Türev

Vikipedi, özgür ansiklopedi

Diğer sayı kümeleri üzerindeki fonksiyonlar için genellenmiş olmasına rağmen öncelikle reel değerli, yani reel sayılardan reel sayılara giden tek değişkenli fonksiyonlar için tanımlanmış, kabaca bir fonksiyonun grafiğine çizilen teğetin eğimini hesaplama tekniğidir. Bu türden bir f fonksiyonunun a noktasındaki türevi

$\lim_{h\rightarrow 0}\frac{f(a+h)-f(a)}{h}$

limiti olarak tanımlanır. Bu limitin temsil ettiği oran aşağıdaki grafikte gösterilmiştir.

Yukarıdaki grafikte h değeri sıfıra yaklaştıkça, d doğrusu da y=f(a) eğrisine (a,f(a)) noktasındaki teğete yaklaşır. Burada

$\frac{f(a+h)-f(a)}{h}$

ifadesinin de d doğrusunun eğimini verdiğine dikkat etmek gerekir.

Konu başlıkları

1 Türev Alma
2 Örnekler
- 2.1 Türevlenebilir Fonksiyonlar ve Türevleri
- 2.2 Türevlenebilir Olmayan Fonksiyonlar
3 Temel Teoremler
4 Genellemeler
5 Türevin Uygulamaları
6 Çarpım ve Bölüm Fonksiyonlarının Türevi

[değiştir] Türev Alma

Türevlenebilir bir f fonksiyonu için her a noktasındaki değeri f fonksiyonun a noktasındaki türevi olan fonksiyona f fonksiyonun türevi denir ve bu fonksiyon f' sembolüyle gösterilir. Ayrıca

$\frac{d}{dx}f(x)=f'(x)$

formülü de bu durumu ifade etmek için kullanılır.

[değiştir] Örnekler

[değiştir] Türevlenebilir Fonksiyonlar ve Türevleri

Herhangi bir sıfırdan farklı n reel sayısı için $f (x) = x n$ fonksiyonu,

$\frac{d}{dx}x^n=nx^{n-1}$

Bu eşitlik Binom Teoremi'nin bir sonucudur. (Bu formul yalnızca reel sayilarda kullanılır ! )

sin(x) ve cos(x) trigonometrik fonksiyonları,

$\frac{d}{dx}\sin(x)=\cos(x) \frac{d}{dx}\cos(x)=-\sin(x)$

$e x$ fonksiyonu,

$\frac{d}{dx}e^x=e^x$

[değiştir] Türevlenebilir Olmayan Fonksiyonlar

Mutlak değer fonksiyonu 0 noktasında türevli değildir. Nedeni, 0'da türevi tanımlayan

$\lim_{h\rightarrow 0}\frac{|0+h|-|0|}{h}$

limitinin bulunamamasıdır. Diğer her noktada türevlidir.

$\sqrt[3]{x}$ fonksiyonu da 0'da türevli olmayıp başka her yerde türevli olan bir fonksiyondur. Bu fonksiyonun 0'da türevlenebilir olmayışının nedeni

$\lim_{h\rightarrow 0}\frac{\sqrt[3]{0+h}-\sqrt[3]{0}}{h}$

limitinin $\infty$ , yani sonsuz olmasıdır. Dolayısıyla mutlak değer fonksiyonunun grafiği 0 noktasında kırıkken, $\sqrt[3]{x}$ fonksiyonunun grafiği 0'da da kırılmasızdır.

[değiştir] Temel Teoremler

Çok karmaşık görünümlü fonksiyonların da türevlerini almamızı kolaylaştıracak teknikler (teoremler) mevcuttur.

(f + g)'(a) = f'(a)+ g'(cf)'(a) = cf'(a),

(fg)'(a) = f'(a)g(a) + g'(a)f(a) (Çarpım Kuralı olarak bilinir),

(f o g)'(a) = f'(g(a)) x g'(a) (Zincir kuralı olarak bilinir).

(f/g)'(a) = [f'(a)g(a) - g'(a)f(a)]/g²(a) (Fark Kuralı),

Daha fazla bilgi için Türev alma kuralları maddesine bakınız.

[değiştir] Genellemeler

Türev alma operasyonunu birden çok kez uygulamak mümkündür. Eğer f' , f fonksiyonunun türeviyse ve de f", f' fonksiyonunun türeviyse o zaman f" fonksiyonuna f fonksiyonunun ikinci türevi denir. Daha yüksek dereceden türevler de benzer şekilde tanımlanır.

Türevi alınan f fonksiyonunun reel değerli olması şart değildir. Mesela f Karmaşık Sayılar veya p-sel Sayılar üzerinde tanımlı bir fonksiyon olabileceği gibi aldığı değerleri de reel sayılar dışındaki uygun bir kümeden (mesela gene karmaşık sayılar kümesi olabilir) alıyor olabilir.

Tek değişkenli olmayan fonksiyonların da türevlerinden bahsetmek mümkündür, ancak önce yukardaki limitli tanımı ve teğet doğrusu argümanını bu duruma uyarlamak gereklidir. Bu konu Kısmi Türev makalesinde bulunabilir.

[değiştir] Türevin Uygulamaları

f fonksiyonunun a noktasında türevi, f'nin grafiğine a noktasında çizilen teğetin eğimini verdiğinden bir fonksiyonun birinci ve ikinci türevlerine bakarak o fonksiyonun grafiğinin davranışları hakkında grafiği kaba taslak çizmemize yetecek kadar bilgi edinmemiz mümkündür.

Hesabın Temel Teoremi'ne göre türev almakla integral almak, birbirlerinin tersi olan iki operasyondur.

Taylor Açılımları, bir fonksiyonun bir noktadaki ilk birkaç dereceden türevini kullanarak o fonksiyona yakın bir polinom ifadeli fonksiyon bulmamıza yararlar. Çoğu zaman polinom ifadeli olmayan bir fonksiyonun bir noktadaki tam değerini bulmak sonsuz sayıda işlem gerektirdiğinden buna karşılık polinom değerli fonksiyonların deşerini hesaplamak sonlu bir işlem olduğundan bu açılımlar ve türev kavramı vazgeçilmezdir.

Yaygın doğa felsefesi görüşüne göre, doğada gerçekleşen fiziksel olayların tümü sürekli yumşak geçişlidir. Tıpkı buzluktan çıkardığımız bir buzun aniden değil de yavaş yavaş erimesinde olduğu gibi. Dolayısıyla fiziksel olayları tarif etmekte kullanılan fonksiyonların hemen hepsinin türevlenebilir olması beklenir. Matematiğin Diferensiyel Denklemler dalı, doğada gözlenen verilerden bu tür fonksiyonlar çıkartma yöntemleri bulmak amacıyla geliştirilmiştir.

Matematiğin Diferensiyel Geometri ve Diferensiyel Topoloji alanları öncelikle türevlenebilir fonksiyonlar aracılığıyla tarif edilebilen geometrik yapılarla ilgilenirler.