12. Sınıf · Türev

Türev Alma Kuralları

~8 dk okumaZorluk: Orta20 çözümlü soru

Her türevi limit tanımından almak yorucu olurdu. Neyse ki birkaç kural öğrenerek polinom, kesir ve bileşke fonksiyonların türevini saniyeler içinde alabiliriz. Bu derste üs (kuvvet) kuralını, sabitle çarpım, toplam-fark, çarpım, bölüm ve zincir kuralını öğreneceğiz. Bunlar türevin tüm uygulamalarının temelidir; bol örnek ve "Sıra Sende" alıştırmalarıyla pekiştireceğiz.

1. Sabit ve Üs (Kuvvet) Kuralı

Sabit bir fonksiyonun türevi sıfırdır; bir kuvvet fonksiyonunun türevinde üs öne iner, kalan üs bir azalır:

\big(c\big)'=0 \qquad\qquad \big(x^{n}\big)'=n\,x^{\,n-1}

Bu kural her gerçek n için geçerlidir; örneğin (x)'=1, (x^2)'=2x, \left(\sqrt{x}\right)'=\left(x^{1/2}\right)'=\dfrac{1}{2}x^{-1/2}=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}.

Örnek
Soru

f(x)=x^5 ve g(x)=x^{-3} fonksiyonlarının türevlerini bulunuz.

  1. f'(x)=5x^{5-1}=5x^4.
  2. g'(x)=-3x^{-3-1}=-3x^{-4}=-\dfrac{3}{x^4}.
Sonuç: f'(x)=5x^4, \;g'(x)=-\dfrac{3}{x^4}.

2. Sabitle Çarpım, Toplam ve Fark

Bir sabit, türevin önünde sabit kalır; toplam ve farkın türevi, terimlerin türevlerinin toplamı/farkıdır:

\big(c\cdot f\big)'=c\cdot f' \qquad\qquad \big(f\pm g\big)'=f'\pm g'

Böylece her polinomun türevini terim terim alabiliriz.

Örnek
Soru

f(x)=4x^3-2x^2+7x-9 fonksiyonunun türevini bulunuz.

  1. Terim terim: (4x^3)'=12x^2, (2x^2)'=4x, (7x)'=7, (9)'=0.
  2. Birleştir: f'(x)=12x^2-4x+7.
Sonuç: f'(x)=12x^2-4x+7.

3. Çarpım Kuralı

İki fonksiyonun çarpımının türevi, "birinin türevi çarpı diğeri, artı diğerinin türevi çarpı birincisi" biçimindedir:

\big(f\cdot g\big)'=f'\,g+f\,g'

Dikkat: (f\cdot g)'\neq f'\cdot g'. Çarpımın türevi, türevlerin çarpımı değildir.

Örnek
Soru

y=(x^2+1)(3x-2) fonksiyonunun türevini çarpım kuralıyla bulunuz.

f=x^2+1, g=3x-2 al; f'=2x, g'=3. Sonra f'g+fg' formülüne yerleştir.

  1. f=x^2+1\Rightarrow f'=2x; \;g=3x-2\Rightarrow g'=3.
  2. Formül: y'=f'g+fg'=2x(3x-2)+(x^2+1)\cdot 3.
  3. Aç: 6x^2-4x+3x^2+3=9x^2-4x+3.
Sonuç: y'=9x^2-4x+3.

4. Bölüm Kuralı

İki fonksiyonun bölümünün türevi:

\left(\dfrac{f}{g}\right)'=\dfrac{f'\,g-f\,g'}{g^2}

Payda kareye gider; paydaki çıkarmanın sırası önemlidir (f'g önce gelir).

Örnek
Soru

y=\dfrac{2x+1}{x-3} fonksiyonunun türevini bulunuz.

f=2x+1, g=x-3; f'=2, g'=1. Pay f'g-fg', payda g^2=(x-3)^2 olur.

  1. f=2x+1\Rightarrow f'=2; \;g=x-3\Rightarrow g'=1.
  2. Pay: f'g-fg'=2(x-3)-(2x+1)\cdot 1=2x-6-2x-1=-7.
  3. Payda: g^2=(x-3)^2.
  4. Sonuç: y'=\dfrac{-7}{(x-3)^2}.
Sonuç: y'=\dfrac{-7}{(x-3)^2}.

