03.01.2015 Views

Opdrachten - Plantyn

Opdrachten - Plantyn

Opdrachten - Plantyn

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Hoofdstuk 3<br />

VERANDERINGEN EN AFGELEIDEN<br />

3.1 Toenamediagrammen<br />

3.2 Gemiddelde verandering over een interval – Differentiequotiënt<br />

3.3 Ogenblikkelijke verandering in een punt – Afgeleide<br />

3.4 Afgeleide functies


3<br />

3.1<br />

Toenamediagrammen<br />

In hoofdstuk 1 onderzochten we reeds grafisch het stijgen en het dalen van functies.<br />

In dit hoofdstuk gaan we hierop dieper in. We zoeken een maat voor het stijgen of het dalen<br />

van een functie in een interval en in een punt.<br />

3.1 Toenamediagrammen<br />

1<br />

Hieronder zie je de grafiek van de temperatuur in Ukkel (in °C) gedurende één<br />

bepaalde dag.<br />

18<br />

T (in °C)<br />

16<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

t (in uur)<br />

0<br />

3 6 9 12 15 18 21 24<br />

1 We verdelen de 24 uur in 8 gelijke deelintervallen van 3 uur. We kunnen de<br />

temperaturen T en de temperatuursveranderingen T (delta T) dan weergeven<br />

in een tabel. Vul deze tabel verder aan.<br />

tijd t (in uur)<br />

0<br />

3<br />

6<br />

9<br />

12<br />

15<br />

18<br />

21<br />

24<br />

temperatuur T (in °C)<br />

3<br />

4<br />

5<br />

7<br />

14<br />

18<br />

14<br />

10<br />

7<br />

verandering van de<br />

temperatuur T (in °C)<br />

1<br />

...<br />

...<br />

...<br />

...<br />

...<br />

...<br />

...<br />

84


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

2 We kunnen deze temperatuursveranderingen ook weergeven met een<br />

toenamediagram.<br />

Vul dit diagram verder aan.<br />

∆T (in °C)<br />

1<br />

0<br />

t (in uur)<br />

3 6 9 12 15 18 21 24<br />

• Voorbeeld<br />

Beschouwen we de functie f(x) x 2 8x.<br />

– We kunnen de verandering van deze functie in het interval [0, 8] weergeven<br />

door aan de tabel van de functiewaarden een verschilrij toe te voegen.<br />

x<br />

0<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

8<br />

f(x)<br />

0<br />

7<br />

12<br />

15<br />

16<br />

15<br />

12<br />

7<br />

0<br />

f(x)<br />

7<br />

5<br />

3<br />

1<br />

1<br />

3<br />

5<br />

7<br />

De getallen in deze verschilrij geven aan met hoeveel f(x) is toegenomen of<br />

afgenomen in elk deelinterval. We stellen deze toename van f(x) voor door<br />

f(x) of “delta f(x)”.<br />

y<br />

15<br />

10<br />

y f(x)<br />

5<br />

1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />

x<br />

– We kunnen de verandering<br />

van deze functie ook<br />

weergeven door op de grafiek<br />

met verticale pijltjes aan te<br />

duiden met hoeveel de<br />

functiewaarden per eenheid<br />

zijn gestegen of gedaald.<br />

Zetten we deze verticale pijltjes<br />

in een aparte figuur, dan<br />

bekomen we een<br />

toenamediagram.<br />

85


3<br />

3.1 Toenamediagrammen<br />

∆y<br />

5<br />

0<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

8<br />

x<br />

9<br />

– Zowel in de verschilrij als in<br />

het toenamediagram zien we<br />

dat f(x) vanaf 1 steeds minder<br />

sterk toeneemt, dat f(x) vanaf<br />

4 begint af te nemen en daarna<br />

steeds meer afneemt.<br />

5<br />

• Algemeen<br />

– Bij een functie kunnen we de verandering (toename of afname) van f(x)<br />

weergeven d.m.v. een verschilrij. Hierbij nemen we voor x deelintervallen<br />

van gelijke lengte. De lengte van die deelintervallen, d.i. de toename van x,<br />

stellen we vaak voor door x (lees: delta x).<br />

De verschilrij geeft dan aan met hoeveel f(x) is toegenomen of afgenomen<br />

in elk deelinterval.<br />

Deze toename of afname stellen we vaak voor door f(x) of y.<br />

– We kunnen deze verandering van f(x) ook grafisch weergeven in een<br />

toenamediagram.<br />

Hierbij zetten we op de x-as deelintervallen van gelijke lengte x uit.<br />

De lengtes f(x) van de verticale pijlen geven dan aan met hoeveel f(x) is<br />

toegenomen of afgenomen in elk deelinterval.<br />

2<br />

Laten we een steen van een toren vallen, dan is de afgelegde weg s (in meter)<br />

ongeveer gegeven door s(t) 5t 2 waarbij t de tijd in seconden voorstelt.<br />

1 Maak een tabel met t, s en s voor de eerste 5 seconden. Neem deelintervallen<br />

van 1 s.<br />

2 Maak een toenamediagram voor de eerste 5 seconden.<br />

3 Welke van de volgende beweringen is correct<br />

a De afgelegde weg vertoont een constante stijging.<br />

b De afgelegde weg vertoont een toenemende stijging.<br />

c De afgelegde weg vertoont een afnemende stijging.<br />

4 Wat betekent dit voor de snelheid van de steen<br />

86


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

3<br />

Hieronder links vind je een toenamediagram, met een stapgrootte van 1 dag, van<br />

de koers van de dollar t.o.v. de euro gedurende één week.<br />

Vul de grafiek van de koers van de dollar hieronder rechts verder aan. De<br />

beginkoers (dag 0) was gelijk aan € 0,973.<br />

toename koers $ (in €) koers $ (in €)<br />

0,01<br />

0,98<br />

0,005<br />

0,975<br />

0,005<br />

0 1 2 3 4 5 6 7<br />

t (in dagen)<br />

0,97<br />

0,01<br />

0,965<br />

0<br />

t (in dagen)<br />

1 2 3 4 5 6 7<br />

87


3<br />

3.2 Gemiddelde verandering over een interval – Differentiequotiënt<br />

3.2 Gemiddelde verandering over een interval –<br />

Differentiequotiënt<br />

4<br />

Kathleen heeft een virale infectie. Hoe slecht ze zich voelt, hangt af van de snelheid<br />

waarmee haar temperatuur stijgt.<br />

t (in uur)<br />

0<br />

7<br />

10<br />

12<br />

15<br />

19<br />

24<br />

T (in °C)<br />

36,6<br />

37,0<br />

37,5<br />

38,5<br />

39,0<br />

39,3<br />

38,6<br />

T (in °C)<br />

0,4<br />

...<br />

...<br />

...<br />

...<br />

...<br />

1 Vul de waarden van T verder aan in de tabel.<br />

2 Wat is de gemiddelde stijging van haar temperatuur per uur in elke deelperiode<br />

(in °C/u)<br />

3 Gedurende welke periode van de dag voelt Kathleen zich het slechtst<br />

• Een andere methode om de verandering van een functie weer te geven is de<br />

gemiddelde verandering van de functiewaarden over een interval te bepalen.<br />

Met deze methode kunnen we de veranderingen van een functie ook<br />

vergelijken tussen intervallen met verschillende lengte.<br />

• Voorbeeld<br />

Beschouwen we opnieuw de functie f(x) x 2 8x.<br />

x 1 2 3<br />

x<br />

1<br />

2<br />

4<br />

7<br />

f(x)<br />

7<br />

12<br />

16<br />

7<br />

f(x)<br />

5<br />

4<br />

9<br />

Om de gemiddelde verandering van de functiewaarden in het interval [1, 2] te<br />

zoeken, berekenen we de toename van f(x) per eenheid in het interval [1, 2].<br />

