פונקציה קדומה, בדיקה בגזירה ותנאי התחלה

שיעור 1

בשיעור זה נמצא פונקציה קדומה מטבלת יסוד ונבדוק אותה בגזירה. לאחר מכן נקבע את הקבוע $C$ לפי נקודה נתונה.

מהי פונקציה קדומה

הגדרה. $F$ היא פונקציה קדומה של $f$ בקטע $I$ אם $F'(x)=f(x)$ לכל $x$ בקטע. כותבים $\int f(x)\,dx=F(x)+C$.

משפט. שתי פונקציות קדומות של אותה פונקציה בקטע נבדלות בקבוע. לכן כל הפונקציות הקדומות הן $F(x)+C$.

התנאי "בקטע" חשוב. אם התחום מתפרק לכמה קטעים, הפתרון נקבע בקטע שמכיל את הנקודה הנתונה.

טבלת יסוד

$f(x)$$F(x)$הערה
$x^n$$\frac{x^{n+1}}{n+1}$$n\ne-1$
$\frac{1}{x}$$\ln|x|$$x\ne0$
$e^{x}$$e^{x}$
$a^{x}$$\frac{a^{x}}{\ln a}$$a>0,\ a\ne1$
$\sin x$$-\cos x$שימו לב לסימן
$\cos x$$\sin x$
$\frac{1}{\cos^2 x}$$\tan x$
$\frac{1}{1+x^2}$$\arctan x$

כלל ההזזה הליניארית: אם $F'=f$, אז $\int f(kx+b)\,dx=\frac{1}{k}F(kx+b)+C$ עבור $k\ne0$. למשל $\int e^{2x}\,dx=\frac{e^{2x}}{2}+C$.

בדיקה בגזירה

גוזרים את התשובה ומשווים לאינטגרנד. אם מתקבל אותו ביטוי עד גורם קבוע, מתקנים את הגורם ובודקים שוב.

מבחן 18.10.17 שאלה 1

מצאו פונקציה $f(x)$ שהנגזרת שלה היא $f'(x)=e^{\cos x}\sin x$.

בדיקה קצרה

האם $F(x)=x\ln x-x$ היא פונקציה קדומה של $\ln x$ עבור $x>0$?

תנאי התחלה

שיטה. נתון $f'$ ונקודה $f(x_0)=y_0$.

  1. מוצאים פונקציה קדומה $F$ וכותבים $f(x)=F(x)+C$.
  2. מציבים: $F(x_0)+C=y_0$, ולכן $C=y_0-F(x_0)$.
  3. בודקים בגזירה ובהצבה.

מבחן 18.03.18 שאלה 3

מצאו פונקציה $f(x)$ המקיימת $f'(x)=\cos(x)e^{\sin x}$ ו־$f(0)=8$.

מבחן 28.01.18 שאלה 2

מצאו פונקציה $f(x)$ המקיימת $f'(x)=\tan x$ ו־$f(0)=5$.

מבחן 22.10.19 שאלה 5

מצאו פונקציה $f(x)$ המקיימת $f'(x)=\tan(x)$ ו־$f\left(\frac{\pi}{4}\right)=3$.

מבחן 07.10.15 שאלה 5

מצאו פונקציה $f(x)$ המקיימת $f'(x)=\cos^2 x$ ו־$f(0)=1$.

מבחן 20.06.24 שאלה 10

תהי $g(x)$ פונקציה קדומה של $\frac{3}{x}$. נתון כי $f(x)=e^{g(x)}$ עוברת דרך הנקודה $(1,e^3)$. מצאו את $f(2)$.

(א) $e^6$ (ב) $2e^3$ (ג) $8e^3$ (ד) $e^9$ (ה) $2e^6$

תרגול קצר

תרגיל מקורי

  1. $f'(x)=3x^2-4x$ ו־$f(1)=5$.
  2. $f'(x)=\frac{1}{x}$ עבור $x>0$ ו־$f(e)=4$.
  3. $f'(x)=e^{2x}$ ו־$f(0)=0$.

מלכודת: $C$ אינו הערך הנתון

הקבוע שווה ל־$y_0$ רק כאשר $F(x_0)=0$. ב־מבחן 18.03.18 שאלה 3 הערך $e^{0}=1$, ולכן $C=7$ ולא $8$. גם הסימן מטעה: הפונקציה הקדומה של $\tan x$ היא $-\ln|\cos x|$. הציבו תמיד את הנקודה בפונקציה הקדומה המלאה, ואחר כך גזרו לבדיקה.