5. Zincir Kuralı (Bileşke Fonksiyon)

Bir fonksiyonun içinde başka bir fonksiyon varsa (y=f\big(g(x)\big)), dışın türevi çarpı için türevi alınır:

\Big(f\big(g(x)\big)\Big)'=f'\big(g(x)\big)\cdot g'(x)

Örneğin \big(g(x)^n\big)'=n\,g(x)^{n-1}\cdot g'(x). "Önce dış kabuğu türetip içi olduğu gibi bırak, sonra için türeviyle çarp" diye düşün.

xy13(0,3)T(2, −1)x = 2
Şekil 1 — y=x^2-4x+3 parabolü. Türevi y'=2x-4 olup tepe noktası T(2,-1)'de y'=0 (yatay teğet). Tepenin solunda y'<0 (azalan), sağında y'>0 (artan) olması, türevin grafik davranışını nasıl okuduğunu gösterir.
Örnek
Soru

y=(3x+1)^4 fonksiyonunun türevini zincir kuralıyla bulunuz.

Dış fonksiyon u^4, iç fonksiyon u=3x+1. Dışın türevi 4u^3, için türevi 3.

  1. İç: u=3x+1, u'=3. Dış: u^4, türevi 4u^3.
  2. Zincir: y'=4(3x+1)^3\cdot 3=12(3x+1)^3.
Sonuç: y'=12(3x+1)^3.

Çözümlü Örnekler

Örnek
Soru

f(x)=x^4-5x^2+6 fonksiyonunun türevini ve f'(1) değerini bulunuz.

  1. Türev: f'(x)=4x^3-10x.
  2. x=1: f'(1)=4-10=-6.
Sonuç: f'(x)=4x^3-10x, \;f'(1)=-6.
Örnek
Soru

f(x)=\sqrt{x}+\dfrac{1}{x} fonksiyonunun türevini bulunuz.

Üslü yaz: \sqrt{x}=x^{1/2}, \dfrac{1}{x}=x^{-1}. Sonra her terime üs kuralını uygula.

  1. Üslü biçim: f(x)=x^{1/2}+x^{-1}.
  2. Türev: f'(x)=\dfrac{1}{2}x^{-1/2}+(-1)x^{-2}=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}-\dfrac{1}{x^2}.
Sonuç: f'(x)=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}-\dfrac{1}{x^2}.
Örnek
Soru

y=x^2(x^3-1) fonksiyonunun türevini çarpım kuralıyla bulunuz.

  1. f=x^2\Rightarrow f'=2x; \;g=x^3-1\Rightarrow g'=3x^2.
  2. y'=f'g+fg'=2x(x^3-1)+x^2\cdot 3x^2.
  3. Aç: 2x^4-2x+3x^4=5x^4-2x.
Sonuç: y'=5x^4-2x.
Örnek
Soru

y=\dfrac{x^2}{x+1} fonksiyonunun türevini bulunuz.

  1. f=x^2\Rightarrow f'=2x; \;g=x+1\Rightarrow g'=1.
  2. Pay: f'g-fg'=2x(x+1)-x^2\cdot 1=2x^2+2x-x^2=x^2+2x.
  3. Sonuç: y'=\dfrac{x^2+2x}{(x+1)^2}=\dfrac{x(x+2)}{(x+1)^2}.
Sonuç: y'=\dfrac{x^2+2x}{(x+1)^2}.
Örnek
Soru

y=\sqrt{x^2+9} fonksiyonunun türevini zincir kuralıyla bulunuz.

Dış fonksiyon \sqrt{u}, türevi \dfrac{1}{2\sqrt{u}}; iç u=x^2+9, türevi 2x.

  1. İç: u=x^2+9, u'=2x. Dış: \sqrt{u}, türevi \dfrac{1}{2\sqrt{u}}.
  2. Zincir: y'=\dfrac{1}{2\sqrt{x^2+9}}\cdot 2x=\dfrac{2x}{2\sqrt{x^2+9}}=\dfrac{x}{\sqrt{x^2+9}}.
Sonuç: y'=\dfrac{x}{\sqrt{x^2+9}}.

Alıştırmalar — Sıra Sende

Önce kendin çözmeyi dene; sonra çözümü açıp karşılaştır.

Örnek
Soru

f(x)=3x^4-2x^3+x fonksiyonunun türevini bul.

  1. Terim terim: f'(x)=12x^3-6x^2+1.
Sonuç: f'(x)=12x^3-6x^2+1.
Örnek
Soru

f(x)=x^6 fonksiyonu için f'(2) kaçtır?

  1. f'(x)=6x^5.
  2. f'(2)=6\cdot 2^5=6\cdot 32=192.
Sonuç: 192.
Örnek
Soru

y=(x-1)(x+4) fonksiyonunun türevini çarpım kuralıyla bul.