f(x) 12 7 5<br />

We vinden: 1 5.<br />

x 2 1<br />

De gemiddelde verandering van de functiewaarden in het interval [2, 4] is<br />

gelijk aan<br />

f(x) 16 12 4<br />

2 2.<br />

x 4 2<br />

De gemiddelde verandering van de functiewaarden in het interval [4, 7] is<br />

gelijk aan<br />

f(x) 7 16 9<br />

3.<br />

x 7 4 3<br />

88


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

We bekijken nu de grafische betekenis y<br />

van deze resultaten.<br />

16<br />

(4, 16) 3<br />

–<br />

14<br />

f(x) 12 7 5 4<br />

Het getal 1<br />

(2, 12)<br />

5 12<br />

x 2 1<br />

2<br />

10<br />

is de richtingscoëfficiënt van de<br />

5<br />

8<br />

verbindingslijn van de punten (1, 7) (1, 7)<br />

6 1<br />

en (2, 12).<br />

9<br />

(7, 7)<br />

–<br />

4<br />

f(x) 16 12 4 y f(x)<br />

Het getal 2 2 2<br />

x 4 2<br />

x<br />

is de richtingscoëfficiënt van de<br />

verbindingslijn van de punten (2, 12)<br />

en (4, 16).<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8<br />

–<br />

f(x) 7 16 9<br />

Het getal 3 is de richtingscoëfficiënt van de<br />

x 7 4 3<br />

verbindingslijn van de punten (4, 16) en (7, 7).<br />

• Algemeen<br />

– De gemiddelde verandering van<br />

een functie f over het interval [a, b]<br />

is gelijk aan:<br />

de verandering van f(x) over [a, b]<br />

<br />

de verandering van x over [a, b]<br />

<br />

f(x)<br />

x<br />

<br />

f(b) f(a)<br />

b a<br />

y<br />

f(b)<br />

0<br />

– Een ander woord voor verandering<br />

is differentie.<br />

x en f(x) zijn dus de differenties van x, resp. f(x).<br />

f(a)<br />

f(<br />

x)<br />

noemen we het differentiequotiënt.<br />

x<br />

(a, f(a))<br />

a<br />

(b, f(b))<br />

y f(x)<br />

∆x<br />

∆f(x)<br />

b<br />

x<br />

– De gemiddelde verandering of het differentiequotiënt van f over het<br />

interval [a, b] is gelijk aan de richtingscoëfficiënt van de verbindingslijn van<br />

de punten (a, f(a)) en (b, f(b)).<br />

We spreken ook over de gemiddelde helling van de grafiek in het interval<br />

[a, b].<br />

5<br />

Bereken de gemiddelde verandering van de volgende functies over het interval<br />

[1, 4].<br />

1 f(x) x 2 3 f(x) x<br />

1 <br />

2 f(x) x 3 4 f(x) x <br />

89


3<br />

3.2 Gemiddelde verandering over een interval – Differentiequotiënt<br />

6<br />

De tabel hieronder geeft een schatting van de bevolking in Europa tussen 400 v.C.<br />

en 1500 n.C.<br />

jaar<br />

400<br />

0<br />

200<br />

700<br />

1 000<br />

1 100<br />

1 200<br />

1 300<br />

1 400<br />

1 500<br />

bevolking<br />

in miljoenen<br />

23<br />

37<br />

67<br />

27<br />

42<br />

48<br />

61<br />

73<br />

45<br />

69<br />

De gemiddelde verandering van de bevolking in het tijdsinterval [400, 0] is gelijk<br />

aan:<br />

verandering van de bevolking<br />

<br />

verandering van de tijd<br />

<br />

14<br />

<br />

400<br />

0,035.<br />

De bevolking nam dus gemiddeld toe met 0,035 miljoen of 350 000 mensen per jaar.<br />

Er zijn twee periodes waarin de Europese bevolking daalde:<br />

• de periode tussen 200 en 700: ondergang van het Romeinse Rijk, volksverhuizingen,<br />

oorlogen ten tijde van de Merovingers, ...<br />

• de periode tussen 1300 en 1400, d.i. de “waanzinnige” 14de eeuw: 100-jarige<br />

oorlog, pest, ...<br />

Tijdens welke van die twee periodes daalde de bevolking het snelst<br />

7<br />

Een van de lastigste beklimmingen uit de Tour de France is ongetwijfeld deze van<br />

de Mont Ventoux. Hieronder vind je een schema van deze beklimming.<br />

plaats<br />

Bédoin<br />

Saint-Estève<br />

Le Chalet Reynard<br />

top Ventoux<br />

horizontale afgelegde<br />

weg (in km)<br />

0<br />

5,5<br />

15<br />

21<br />

hoogte (in m)<br />

275<br />

500<br />

1 419<br />

1 909<br />

1 Bereken de gemiddelde verandering van de hoogte over elk traject in m/km,<br />

in km/km en in %.<br />

2 Welk traject is gemiddeld het meest steile<br />

3 Bepaal de gemiddelde verandering van de hoogte over de totale beklimming<br />

in m/km, in km/km en in %.<br />

8<br />

Christine is met haar auto gestopt voor een verkeerslicht. Als het licht op groen<br />

slaat, trekt ze de auto gedurende 30 seconden op vanuit stilstand.<br />

De afgelegde weg s (in m) is een functie van de tijd t (in s). Het voorschrift is<br />

s(t) 0,6t 2 .<br />

1 Maak een tabel van s(t) voor t gaande van 0 tot 30 seconden met stappen van<br />

5 seconden.<br />

2 Bereken de gemiddelde snelheid, d.i. de gemiddelde verandering van de<br />

afgelegde weg, over het tijdsinterval [10, 20] en over het tijdsinterval [20, 25] in<br />

m/s en in km/u.<br />

90


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

3.3 Ogenblikkelijke verandering in een punt – Afgeleide<br />

9<br />

Gegeven is de functie f(x) x 3 7x 2 14x 3. We willen weten of de functie stijgt<br />

of daalt voor x 1.<br />

1 Bereken het differentiequotiënt over het interval [1, 3]. Is de functie stijgend of<br />

dalend over dit interval<br />

2 Plot de grafiek van de functie. Wat kun je zeggen over het stijgen of dalen voor<br />

x 1<br />

3 Hoe zouden we het interval kunnen aanpassen zó dat het differentiequotiënt<br />

wel een goed idee geeft over het stijgen of het dalen voor x 1<br />

• Het differentiequotiënt over een interval geeft de gemiddelde verandering van een<br />

functie over dit interval. Het is dus een maat voor het stijgen of dalen over het<br />

hele interval.<br />

Willen we iets te weten komen over de ogenblikkelijke verandering in een punt,<br />

dan moeten we dit interval kleiner en kleiner maken. We krijgen dan een maat<br />

voor het stijgen of dalen in een bepaald punt.<br />

• Voorbeeld<br />

Beschouwen we opnieuw de functie<br />

f(x) x 2 8x. We zoeken de<br />

ogenblikkelijke verandering van f(x)<br />

voor x 1, m.a.w. we willen een maat<br />

voor het stijgen of het dalen van de<br />

functiewaarden in het punt (1, 7).<br />

y<br />

16<br />

14<br />

12<br />

10<br />

(3, 15)<br />

8<br />

y f(x)<br />

8<br />

Een eerste schatting voor de<br />

6<br />

ogenblikkelijke verandering van f(x)<br />

4<br />

in het punt (1, 7) is de gemiddelde<br />

verandering van f(x) over het interval 2<br />

[1, 3], d.i. is de richtingscoëfficiënt van<br />

0<br />

de verbindinglijn van (1, 7) en (3, 15).<br />

f(x) 15 7 8<br />

We vinden 4.<br />

x 3 1 2<br />

Een betere schatting is de gemiddelde y<br />

verandering van f(x) over het interval 16<br />

[1, 2], d.i. de richtingscoëfficiënt van de 14<br />

verbindinglijn van (1, 7) en (2, 12).<br />

12<br />

f(x) 12 7 5<br />

We vinden: 5. 10<br />

x 2 1 1<br />

8<br />

6<br />

(1, 7)<br />

1<br />

(1, 7)<br />

2<br />

2 3 4<br />

y f(x)<br />

(2, 12)<br />

5<br />

1<br />

x<br />

4<br />

2<br />

0<br />

1<br />

2 3 4<br />

x<br />

91


3<br />

3.3 Ogenblikkelijke verandering in een punt – Afgeleide<br />

Om nog betere schattingen te<br />

bekomen, moeten we inzoomen om<br />

de koorde nog te kunnen tekenen.<br />

We merken dat de grafiek meer en<br />

meer nadert tot een rechte en dat de<br />

verbindingslijn en de grafiek<br />

praktisch samenvallen. De<br />

richtingscoëfficiënt van de rechte,<br />

waartoe we onbeperkt naderen is<br />

gelijk aan de ogenblikkelijke<br />

verandering van f(x) in het<br />

punt (1, 7).<br />

(1,001; 7,0067)<br />

(1, 7)<br />

0,001<br />

y f(x)<br />

0,0067<br />

We zoeken met de rekenmachine de gemiddelde verandering van f(x) over de<br />

intervallen [1; 1,1], [1; 1,01], [1; 1,001] en [1; 1,0001].<br />

We zien dat deze gemiddelde verandering steeds dichter tot 6 nadert. De<br />

ogenblikkelijke verandering van f(x) in het punt (1, 7) is dus gelijk aan 6.<br />

