึง 2 เฉพาะส่วนที่อยู่เหนือแกน<br />
x<br />
ตัวอย่าง ให้ f(x) x c โดย c เป็นค่าคงตัว ซึ่ง<br />
c 4 ถ้าพื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้ง<br />
y=f(x)<br />
จาก x=-2 ถึง x=1 เท่ากับ 24 ตารางหน่วย แล้ว c มีค่าเท่าใด<br />
ตัวอย่าง ก าหนดฟังก์ชัน y=f(x) มีกราฟเป็นเส้นตรงตัดแกน x ที่จุด<br />
(-1,0) และผ่านจุด (3,6) แล้ว ค่า<br />
ของ 3<br />
f(x)dx เท่ากับเท่าใด<br />
1<br />
23
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
ตัวอย่าง เมื่อ<br />
f(x) เป็นกราฟเส้นตรงที่ผ่านจุด<br />
(3,5) และ (2,2) ให้หาค่า 3<br />
f(x)dx<br />
2<br />
ANET 49 ก าหนดให้ กราฟของ y=f(x) มีความชันที่จุด<br />
(x,y) ใดๆ เป็น 2x+2 และ f มีค่าต่าสุดสัมพัทธ์<br />
เท่ากับ -3 พื้นที่ปิดของอาณาบริเวณที่ปิดล้อมด้วยกราฟของ<br />
y=f(x) แกน X เส้นตรง x=-1 และเส้นตรง x=0<br />
เท่ากับข้อใดต่อไปนี้<br />
24
คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com<br />
เอกสารอ้างอิง<br />
คณิต มงคลพิทักษ์สุข, “MATH E-BOOK Release2.5”, ส านักพิมพ์ Science Center, 2554.<br />
ชัยรัตน์ เจษฎารัตติกร, “เอกสารประกอบค าสอนโครงการ Band Summer Camp 2010”<br />
สมัย เหล่าวานิชย์, รศ., “ตะลุยคลังข้อสอบเข้ามหาวิทยาลัย วิชาคณิตศาสตร์ สาระการเรียนรู้พื้นฐานและ<br />
เพิ่มเติม”,<br />
ส านักพิมพ์ไฮเอ็ด พับบลิชชิ่ง.<br />
http://kruaun.wordpress.com/testbank/pat1/<br />
http://th.wikipedia.org/wiki/แคลคูลัส<br />
25