  1. f=x-1\Rightarrow f'=1; \;g=x+4\Rightarrow g'=1.
  2. y'=1\cdot(x+4)+(x-1)\cdot 1=x+4+x-1=2x+3.
Sonuç: y'=2x+3.
Örnek
Soru

y=\dfrac{1}{x^2+1} fonksiyonunun türevini bul.

  1. f=1\Rightarrow f'=0; \;g=x^2+1\Rightarrow g'=2x.
  2. Pay: f'g-fg'=0-1\cdot 2x=-2x.
  3. Sonuç: y'=\dfrac{-2x}{(x^2+1)^2}.
Sonuç: y'=\dfrac{-2x}{(x^2+1)^2}.
Örnek
Soru

y=(2x^2-x)^3 fonksiyonunun türevini zincir kuralıyla bul.

  1. İç: u=2x^2-x, u'=4x-1. Dış: u^3, türevi 3u^2.
  2. Zincir: y'=3(2x^2-x)^2(4x-1).
Sonuç: y'=3(2x^2-x)^2(4x-1).
Örnek
Soru

f(x)=\dfrac{2}{x^3} fonksiyonunun türevini bul.

Üslü yaz: \dfrac{2}{x^3}=2x^{-3}; sonra üs kuralını uygula.

  1. f(x)=2x^{-3}.
  2. f'(x)=2\cdot(-3)x^{-4}=-6x^{-4}=-\dfrac{6}{x^4}.
Sonuç: f'(x)=-\dfrac{6}{x^4}.
Örnek
Soru

y=x^2\sqrt{x} fonksiyonunun türevini bul.

Çarpım kuralı yerine üsleri birleştir: x^2\cdot x^{1/2}=x^{5/2}. Tek üs kuralı yeterli.

  1. Üsleri topla: y=x^2\cdot x^{1/2}=x^{5/2}.
  2. Türev: y'=\dfrac{5}{2}x^{3/2}=\dfrac{5}{2}x\sqrt{x}.
Sonuç: y'=\dfrac{5}{2}x\sqrt{x}.
Örnek
Soru

y=\dfrac{x-1}{x+1} fonksiyonu için y'(0) değerini bul.

Önce bölüm kuralıyla y'(x)'i bul, sonra x=0 yerine koy.

  1. f=x-1\Rightarrow f'=1; \;g=x+1\Rightarrow g'=1.
  2. Pay: 1\cdot(x+1)-(x-1)\cdot 1=x+1-x+1=2.
  3. y'(x)=\dfrac{2}{(x+1)^2}; \;y'(0)=\dfrac{2}{1^2}=2.
Sonuç: y'(0)=2.
Örnek
Soru

y=x\sqrt{x^2+1} fonksiyonunun türevini bul.

Hem çarpım hem zincir kuralı gerekir: f=x, g=\sqrt{x^2+1}. g''yü zincir kuralıyla al.

  1. f=x\Rightarrow f'=1; \;g=\sqrt{x^2+1}.
  2. Zincirle: g'=\dfrac{1}{2\sqrt{x^2+1}}\cdot 2x=\dfrac{x}{\sqrt{x^2+1}}.
  3. Çarpım kuralı: y'=f'g+fg'=\sqrt{x^2+1}+x\cdot\dfrac{x}{\sqrt{x^2+1}}=\sqrt{x^2+1}+\dfrac{x^2}{\sqrt{x^2+1}}.
  4. Ortak paydada birleştir: y'=\dfrac{(x^2+1)+x^2}{\sqrt{x^2+1}}=\dfrac{2x^2+1}{\sqrt{x^2+1}}.
Sonuç: y'=\dfrac{2x^2+1}{\sqrt{x^2+1}}.
Örnek
Soru

f(x)=x^3-3x eğrisine x=2 noktasında çizilen teğetin denklemini bul.

Teğet için iki şey gerekir: değme noktası \big(2,f(2)\big) ve eğim f'(2). Sonra nokta-eğim formülü.

  1. Değme noktası: f(2)=8-6=2, yani (2,2).
  2. Eğim: f'(x)=3x^2-3\Rightarrow f'(2)=12-3=9.
  3. Teğet: y-2=9(x-2)\Rightarrow y=9x-16.
Sonuç: y=9x-16.

Sık Yapılan Hatalar

Not: Türev alırken önce fonksiyonu en sade biçime getir: kökleri/kesirleri üslü yaz, mümkünse çarpımı dağıt. Çoğu zaman çarpım/bölüm kuralına gerek kalmadan tek üs kuralı işi bitirir.