Zoomen we terug uit, dan zien we<br />

dat deze rechte de raaklijn is aan de<br />

grafiek van f in het punt (1, 7). De<br />

ogenblikkelijke verandering van f(x)<br />

in het punt (1, 7) is dus de richtingscoëfficiënt<br />

van de raaklijn t aan de<br />

grafiek van f in het punt (1, 7).<br />

y<br />

16<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

(1, 7)<br />

t<br />

y f(x)<br />

4<br />

2<br />

0<br />

1<br />

2 3 4<br />

x<br />

92


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

• Ogenblikkelijke verandering van een functie en afgeleide<br />

– Om de ogenblikkelijke verandering van een functie f voor x a te<br />

bepalen, gaan we als volgt te werk:<br />

1 We bepalen de gemiddelde verandering over een interval [a, b]. Deze is<br />

gelijk aan f(<br />

<br />

x)<br />

x<br />

f(b ) f(a)<br />

b .<br />

a<br />

2 We laten de lengte van dit interval [a, b], d.i. x, onbeperkt tot 0 naderen.<br />

– De ogenblikkelijke verandering van een functie f voor x a noemen we de<br />

afgeleide van f voor x a.<br />

We noteren deze afgeleide als f’(a).<br />

• Afgeleide als limiet<br />

– We hebben: als x onbeperkt nadert tot 0, dan nadert f( x)<br />

onbeperkt tot<br />

x<br />

de afgeleide f’(a),<br />

en we noteren dit: als x → 0, dan f( x)<br />

→ f’(a).<br />

x<br />

– We zeggen ook: de limiet van f( x)<br />

als x tot 0 nadert is de afgeleide f’(a),<br />

x<br />

en we noteren dit lim f( x)<br />

f’(a).<br />

x → 0 x<br />

De afgeleide is dus de limiet van het differentiequotiënt.<br />

• Grafische betekenis van de afgeleide<br />

Grafisch vinden we de afgeleide van een functie f voor x a als volgt:<br />

1 We bepalen de gemiddelde helling van<br />

de grafiek van f over een interval [a, b].<br />

Deze is gelijk aan de richtingscoëfficiënt<br />

van de verbindingslijn van<br />

de punten (a, f(a)) en (b, f(b)).<br />

y<br />

f(b)<br />

(b, f(b))<br />

∆y<br />

y f(x)<br />

f(a)<br />

0<br />

(a, f(a))<br />

a<br />

∆x<br />

b<br />

x<br />

2 We zoomen in rond het punt (a, f(a)). De<br />

grafiek van f en de verbindingslijn naderen<br />

tot elkaar. De richtingscoëfficiënt van deze<br />

rechte, waar we onbeperkt toe naderen, is de<br />

afgeleide van f voor x a.<br />

(a, f(a))<br />

y f(x)<br />

93


3<br />

3.3 Ogenblikkelijke verandering in een punt – Afgeleide<br />

3 Wanneer we terug uitzoomen, zien we<br />

dat deze rechte de raaklijn is aan de<br />

grafiek van f in (a, f(a)). De afgeleide<br />

van f voor x a of de helling van de<br />

grafiek in het punt (a, f(a)) is dus de<br />

richtingscoëfficiënt van de raaklijn t aan<br />

de grafiek van f in het punt (a, f(a)).<br />

y<br />

f(b)<br />

f(a)<br />

0<br />

(a, f(a))<br />

a<br />

(b, f(b))<br />

b<br />

y f(x)<br />

x<br />

t<br />

De grafische betekenis van de afgeleide van een functie f voor x a is de<br />

richtingscoëfficiënt van de raaklijn aan de grafiek van f in het punt (a, f(a)).<br />

• Afgeleide en het verloop van een functie<br />

De afgeleide geeft ons een maat voor het stijgen of het dalen van een functie<br />

voor x a.<br />

Is f’(a) 0, dan is de richtingscoëfficiënt van de raaklijn positief. De functie is<br />

dan stijgend voor x a.<br />

Is f’(a) 0, dan is de richtingscoëfficiënt van de raaklijn negatief. De functie is<br />

dan dalend voor x a.<br />

Is f’(a) 0, dan is de richtingscoëfficiënt van de raaklijn gelijk aan 0. De<br />

raaklijn is dan evenwijdig met de x-as. De functie is dan noch stijgend, noch<br />

dalend voor x a.<br />

• Berekening van afgeleiden d.m.v. de rekenmachine<br />

Voorbeeld 1: bepaal de afgeleide van de functie f(x) x 2 voor x 2.<br />

– Benadering met de rekenmachine<br />

We berekenen het differentiequotiënt, enerzijds over de intervallen<br />

[2; 1,9], [2; 1,99], [2; 1,999] en [2; 1,999 9] en anderzijds over<br />

de intervallen [2,1; 2], [2,01; 2], [2,001; 2] en [2,000 1; 2].<br />

We vinden: f’(2) 4. De functie f is dus dalend voor x 2.<br />

94


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

– Rechtstreekse bepaling met de rekenmachine<br />

20<br />

of<br />

4 4<br />

Voorbeeld 2: bepaal de afgeleide van de functie f(x) x 2 voor x 0<br />

– Benadering met de rekenmachine<br />

We berekenen het differentiequotiënt, enerzijds over de intervallen [0; 0,1],<br />

[0; 0,01], [0; 0,001] en [0; 0,000 1] en anderzijds over de intervallen [0,1; 0],<br />

[0,01; 0], [0,001; 0] en [0,000 1; 0].<br />

5<br />

We vinden: f’(0) 0. De functie f is noch stijgend, noch dalend voor x 0.<br />

– Rechtstreekse bepaling met de rekenmachine<br />

20<br />

of<br />

4 4<br />

Voorbeeld 3: bepaal de afgeleide van de functie f(x) x 2 voor x 3<br />

– Benadering met de rekenmachine<br />

We berekenen het differentiequotiënt, enerzijds over de intervallen [3; 3,1],<br />

[3; 3,01], [3; 3,001] en [3; 3,000 1] en anderzijds over de intervallen [2,9; 3],<br />

[2,99; 3], [2,999; 3] en [2,999 9; 3].<br />

5<br />

95


3<br />

3.3 Ogenblikkelijke verandering in een punt – Afgeleide<br />

We vinden: f’(3) 6. De functie f is stijgend voor x 3.<br />

– Rechtstreekse bepaling met de rekenmachine<br />

20<br />

of<br />

4 4<br />

5<br />

• Overzicht<br />

gemiddelde verandering van f<br />

x → 0<br />

over het interval [a, b]<br />

differentiequotiënt van f over het<br />

interval [a, b]<br />

f( x)<br />

<br />

x<br />

f(b x → 0<br />

) f(a)<br />

b <br />

a<br />

richtingscoëfficiënt van de<br />

verbindingslijn van de punten<br />

(a, f(a)) en (b, f(b))<br />

maat voor het stijgen of het dalen<br />

van f over het interval [a, b]<br />

gemiddelde helling van de grafiek<br />

van f over het interval [a, b]<br />

x → 0<br />

x → 0<br />

x → 0<br />

ogenblikkelijke verandering<br />

van f voor x a<br />

afgeleide van f voor x a<br />

als x → 0, dan f( x)<br />

→ f’(a).<br />

x<br />

richtingscoëfficiënt van de<br />

raaklijn aan de grafiek van f in<br />

het punt (a, f(a))<br />

maat voor het stijgen of het<br />

dalen van f voor x a<br />

helling van de grafiek in het<br />

punt (a, f(a))<br />

• Toepassing: snelheid<br />

Een beweging wordt vaak bepaald door de afgelegde weg s te geven als functie<br />

van de tijd t.<br />

gt 2<br />

Zo geldt voor een voorwerp in vrije val: s(t) (t in seconden, s in meter).<br />

2<br />

Hierbij is g 9,81 m/s 2 10 m/s 2 , zodat we bij benadering hebben: s(t) 5t 2 .<br />

