Transcript TURUNAN
TURUNAN Turunan di satu titik a. Garis Singgung Kemiringan tali busur PQ adalah : mPQ f ( x h) f ( x ) h Jika x+h x , maka tali busur PQ akan berubah menjadi garis singgung di ttk P dgn kemiringan f(x h) f(x) m lim h 0 h Q f(x+h) f(x) f(x+h)-f(x) P h x X+h b. Kecepatan Sesaat Misal sebuah benda bergerak sepanjang garis koordinat sehingga posisinya setiap saat diberikan oleh s = f(t). Pada saat t = c benda berada di f(c) dan saat t = c + h benda berada di f(c+h). Perubahan waktu f(c) Perubahan f(c+h) posisi c c+h s Sehingga kecepatan rata-rata pada selang waktu [c,c+h] adalah vrata rata f (c h ) f (c ) h Jika h 0, diperoleh kecepatan sesaat di x = c : v lim vrata rata lim h 0 h 0 f ( c h ) f (c ) h Untuk kecepatan sesaat di sembarang tempat dapat Dituliskan sebagai berikut v lim vrata rata h 0 f ( x h) f ( x ) lim h 0 h Dari dua bentuk diatas : kemiringan garis singgung dan kecepatan sesaat terlihat bahwa dua masalah tersebut berada dalam satu tema, yaitu turunan : Definisi :Turunan pertama fungsi f(x) dinotasikan dengan lambang f’(x) dan didefinisikan sebagai berikut : f(x h) f(x) f ' ( x) lim h 0 h Notasi dari turunan fungsi f(x) : df ( x) dy dy , y' ( x), (bentuk disebut notasi Leibnitz ) dx dx dx Contoh : Diketahui f(x) tentukan f’(x) jika : -. f(x) = C f ( x h) f ( x ) cc lim lim ( ) 0 Jawab : f’(x) = h0 h 0 h h -. f(x) = x f ( x h) f ( x ) xhx lim lim ( ) 1 Jawab : f’(x) = h0 h 0 h -. f(x) = x2 Jawab : f’(x) = h f ( x h) f ( x ) ( x h) 2 x 2 lim lim( ) h 0 h 0 h h ( x 2 2 xh h 2 ) x 2 h( 2 x h) lim lim 2x h 0 h 0 h h -. f(x) = x3 Jawab : f ( x h) f ( x ) ( x h) 3 x 3 ) lim f’(x) = lim h 0 h 0 h h x 3 3x 2 h 3xh2 h3 x 3 h(3x 2 3xh h 2 ) lim lim 3x 2 h 0 h h h 0 -. f(x) = xn f ( x h) f ( x ) ( x h) n x n ) lim Jawab : f’(x) = lim h 0 h 0 h h x n nxn 1h (...)h 2 ... h n x n lim h h 0 h(nxn 1 (...)h ... h n 1 ) lim nxn 1 h h 0 Secara umum dapat dirumuskan jika : f ( x) c f ' ( x) 0 f ( x) x f ' ( x) 1 f ( x) x 2 f ' ( x) 2 x f ( x) x 3 f ' ( x) 3x 2 f ( x) x n f ' ( x) nxn 1 Untuk : f ( x) axn f ' ( x) naxn1 Contoh Soal : Tentukan turunan dari f(x) jika : a. f(x) = 2x2 + 3x - 5 b. f(x) = 3 x 2 5 1 2 x x Jawab : a. f(x) = 2x2 + 3x - 5 2 5 1 2 x x 3x 2 x 2 5x 1 1 f’(x) = 4x + 3 b. f(x) = 3 x f(x) = 3 – 4x-3 +5x-2 4 5 3 3 2 x x Soal Tentukan Turunan dari fungsi f(x) di bawah ini : 1. f(x) = 5x4 +2x2 -3x +6 2. f(x) = 2x7 + 5x 3. f(x) = 3x-2 + 4x-3 + 4 3 2 4. f(x) = 3 x 2 x 2 3 7 x 3x 4 5. f(x) = ( 2x + 3 )2 1 2 6. f(x) = ( 2 2 ) x 2 2 3 3 x 2 x 2 x 3 7. f(x) = 3x Dengan menggunakan definisi tersebut dapat diturunkan aturan untuk mencari turunan sebagai berikut : 1. d f(x) g(x) f ' (x) g ' (x) dx d f ( x) g ( x) f ' ( x) g ( x) f ( x) g ' ( x) 2. dx 3. d f ( x ) g ( x ) f ' ( x) g ( x) f ( x) g ' ( x) dengan g(x) ≠0. 