96


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

De snelheid v op het tijdstip t 0<br />

is de ogenblikkelijke<br />

verandering van s(t) voor t t 0<br />

.<br />

De snelheid v op het tijdstip t 0<br />

is dus de afgeleide<br />

van s(t) voor t t 0<br />

, of kort: v(t) s’(t).<br />

Zo is de snelheid (in m/s) van een vallend<br />

voorwerp na 4 s de afgeleide van s(t) 5t 2 voor<br />

t 4.<br />

Met de rekenmachine vinden we dat deze snelheid<br />

gelijk is aan 40 m/s of 144 km/u.<br />

• De afgeleide is een wiskundig instrument om ogenblikkelijke verandering,<br />

helling in een punt en snelheid op een bepaald moment weer te geven. De<br />

afgeleide is daarom een van de kernbegrippen van de wiskunde. De afgeleiden<br />

werden uitgevonden door twee meesterlijke breinen uit de 2de helft van de<br />

17de eeuw: de Engelsman Isaac Newton en de Duitser Gottfried Wilhelm<br />

Leibniz. Meer hierover vind je in de historieken pag. 116 en 187.<br />

10<br />

Bereken met je rekenmachine de afgeleiden van de volgende functies in de<br />

aangegeven x-waarden.<br />

Leid eruit af of de functies stijgend of dalend zijn in die punten.<br />

1 f(x) 3x 2 voor x 2 en x 5<br />

2<br />

2 f(x) voor x 1 en x 2<br />

x<br />

3 f(x) x <br />

voor x 1 en x 4<br />

11<br />

Een kabelspoor heeft de vorm van een parabool.<br />

1 3<br />

Bij deze parabool hoort het voorschrift y x 2 x.<br />

50 10<br />

Bepaal met je rekenmachine de helling in het punt P(5, 2). Zet deze helling om in %.<br />

y<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

x<br />

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />

12<br />

Christine is met haar auto gestopt voor een verkeerslicht. Als het licht op groen<br />

slaat, trekt ze de auto gedurende 30 seconden op vanuit stilstand.<br />

De afgelegde weg s (in m) is een functie van de tijd t (in s). Het voorschrift is<br />

s(t) 0,6 t 2 .<br />

Bereken met je rekenmachine de snelheid van Christine na 20 seconden in m/s en<br />

in km/h.<br />

97


3<br />

3.4 Afgeleide functies<br />

3.4 Afgeleide functies<br />

13<br />

1 Maak d.m.v. je rekenmachine een tabel met de<br />

afgeleiden van de functie f(x) x 2 voor x gelijk aan<br />

5, 4, 3, ...<br />

2 Schrijf de formule die f’(x) geeft voor een<br />

willekeurige waarde van x.<br />

• Afgeleide functie van f(x) x 2<br />

– In de vorige paragraaf bepaalden we de afgeleide van de functie f(x) x 2<br />

voor een aantal concrete waarden van x. Nu bepalen we de afgeleide voor<br />

een willekeurige waarde van x.<br />

1 We berekenen f(x):<br />

f(x) f(x x) f(x)<br />

(x x) 2 x 2<br />

x 2 2x x (x) 2 x 2<br />

2x x (x) 2 .<br />

y<br />

f(x ∆x)<br />

y x 2<br />

2 We berekenen het differentiequotiënt:<br />

∆f(x)<br />

f(<br />

x) 2x x (x) 2<br />

<br />

x<br />

x<br />

2x x.<br />

f(x)<br />

0<br />

x<br />

∆x<br />

x ∆x<br />

x<br />

3 We laten x onbeperkt tot 0 naderen:<br />

f(<br />

x)<br />

→ 2x.<br />

x<br />

De afgeleide van de functie f(x) x 2 voor een willekeurige x-waarde is<br />

dus 2x.<br />

Zo is f’(1) 2 1 2 en f’(2) 2 (2) 4.<br />

De functie f’(x) 2x noemen we de afgeleide functie van f(x).<br />

– Omdat ze voor elke x-waarde de helling of de richtingscoëfficiënt van de<br />

raaklijn in (x, f(x)) geeft, noemt men de afgeleide functie van f ook de<br />

hellingfunctie van f.<br />

De grafiek van f’ noemen we de hellinggrafiek van f. Op deze hellinggrafiek<br />

lezen we immers de helling of de richtingscoëfficiënt van de raaklijnen aan<br />

de grafiek van f af.<br />

Zo zien we op de hellinggrafiek dat f’(1) 2.<br />

98


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

De helling of de richtingscoëfficiënt<br />

van de raaklijn aan de grafiek van f<br />

voor x 1 is dus 2. f is dus stijgend<br />

voor x 1.<br />

(2, 4)<br />

1<br />

y<br />

5<br />

4<br />

y x 2<br />

Zo zien we ook op de hellinggrafiek<br />

3<br />

4<br />

dat f’(2) 4.<br />

2<br />

2<br />

De helling of de richtingscoëfficiënt<br />

(1, 1)<br />

van de raaklijn aan de grafiek van f<br />

1<br />

1<br />

voor x 2 is dus 4. f is dus dalend<br />

x<br />

y x 3<br />

voor x 2.<br />

2 1 0 1 2<br />

– Uit het tekenverloop van f’ kunnen we<br />

y<br />

het verloop van de functie f afleiden.<br />

2<br />

x<br />

0<br />

1<br />

2<br />

f'(x) 0 <br />

x<br />

f(x) min <br />

2 1 0 1 2<br />

1<br />

4<br />

Voor x 0 geldt f’(x) 0. De functie f<br />

is dan dalend.<br />

2<br />

3<br />

Voor x 0 geldt f’(x) 0. De functie f<br />

is dan stijgend.<br />

Voor x 0 gaat f’(x) over van negatief<br />

naar positief.<br />

y 2x<br />

4<br />

De functie f gaat dan over van dalend naar stijgend, m.a.w. ze bereikt een<br />

minimum.<br />

• Afgeleide functie van f(x) x 3<br />

– We berekenen de afgeleide van f(x) x 3 voor een willekeurige x-waarde.<br />

1 We berekenen f(x):<br />

f(x) f(x x) f(x)<br />

(x x) 3 x 3<br />

x 3 3x 2 x 3x (x) 2 (x) 3 x 3<br />

3x 2 x 3x (x) 2 (x) 3 .<br />

y<br />

2 We berekenen het differentiequotiënt:<br />

f(x ∆x)<br />

f(<br />

x) 3x 2 x 3x (x) 2 (x) 3<br />

<br />

x<br />

x<br />

3x 2 3x x (x) 2 .<br />

f(x)<br />

∆x<br />

∆f(x)<br />

x<br />

0 x x ∆x<br />

3 We laten x onbeperkt tot 0 naderen:<br />

f(<br />

x)<br />

→ 3x 2 .<br />

x<br />

Besluit: f’(x) 3x 2 . Zo is f’(1) 3 1 2 3.<br />

99


3<br />

3.4 Afgeleide functies<br />

– Op de hellinggrafiek, d.i. de grafiek van<br />

f’(x) 3x 2 lezen we weer de helling of de<br />

richtingscoëfficiënt van de raaklijnen aan<br />

de grafiek van f af.<br />

Zo zien we op de hellinggrafiek dat f’(1) 3.<br />

De helling of de richtingscoëfficiënt van de<br />

raaklijn aan de grafiek van f voor x 1 is dus<br />

3; f is bijgevolg stijgend voor x 1.<br />

– Uit het tekenverloop van f’ leiden we het<br />

verloop van f af.<br />

x<br />

f'(x)<br />

f(x)<br />

<br />

<br />

Voor x 0 geldt f’(x) 0. De functie f is dan<br />

stijgend.<br />

Voor x 0 geldt f’(x) 0. De raaklijn aan de<br />

grafiek van f is dan evenwijdig met de x-as,<br />

maar er is geen extremum (maximum of<br />

minimum) omdat de afgeleide niet van teken<br />

verandert.<br />

0<br />

0<br />

horizontale<br />

raaklijn<br />

<br />

<br />

y<br />

8<br />

y x 3<br />

6<br />

4<br />

2 1 3<br />

x<br />

2 1 0<br />

2<br />

1 2<br />

4<br />

6<br />

8<br />

y<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

3<br />

y 3x 2<br />

2 1 0<br />

2<br />

4<br />

6<br />

8<br />

1 2<br />

x<br />

• Afgeleide functie van f(x) x<br />

y<br />

De grafiek van f is een rechte door de<br />

oorsprong met richtingscoëfficiënt 1.<br />

De grafiek heeft dus overal als helling 1.<br />

De afgeleide is dus 1 voor elke x-waarde.<br />

2<br />

1<br />

2 1 0 1<br />

1<br />

2<br />

1<br />

x<br />

Dus: f’(x) 1.<br />

y x<br />

1<br />

2<br />

• Afgeleide functie van f(x) 1<br />

De grafiek van f is een rechte evenwijdig met<br />

de x-as.<br />

De grafiek heeft dus overal als helling 0.<br />

De afgeleide is dus 0 voor elke x-waarde.<br />

Dus: f’(x) 0.<br />

y<br />

2<br />

2 1<br />

1<br />

0 1<br />

y 1<br />

2<br />

1<br />

2<br />

x<br />

100


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

• Afgeleide functie van f(x) x n<br />

We kunnen de vorige resultaten als volgt samenvatten:<br />

– als f(x) 1 x 0 , dan geldt f’(x) 0 0 x 1<br />

– als f(x) x x 1 , dan geldt f’(x) 1 1 x 0<br />

– als f(x) x 2 , dan geldt f’(x) 2x 2 x 1<br />

– als f(x) x 3 , dan geldt f’(x) 3 x 2<br />

We kunnen dit als volgt veralgemenen voor elke n Ù:<br />

Als f(x) x n , dan geldt: f’(x) nx n1 .<br />

• Algemeen<br />

– Nemen we een willekeurige functie f.<br />

De functie y f’(x), die de helling geeft van de grafiek van f in elk punt<br />

(x, f(x)), noemen we de afgeleide functie van f. Eens de afgeleide functie<br />

van een functie f bepaald is, kunnen we gemakkelijk de afgeleide voor een<br />

willekeurige waarde van x bepalen.<br />

– Omdat de afgeleide van f voor x a ook de<br />

helling of de richtingscoëfficiënt is van de<br />

raaklijn aan de grafiek van f in (a, f(a)),<br />

noemen we de afgeleide functie van f ook de<br />

hellingfunctie van f.<br />

De grafiek van de afgeleide functie noemen<br />

we de hellinggrafiek van f.<br />

Op de hellinggrafiek lezen we voor elke<br />

x-waarde de helling of de richtingscoëfficiënt<br />

af van de raaklijn aan de grafiek van f.<br />

y<br />

y f(x)<br />

b<br />

0<br />

max<br />

1<br />

c a<br />

f'(a)<br />

x<br />

– Het verloop van een functie (stijgen, dalen,<br />

extrema) kunnen we afleiden uit de tekentabel<br />

van de afgeleide functie.<br />

y<br />

<br />

x<br />

f'(x)<br />

f(x)<br />

<br />

<br />

b<br />

0<br />

min<br />

<br />

<br />

c<br />

0<br />

max<br />

<br />

<br />

y f'(x)<br />

<br />

b<br />

0 c a<br />

f'(a)<br />

<br />

x<br />

101


3<br />

3.4 Afgeleide functies<br />

• Vergelijking van de raaklijn<br />

Ook om een vergelijking van de raaklijn aan een grafiek te bepalen, maken we<br />

gebruik van afgeleide functies.<br />

Voorbeeld<br />

Bepaal een vergelijking van de raaklijn aan de grafiek van f(x) x 3 in het punt (2, 8).<br />

Uit f’(x) 3x 2 volgt: f’(2) 3 2 2 12.<br />

De raaklijn heeft als richtingscoëfficiënt 12.<br />

Een vergelijking is dus van de vorm y 12x b.<br />

Om b te bepalen, drukken we uit dat de<br />

raaklijn door het punt (2, 8) gaat.<br />

We vinden: 8 12 2 b of b 16.<br />

Een gevraagde vergelijking is dus y 12x 16.<br />

Met de rekenmachine kunnen we de raaklijn<br />

aan een grafiek tekenen en tegelijk een<br />

vergelijking bepalen.<br />

15<br />

1 4<br />

5<br />

14<br />

Bereken de afgeleide functie van de volgende functies. Bepaal daaruit het verloop<br />

(stijgen, dalen, extrema).<br />

1 f(x) x 4 2 f(x) x 5<br />

15<br />

Bepaal, zonder je rekenmachine te gebruiken, een vergelijking van de raaklijn aan<br />

de grafiek van de gegeven functies in de aangegeven punten. Controleer daarna<br />

met je rekenmachine.<br />

1 f(x) x 2 in (4, 16) en in (1, 1) 2 f(x) x 3 in (1, 1) en in , <br />

8<br />

1<br />

2<br />

1<br />

16<br />

Hiernaast vind je de grafiek van een functie f en<br />

daaronder de grafiek van f’.<br />

1 Wat is de afgeleide van f voor x 4, voor<br />

x 0 en voor x 6<br />

2 De hellingfunctie heeft als nulpunten 2 en 4.<br />

Wat betekent dit voor de grafiek van f<br />

3 In het interval [2, 4] is de hellingfunctie<br />

negatief. Wat betekent dit voor de grafiek<br />

van f<br />

y<br />

8<br />

y f(x)<br />

6<br />

4<br />

2<br />

x<br />

4 2 0<br />

2<br />

2 4 6<br />

4<br />

6<br />

8<br />

y<br />

8<br />

y f'(x)<br />

4<br />

4 2 0 2 4 6<br />

x<br />

4<br />

102<br />

8


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

17<br />

Hieronder staan zes grafieken van functies. Daaronder staan de grafieken van hun<br />

hellingfuncties, maar niet in de goede volgorde. Zoek bij elke functie de juiste<br />

hellingfunctie.<br />

1 2 3<br />

y<br />

y<br />

y<br />

1<br />

1<br />

1<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

1<br />

1<br />

4 5 6<br />

y<br />

y<br />

y<br />

1<br />

1<br />

1<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

1<br />

1<br />

a b c<br />

y<br />

y<br />

y<br />

1<br />

1<br />

1<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

1<br />

1<br />

d e f<br />

y<br />

y<br />

y<br />

1<br />

1<br />

1<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

0<br />

1<br />

x<br />

1<br />

1<br />

1<br />

103


3<br />

<strong>Opdrachten</strong><br />

OPDRACHTEN<br />

104<strong>Opdrachten</strong><br />

3.1 Toenamediagrammen<br />

EERSTE REEKS<br />

18<br />

19<br />

20<br />

Maak een toenamediagram bij de volgende functies in de gegeven intervallen en<br />

met de gegeven x.<br />

1 f(x) 2x in het interval [5, 5] met x 1.<br />

2 f(x) x 2 4x in het interval [5, 5] met x 1.<br />

1<br />

3 f(x) in het interval [1, 1] met x 0,2.<br />

x<br />

Schets een mogelijke grafiek van de functies die horen bij de volgende<br />

toenamediagrammen en waarbij f(0) gelijk is aan 0.<br />

1<br />

2<br />

4 3 2 1 0 1 2 3 4<br />

Uit de lengte van een dier kan men redelijk nauwkeurig het gewicht afleiden.<br />