2 dx g ( x) Tampilan lain Notasi Leibniz 1. (u v)’ = u’ v’ 1. d(uv)/dx = du/dxdv/dx 2. (cu)’ = cu’, c konstanta 2. d(cu)/dx = c(du/dx), c konstanta 3. (uv)’ = uv’ + vu’ 3. d(uv)/dx=u(dv/dx)+v(du/dx) 4. (u/v)’ = (vu’ – uv’)/v2 4. (d/dx)(u/v)=(v du/dx – u dv/dx)/v2 Bukti aturan ke-2 Misal u(x) = f(x).g(x) u ( x h) u ( x ) f ( x h) g ( x h) f ( x ) g ( x ) lim h 0 h 0 h h u ' ( x) lim lim h 0 f ( x h) g ( x h) f ( x h) g ( x ) f ( x h) g ( x ) f ( x ) g ( x ) h g ( x h) g ( x) f ( x h) f ( x) lim f ( x h) g ( x h) h0 h h g ( x h) g ( x ) f ( x h) f ( x ) lim g ( x h) lim h 0 h 0 h 0 h 0 h h f ( x ) g ' ( x) g ( x ) f ' ( x ) lim f ( x h) lim f ' ( x) g ( x) f ( x ) g ' ( x ) Contoh 3 2 1. Tentukan turunan pertama dari f ( x) x 3x 4 Jawab : f ' ( x) 3x 2 3.2x 0 3x 2 6 x 2. Tentukan turunan pertama dari f ( x) ( x 3 1)(x 2 2x 3) Jawab : 2 2 3 f ' ( x) 3x ( x 2x 3) ( x 1)(2x 2) 3x 4 6 x 3 9 x 2 2 x 4 2 x 3 2 x 2 5x 4 8x3 9 x 2 2 x 2 x3 3.Tentukan turunan pertama dari f ( x ) x2 1 Jawab : f' ( x) 1.( x 2 1 ) 2 x( x 3 ) ( x 2 1 )2 x 2 6x 1 ( x 1) 2 2 . x 2 1 6x 2x 2 ( x 2 1 )2 Tentukan fungsi turunan pertama dari 1. f ( x) x 1/ 2 3 x2 1 f ( x) ( x 1) ( x 3 2x 1) x 1 3. f ( x ) x 1 2. x x2 1 x2 1 5. f ( x) 2 x 1 4. f ( x) Perhatikan gambar di samping. Misalkan =AOB adalah sudut pusat lingkaran dengan jari jari =1. B Luas ▲ = ½ a.t dan luas juring = ½ r2.t Sektor COD ≤▲COB ≤ sektor AOB Sehingga ½ cos2 ≤ ½ sin cos ≤ ½ .1 Bagi dengan ½ cos > 0 diperoleh; cos sin 1 cos Sehingga : lim 0 OC= cos O Jika →0 maka cos →1 sehingga : sin D 1 1 lim 0 sin 1 ; CB= sin A C a. f ( x) sin x f ' ( x) cos x b. f ( x) cos x f ' ( x) sin x Bukti: a. Misal f(x) = sin x maka sin(x h) sin x h 0 h f ' ( x) lim h h 2 cos(x ).sin( ) 2 2 lim h0 h h sin( ) h 2 ) lim cos(x ).( h 0 h 2 2 cos x.1 cos x. b. Misal f(x) = cos x maka cos( x h) cos x cos x cos h sin x. sin h cos x lim h 0 h 0 h h cos x(cos h 1) sin x sin h lim h 0 h f ' ( x) lim h cos x( sin 2 ) 2 sin x sin h lim h 0 h h lim( h 0 h )h 2 sin x sin h ) (h / 2) 2 4 h cos x ( sin 2 2 sin h sin(h / 2) h cos x lim sin x lim ( h / 2 )0 h0 h h/2 4 cos x .0 sin x.1 sin x Untuk turunan fungsi trigonometri yang lain dapat diperoleh Dengan menerapkan rumus perhitungan turunan, khususnya turunan bentuk u/v 1 d tanx d sin x cosx cos2 x sin 2 x 2 sec x c. 2 2 cos x cos x dx dx 1 csc 2 x d cotx d cos x sin x sin 2 x cos2 x d. sin 