lengte l (in cm)<br />

gewicht G (in kg)<br />

∆y<br />

4 3 2 1 0 1 2 3 4<br />

∆y<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

40<br />

7<br />

45<br />

8,7<br />

1 Geef de toename van het gewicht weer door een verschilrij toe te voegen aan<br />

de tabel.<br />

2 Stel de verschilrij grafisch voor in een toenamediagram.<br />

3 Welk gewicht heeft een dier met een lengte van 70 cm volgens deze tabel<br />

x<br />

x<br />

50<br />

10,6<br />

55<br />

12,7<br />

60<br />

15<br />

65<br />

17,5


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

TWEEDE REEKS<br />

21<br />

22<br />

23<br />

Hoe ziet het toenamediagram eruit bij een constante functie Bij een<br />

eerstegraadsfunctie Bij een tweedegraadsfunctie<br />

Op een spaarrekening staat € 3000, uitgezet tegen een jaarlijkse intrest van 5%.<br />

Op het einde van het jaar wordt de intrest bij het spaargeld gestort. Er wordt<br />

verder geen geld op de rekening gezet of geld afgehaald.<br />

1 Maak een tabel met het spaarbedrag b gedurende de eerste 5 jaar.<br />

2 Geef de toename van het spaarbedrag weer door een verschilrij b toe te<br />

voegen aan de tabel.<br />

3 Wat kun je zeggen over het toenemen van het spaarbedrag<br />

a De toename is constant.<br />

b De toename stijgt gelijkmatig.<br />

c De toename stijgt steeds sneller.<br />

4 Stel een voorschrift op om het spaarbedrag b (in €) te berekenen in functie van<br />

de tijd t (in jaar).<br />

Onder de daglengte l verstaan we de tijd die verloopt tussen zonsopgang en<br />

zonsondergang.<br />

Hieronder zie je een tabel die de daglengte geeft om de 30 dagen voor Ukkel<br />

tussen 22 december 2002 en 17 december 2003.<br />

datum 22 dec 21 jan 20 feb 22 mrt 21 apr 21 mei<br />

nummer dag t 0 30 60 90 120 150<br />

daglengte l (in uur)<br />

7,9<br />

8,7<br />

1 Geef de verandering l van de daglengte weer door een verschilrij toe te<br />

voegen aan de tabel.<br />

2 Stel de verschilrij grafisch voor in een toenamediagram.<br />

3 In welke periode neemt de daglengte toe Neemt de lengte gelijkmatig toe in<br />

deze periode<br />

4 In welke periode neemt de daglengte af Neemt de lengte gelijkmatig af in<br />

deze periode<br />

10,4<br />

12,3<br />

14,2<br />

15,8<br />

datum 20 jul 19 aug 18 sep 18 okt 17 nov 17 dec<br />

nummer dag t 210 240 270 300 330 360<br />

daglengte l (in uur)<br />

15,9<br />

14,4<br />

12,5<br />

10,6<br />

8,9<br />

8,0<br />

20 jun<br />

180<br />

16,5<br />

105<strong>Opdrachten</strong>


3<br />

<strong>Opdrachten</strong><br />

3.2 Gemiddelde verandering - Differentiequotiënt<br />

106<strong>Opdrachten</strong><br />

EERSTE REEKS<br />

24<br />

25<br />

26<br />

27<br />

Bereken de differentiequotiënten van de volgende functies in de intervallen [2, 4],<br />

[4, 6], [6, 8] en [8, 10]. Wat kun je daaruit besluiten over het verloop van deze<br />

functies in het interval [2, 10]<br />

a de functie stijgt gelijkmatig d de functie daalt steeds sneller<br />

b de functie daalt gelijkmatig e de functie stijgt steeds trager<br />

c de functie stijgt steeds sneller f de functie daalt steeds trager<br />

1 f 1<br />

(x) 0,5x 2 4<br />

2<br />

f 4<br />

(x) x<br />

2 f 2<br />

(x) 3x 2 5 f 5<br />

(x) x 1<br />

3 f 3<br />

(x) x 2 1 6<br />

1<br />

f 6<br />

(x) x<br />

Gegeven zijn de functies f(x) 0,5x 2 , g(x) 0,5x 2 2 en h(x) 0,5x 2 1.<br />

Bereken voor elke functie de gemiddelde verandering over het interval [1, 4]. Wat<br />

stel je vast Hoe kan je dit verklaren<br />

De volgende tabel geeft de groei van een kolonie bacteriën weer.<br />

tijd t (in dagen)<br />

aantal bacteriën N(t)<br />

1 Bereken de gemiddelde toename in de intervallen [0, 2], [2, 4], [4, 6], ..., [10, 12].<br />

2 Hoe evolueert deze gemiddelde toename<br />

TWEEDE REEKS<br />

Waar of niet waar<br />

0<br />

50<br />

2<br />

85<br />

1 Als een functie in elk punt van een interval stijgend is, dan is het differentiequotiënt<br />

van die functie over dit interval positief.<br />

2 Als het differentiequotiënt van een functie over een interval positief is, dan is<br />

die functie stijgend in elk punt van dit interval.<br />

3 Als een functie constant is in een interval, dan is het differentiequotiënt van die<br />

functie over dit interval gelijk aan 0.<br />

4 Als het differentiequotiënt van een functie over een interval gelijk is aan 0, dan<br />

is die functie constant in dit interval.<br />

4<br />

145<br />

6<br />

245<br />

8<br />

420<br />

10<br />

700<br />

12<br />

1200


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

28<br />

29<br />

Gegeven zijn de functies f(x) x 3 , g(x) 2x 3 en h(x) 0,25x 3 . Bereken voor elke<br />

functie de gemiddelde verandering over het interval [2, 4]. Wat stel je vast<br />

Hoe kan je dit verklaren<br />

Hieronder zie je de tijden van de twee beste renners in een tijdrit over 55 km in de<br />

Tour de France.<br />

Renner A:<br />

tijd t (in min)<br />

0<br />

32<br />

74<br />

afstand s (in km)<br />

0<br />

25<br />

55<br />

Renner B:<br />

1 Wie won de tijdrit<br />

2 Vergelijk de gemiddelde snelheid (in km/h) van de beide renners over de<br />

eerste 25 km, over de laatste 30 km en over de hele tijdrit.<br />

3.3 Verandering in een punt - Afgeleide<br />

EERSTE REEKS<br />

30<br />

tijd t (in min)<br />

afstand s (in km)<br />

0<br />

0<br />

De onderstaande functies zijn gegeven door hun grafiek. In sommige gevallen is<br />

ook de raaklijn t aan de grafiek getekend. Bepaal telkens de afgeleide van de<br />

functie voor x 2.<br />

1 2 3<br />

y<br />

y<br />

y f(x) y<br />

5<br />

5<br />

6<br />

4<br />

4<br />

5<br />

4<br />

3<br />

3 y f(x)<br />

y f(x)<br />

3<br />

2<br />

2<br />

2<br />

1<br />

1<br />

1<br />

x<br />

x<br />

0 1 2 3 4 5<br />

0 1 2 3 4 5<br />

3 2 1 0<br />

34<br />

25<br />

72<br />

55<br />

1 2 3<br />

t<br />

x<br />

107<strong>Opdrachten</strong>


3<br />

<strong>Opdrachten</strong><br />

108<strong>Opdrachten</strong><br />

31<br />

32<br />

33<br />

34<br />

4 5 6<br />

y<br />

y<br />

y<br />

t<br />

6<br />

5<br />

5<br />

5<br />

4<br />

4<br />

4<br />

3<br />

3<br />

3<br />

t<br />

2<br />

2<br />

2<br />

y f(x)<br />

1<br />

1<br />

1<br />

x<br />

y f(x) x<br />

2 1 0 1 2 3 4<br />

0 1 2 3 4 5<br />

0<br />

Bepaal met je rekenmachine de afgeleiden van de volgende functies in de<br />

aangegeven x-waarden. Leid eruit af of de functies daar stijgend of dalend zijn.<br />

1<br />

1 f(x) x 2 2x voor x 2 3 f(x) voor x 1<br />

x 1<br />

2 f(x) x 4 voor x 0 4 f(x) x 1 voor x 9<br />

TWEEDE REEKS<br />

Bij de volgende bewegingen wordt de afgelegde weg (in m) gegeven als functie<br />

van de tijd (in s).<br />

Bepaal de snelheid in m/s na 1 seconde, na 4 seconden en na 10 seconden.<br />

1 s(t) 0,15 t 2 2 s(t) t t 2<br />

y f(x)<br />

1 2 3 4 5<br />

1<br />

Teken telkens een grafiek die in P(2, 3) een helling heeft gelijk aan 1, 1, 2 en .<br />

2<br />

x


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

s in km<br />

10<br />

0 5 10 15<br />

t in min<br />

Bij het buitenrijden van de stad heeft Marleen veel tijd verloren. Zodra zij buiten het<br />

centrum komt duwt zij het gaspedaal dan ook duchtig in. Even buiten de stad wordt zij<br />

echter aangehouden door agent Steven. Die wijst haar op de borden met snelheidsbeperking:<br />

maximum 60 km/h. Marleen beweert dat het onmogelijk is dat zij te snel reed. “Ik<br />

heb in het afgelopen kwartier slechts 10 km afgelegd”, zegt ze, “dat is dus 40 km/h”.<br />

1 Welke twee snelheden verwart Marleen<br />

2 Hierboven vind je een grafiek van de afgelegde weg van Marleen (in km) in<br />

functie van de tijd (in min). Hoe snel reed Marleen ongeveer toen agent Steven<br />

haar aanhield<br />

109<strong>Opdrachten</strong>


3<br />

<strong>Opdrachten</strong><br />

3.4 Afgeleide functies<br />

110<strong>Opdrachten</strong><br />

EERSTE REEKS<br />

35<br />

36<br />

37<br />

38<br />

Bepaal de afgeleide functie van de volgende functies:<br />

1 f(x) x 5 4 f(x) 30<br />

2 f(x) x 8 5 f(x) x t<br />

3 f(x) x 2000 6 f(x) x n1<br />

Bepaal, zonder je rekenmachine te gebruiken, een vergelijking van de raaklijn aan<br />

de grafiek van de gegeven functies in de aangegeven punten. Controleer daarna<br />

met je rekenmachine.<br />

1<br />

1 f(x) x 2 in (2 , f (2)) en in , f 1 2<br />

2 <br />

2 f(x) x 3 in (1 , f (1)) en in , f <br />

Hiernaast vind je de grafiek van een functie f<br />

en daaronder de grafiek van f‘.<br />

1 Wat is de afgeleide van f voor x 4,<br />

voor x 1 en voor x 3<br />

2 De hellingfunctie heeft als nulpunten 3,<br />

1 en 5.<br />

Wat betekent dit voor de grafiek van f<br />

3 In het interval [3, 1] is de hellingfunctie<br />

positief.<br />

Wat betekent dit voor de grafiek van f<br />

4 In het interval [1, 5] is de hellingfunctie<br />

negatief.<br />

Wat betekent dit voor de grafiek van f<br />

Teken een hellinggrafiek bij de volgende functies.<br />

1 y<br />

2<br />

4<br />

2<br />

x<br />

4 2 0 2 4<br />

2<br />

4<br />

y f(x)<br />

2 <br />

3<br />

2 <br />

3<br />

54321<br />

54321<br />

y<br />

4<br />

2<br />

4 2 0 2 4<br />

2<br />

4<br />

y<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

2<br />

4<br />

6<br />

8<br />

y<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

2<br />

4<br />

6<br />

8<br />

0 1 2 3 4 5 6 7<br />

0 1 2 3 4 5 6 7<br />

y f(x)<br />

x<br />

y f(x)<br />

y f'(x)<br />

x<br />

x


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

3 y<br />

4<br />

3<br />

1<br />

x<br />

3 1<br />

1<br />

0 1 3<br />

3<br />

y f(x)<br />

y<br />

8<br />

y f(x)<br />

6<br />

4<br />

2<br />

4 2 0 2 4<br />

x<br />

TWEEDE REEKS<br />

39<br />

40<br />

41<br />

1 Onderzoek d.m.v. een tekentabel van de afgeleide het verloop (stijgen, dalen,<br />

extrema) van de functies f(x) x 4 , g(x) x 5 en h(x) x 6 .<br />

2 Veralgemeen deze resultaten voor k(x) x n met n even en n oneven.<br />

1 Bepaal een vergelijking van de raaklijn aan de grafiek van f(x) x 2 voor x a.<br />

2 Waar snijdt deze raaklijn de x-as Waar snijdt ze de y-as<br />

3 Leid hieruit een constructie af van de raaklijn aan de parabool y x 2 in een<br />

willekeurig punt.<br />

1<br />

Waar heeft de grafiek van de volgende functies als helling 1, 0, 2, 2 <br />

1 f(x) x 2 2 f(x) x 3<br />

111<strong>Opdrachten</strong>


3<br />

Herhalingsopdrachten<br />

HERHALINGSOPDRACHTEN<br />

112Herhalingsopdrachten<br />

42<br />

43<br />

44<br />

Hieronder vind je zes grafieken en zes toenamediagrammen. Zet bij elke grafiek<br />

het juiste toenamediagram.<br />

Hieronder staan vier grafieken. Maak bij elke grafiek een tekentabel van de<br />

afgeleide functie.<br />

Gegeven zijn twee tekentabellen van afgeleide functies f’. Voeg aan elke tabel een<br />

derde lijn toe, waarop je aanduidt of de functie f stijgend of dalend is.<br />

1<br />

2<br />

1<br />

gelijkmatig<br />

stijgend<br />

y<br />

x<br />

f'(x)<br />

x<br />

f'(x)<br />

y<br />

2<br />

1<br />

1<br />

1<br />

1<br />

x<br />

x<br />

x<br />

x<br />

2 1 0 1 2 2 1 0 1 2 2 1 0 1 2 2 1 0 1 2<br />

1<br />

1<br />

1<br />

1<br />

2<br />

2<br />

toenemend<br />

stijgend<br />

y<br />

1 2 3 4<br />

<br />

<br />

3<br />

0 <br />

2<br />

3<br />

afnemend<br />

stijgend<br />

y<br />

y<br />

2<br />

2<br />

0 <br />

4<br />

gelijkmatig<br />

dalend<br />

0<br />

0 <br />

1<br />

y<br />

2<br />

2<br />

0 <br />

5<br />

toenemend<br />

dalend<br />

x<br />

x<br />

x<br />

x<br />

x<br />

0 0 0 0 0 0<br />

a b c d e f<br />

y<br />

0<br />

x<br />

y<br />

y y y y y<br />

x<br />

0<br />

x 0<br />

x<br />

x 0<br />

0 0<br />

y<br />

4<br />

0 <br />

3,5<br />

6<br />

afnemend<br />

dalend<br />

y<br />

y<br />

2<br />

2<br />

0 <br />

x<br />

x


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

45<br />

Gegeven zijn drie functies f met hun hellingfuncties f’. Bepaal telkens de<br />

richtingscoëfficiënt van de raaklijn in de punten A, B, C en D aan de grafiek van f.<br />