2 x dx dx sin 2 x d secx d 1cos x sin x sin x 1 tan x sec x e. 2 dx dx cos x cos x cos x d csc x d 1sin x cos x cos x 1 csc x cot x f. 2 sin x sin x sin x dx dx Soal Latihan Tentukan turunan dari fungsi f(x) berikut ini : a. f(x) = sin 3x + cos 2x b. f(x) = x2 sin 2x c. f(x) = sin2 x d. f(x) = 3 cos2 x e. f(x) = tan x f. f(x) = tan2 x g. f(x) = ½ tan x sin 2x dy Andaikan y = f(u) dan u = g(x). Jika du dy dy du dan du dx ada , dx du dx dy dari y sin(x 2 1) Contoh 1: Tentukan dx Jawab : 2 Misal : u x 1 sehingga bentuk diatas menjadi y sin u Karena dy cos u dan du 2 x du maka dx dy cos( x 2 1) 2 x 2x cos(x 2 1) dx Jika f(x)= un maka f’(x)=nu’un-1 Contoh 2 : Tentukan turunan dari : y = (3x2+4)4 Jawab : Misal u=(3x2+4) maka du 6 x dx Dan y= u4 maka dy 4u 3 du dy dy du sehingga : . = 6x.4u3 dx du dx = 6x.4(3x2+4)3 = 24x.(3x2+4)3 Turunan dari y = (3x2+4)4 adalah y’= 24x.(3x2+4)3 Jika y = f(u), u = g(v), v = h(x), dan dy , du , dv Ada, maka du dv dx dy dy du dv dx du dv dx dy 4 3 dari y Sin ( x 5) dx dv 3 3 x2 v x 5 Jawab : Misal dx Contoh 3: Tentukan u = Sin v y u4 sehingga dudv cos v cos( x 3 5) dy 4 u 3 4Sin 3 ( x 3 5) du dy dy du dv . . 12 x 2 Sin 3 ( x 3 5) Cos ( x 3 5) dx du dv dx A. Tentukan fungsi turunan pertama dari x2 2 x 5 4 2 4. y cos 4 x x 1. y 2 x 2x 3 2 2. y 2x 310 3. y sin3 x x 1 y 5. x 1 6. y = sin x tan [ x2 + 1 ] Untuk menentukan persamaan garis singgung pada kurva. Telah disinggung didepan bahwa gradien garis singgung pada suatu Kurva f(x) adalah turunan pertama dari fungsi terebut : dy m = f’(x) = dx Contoh Soal: Tentukan nilai gradien garis singgung pada kurva : a. y = x2 -3x +4 b. y = sin x Jawab : a. y = x2 -3x +4 b. y = sin x di titik A. ( 2,2 ) 1 untuk x = 3 gradien m = y’ = 2x – 3 di titik ( 2,2 ) m = y’ = 2.2 – 3 = 1 1 gradien m = y’ = cos x untuk x = 3 m = cos 1 = ½ 3 Pemakaian Gradien untuk menentukan persamaan garis singgung Terhadap suatu kurva di titik tertentu . Misalkan titik P(x1,y1) terletak pada kurfa f(x), maka persamaan Garis singgung yang melalui titik P pada kurva f(x) dituliskan sbb: Y – y1 = f’(x) ( x – x1) Contoh soal : Tentukan persamaan garis singgung pada kurva f(x) = x3 – 2x + 3 Dititik P(2,7). Jawab : Gradien garis singgung = m = f’(x) = 3x2 – 2 di titik ( 2,7) maka m = f’(x) = 10 Persamaan garis singgungnya , Y – y1 = f’(x)(x-x1) yaitu y – 7 = 10 ( x – 2 ) y – 7 = 10 x – 20 y = 20 x - 13 Jika l1 garis yang memiliki gradien m1; dan l2 garis yang memiliki Gradien m2, maka hubungan antara m1 dan m2 terhadap kedudukan Garis l1 dan l2 adalah sebagai berikut : Jika l1 sejajar l2 maka nilai m1 = m2 dan Jika l1 tegak lurus l2 maka nilai m1.m2 = -1 Contoh soal : Tentukan persamaan garis singgung pada kurva f(x) = x2 – 3x + 2 Yang sejajar terhadap garis y= 3x + 4 Jawab : Gradien garis singgung = m = f’(x) = 2x – 3 sejajar garis y = 3x + 4 m1 = m2 = 3 maka 2x – 3 = 3 ; x = 3 untuk x = 3 nilai y = 32 – 3.3 + 2 = 2 maka titik singgungnya di ( 3,2) Persamaan garis singgung yang ditanyakan adalah : Y–2=3(x–3) Y = 3x – 11 Selain digunakan untuk menentukan gradien garis singgung, turunan Juga digunakan untuk menentukan kelajuan. Jika suatu variabel x adalah fungsi dari waktu laju perubahan x terhadap waktu dinyatakan Dalam dx/dt. Contoh soal : Mobil meluncur dengan membentuk fungsi S = 50 – 3t – 2t2, tentukan Kecepatan mobil saat t=3. Jawab. Kecepatan = v = dS/dt = -3 – 4t Maka v = -3 -4.3 = - 15 saat t=3 Contoh soal : Air mengalir keluar dari corong kerucut dengan kelajuan 5 cm3s-1 Jari-jari dasar corong adalah 10 cm dan tingginya 20 cm. Hitung kelajuan air saat ketinggian air turun berjarak 5 cm dari puncak. Maka r/10 = h/20 sehingga r = ½ h 1 1 v r 2 h Karena r = ½ h maka v h 3 3 12 Diketahui dv/dt = 5 cm3s-1 dv 1 2 dh Air berjarak 5 cm dari puncak h Maka air telah turun sejauh dt 4 dt h = 20 – 5 = 15 cm 1 2 dh 5 h 4 dt dh 20 Maka kelajuan air yang ditanyakan adalah : 2 dt h dh 20 4.5 4 cm3s-1 2 dt 15 .15.15 45. 10 r 20 h 1.Tentukan persamaan garis singgung pada kurva f(x)= x4 + 12x – 5 Di titik ( 1, 11) 2.Tentukan persamaan garis singgung pada kurva f(x) = 2x3 - 23x – 2 Yang sejajar dengan garis y = x - 7 3.Tentukan pesamaan garis singgung pada kurva f(x) = x2 – 6x + 4 Yang tegak lurus dengan garis y= ½ x - 5 4.Tentukan persamaan garis singgung pada lingkaran berpusat di (0,0) yang berjari jari 5 dan melalui titik P(3,4). 5.Seorang mahasiswa memakai sebuah sedotan untuk minum dari gelas kertas berbentuk kerucut yang sumbunya tegak, dengan laju 3 cm3/detik. Jika tinggi gelas 10 cm dan diameter mulut gelas 6 cm, seberapa cepat menurunnya permukaan cairan pada saat kedalaman cairan 5 cm? Jika f (x, y)=0 merupakan fungsi implisit, dy/dx dapat diperoleh dengan mendiferensiasikan suku demi suku, dengan menganggap y sebagai fungsi dari x. Contoh: Cari dy/dx jika 4x2y – 3y = x3 – 1 Penyelesaian: Cara 1: y(4x2 – 3) = x3 – 1 y x3 1 = 2 4x 3 dy (4 x 2 3)(3x 2 ) ( x3 1)(8x) 4 x 4 9 x 2 8x 2 2 dx (4 x 3) (4 x 2 3) 2 Cara 2 Turunkan kedua ruas. Diperoleh: dy dy y 8 x 3 3x 2 dx dx dy (4 x 2 3) 3x 2 8 xy dx dy 3x 2 8 xy dx 4x2 3 x3 1 Jika disubstitusi y 2 4x 3 Maka 4x2 dy (4 x 2 3)(3 x 2 ) ( x 3 1)(8 x) 4 x 4 9 x 2 8 x 2 2 dx (4 x 3) (4 x 2 3) 2