1 2 3<br />

y y f(x)<br />

y D<br />

y<br />

A 4<br />

D<br />

4 y f(x)<br />

4<br />

y f(x)<br />

2<br />

2<br />

2<br />

B<br />

D<br />

C x<br />

B C x<br />

C<br />

x<br />

4 2 0 2 4 4 2 0 2 4 4 2 0 2 4<br />

A<br />

2<br />

2<br />

A 2<br />

B<br />

4<br />

4<br />

4<br />

4<br />

y<br />

y f'(x)<br />

2<br />

x<br />

4 2 0 2 4<br />

2<br />

4<br />

4<br />

y<br />

y f'(x)<br />

2<br />

x<br />

4 2 0 2 4<br />

2<br />

4<br />

4<br />

2<br />

y f'(x)<br />

x<br />

4 2 0 2 4<br />

2<br />

4<br />

y<br />

46<br />

47<br />

48<br />

Gegeven zijn de functie f en het punt P(a, f(a)).<br />

Bepaal, zonder je rekenmachine te gebruiken, de afgeleide van f voor x a en een<br />

vergelijking van de raaklijn in P aan de grafiek van f.<br />

Controleer daarna met je rekenmachine.<br />

1 f(x) x 3 en P (1, f(1))<br />

2 f(x) x 4 en P (2, f(2))<br />

3 f(x) x 5 en P (1, f(1))<br />

De volgende tabel geeft de evolutie van de wereldbevolking vanaf 1850.<br />

jaar<br />

aantal mensen<br />

(in miljard)<br />

Bereken de gemiddelde toename van de bevolking in miljoenen per jaar tussen<br />

1850 en 1930, 1930 en 1960, ..., 1987 en 1998. Wat stel je vast<br />

Vic wordt vanaf zijn geboorte om de 3 jaar gewogen. De tabel vind je hieronder.<br />

leeftijd (in jaren)<br />

gewicht (in kg)<br />

0<br />

3<br />

1850<br />

1<br />

3<br />

16<br />

1930<br />

2<br />

6<br />

21<br />

1960<br />

Bepaal de gemiddelde toename van het gewicht van Vic per jaar in elk<br />

leeftijdsinterval. Tijdens welke periode neemt het gewicht van Vic het snelst toe<br />

3<br />

9<br />

28<br />

1975<br />

4<br />

12<br />

37<br />

1987<br />

15<br />

55<br />

5<br />

18<br />

66<br />

1998<br />

6<br />

21<br />

72<br />

113Herhalingsopdrachten


3<br />

Herhalingsopdrachten<br />

114Herhalingsopdrachten<br />

49<br />

50<br />

51<br />

52<br />

Hieronder vind je links vier grafieken van functies en rechts hun hellingsgrafieken.<br />

Plaats bij elke grafiek de juiste hellinggrafiek.<br />

Een wandelaar maakt een tocht van 2 uur. Hij start met een snelheid van 1 km/h.<br />

Elk kwartier laat hij zijn snelheid toenemen met 1 2 km/h.<br />

1 Teken de grafiek van de afgelegde weg s(t) (in km) als functie van de tijd t (in uur).<br />

2 Maak een toenamediagram, waarbij t gelijk is aan één kwartier.<br />

3 Bepaal de afgeleide functie in elk interval van één kwartier.<br />

4 Teken een hellinggrafiek.<br />

Een bol rolt van een hellend vlak. Het verband tussen tijd (in s) en afgelegde weg<br />

(in m) is s(t) 0,2 t 2 .<br />

1 Bereken de gemiddelde snelheid in de tijdsintervallen [1,5; 2], [1,5; 1,6],<br />

[1,5; 1,51] en [1,5; 1,501].<br />

2 Bepaal de snelheid in m/s voor t 1,5.<br />

Een trein vertrekt vanuit stilstand en versnelt eenparig gedurende 20 s. Na die 20 s<br />

is de snelheid 40 m/s (144 km/h). Je ziet hieronder de grafieken van de afgelegde<br />

weg en van de snelheid.<br />

s (in m)<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

0<br />

I<br />

y<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

x<br />

4 3 2 1 0 1 2 3 4<br />

1<br />

III<br />

2<br />

3<br />

4<br />

IV<br />

5 10 15 20<br />

II<br />

t (in s)<br />

a b<br />

4<br />

c d<br />

3<br />

v (in m/s)<br />

40<br />

Hoe zouden de grafieken er hebben uitgezien als de trein dezelfde afstand in<br />

dezelfde tijd tegen een constante snelheid had afgelegd<br />

35<br />

30<br />

25<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

y<br />

2<br />

1<br />

x<br />

4 3 2 1 0 1 2 3 4<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5 10 15 20<br />

t (in s)


Veranderingen en afgeleiden<br />

3<br />

53<br />

De volgende grafiek toont de valweg s (in meter) van een parachutist als functie<br />

van de tijd t (in seconden). De parachutist is uit een helikopter gesprongen op een<br />

hoogte van 3200 meter.<br />

Gedurende 20 seconden is de beweging versneld,<br />

maar dan wordt de snelheid constant omwille<br />

van de luchtweerstand. Bij het openen van de<br />

parachute neemt de luchtweerstand plotseling<br />

toe, zodat de snelheid sterk daalt. De parachutist<br />

valt nu terug met een constante snelheid,<br />

waarmee hij ook zal landen.<br />

s (in m)<br />

3000<br />

2500<br />

2000<br />

1500<br />

1000<br />

500<br />

0<br />

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220<br />

t (in s)<br />

1 Na hoeveel tijd opent de parachutist zijn valscherm Op welke hoogte bevindt<br />

hij zich dan<br />

2 Welke constante snelheid (in km/h) heeft de parachutist tijdens de vrije val<br />

3 Met welke snelheid (in km/h) komt de parachutist op de grond terecht<br />

115Herhalingsopdrachten


Isaac Newton<br />

HISTORIEK<br />

1642 Voortijdig geboren op Kerstdag in het Engelse dorpje<br />

Woolsthorpe (Lincolnshire).<br />

Zijn vader, een gegoede landbouwer, sterft vóór de geboorte<br />

van zijn zoon. Isaac heeft weinig belangstelling voor<br />

schoolwerk, maar is erg creatief in het knutselen van allerlei<br />

speelgoed: vliegers, zonnewijzers, graanmolentjes enz.<br />

1661 Onder invloed van zijn oom, zelf oud-student van Cambridge,<br />

gaat hij studeren aan het Trinity College van de befaamde<br />

universiteit. Hij betaalt zijn onkosten door het opknappen van<br />

allerlei klusjes.<br />

Wiskunde krijgt hij van Isaac Barrow, naast wiskundige ook<br />

een zeer begaafd theoloog.<br />

1665 De builenpest woedt over Engeland. De universiteit wordt gesloten. Newton keert terug<br />

naar de ouderlijke boerderij. Tijdens deze periode ontwikkelt hij zijn belangrijkste<br />

ontdekkingen: de binomiaalformule (1) , de theorie der afgeleiden, de wet van de<br />

zwaartekracht, de samenstelling van het licht.<br />

1667 Hij keert terug naar Cambridge en houdt zich bezig met optisch onderzoek.<br />

1669 Barrow geeft zijn ambt als hoogleraar op ten voordele van zijn 27 jarige leerling Newton.<br />

De publicatie van zijn bevindingen i.v.m. optica, ten gerieve van de Royal Society, bezorgen<br />

hem niet alleen bewondering maar ook afgunst en dwaze kritiek. Deze pijnlijke ervaring<br />

verklaart zijn latere aarzelingen tot publiceren.<br />

1687 Het is slechts op sterk aandringen van zijn vriend, de astronoom Halley, dat Newton<br />

toelating geeft tot publicatie van zijn voornaamste werk: “Philosophiae naturalis principia<br />

Mathematica”, waarin hij zijn visie op de werking van ons zonnestelsel op wiskundige basis<br />

verklaart.<br />

Zijn meeste andere werken worden pas na zijn dood uitgegeven.<br />

1689 Hij wordt verkozen om de universiteit van Cambridge te vertegenwoordigen in het<br />

Parlement.<br />

1696 Hij krijgt een betrekking aan de Munt, waarvan hij later directeur benoemd wordt.<br />

1703 Wordt tot voorzitter van de Royal Society gekozen en wordt tot aan zijn dood jaarlijks<br />

herverkozen.<br />

1705 Hij wordt opgenomen in de ridderorde.<br />

1727 Op 20 maart sterft Sir Isaac Newton en wordt begraven in Westminster Abbey.<br />

(1)<br />

De binomiaalformule is de formule om (a b) n uit te werken, waarbij n een willekeurig reëel getal<br />

is.<br />

116

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!