5 4 5 5 Exponential Functions
Download
Report
Transcript 5 4 5 5 Exponential Functions
5-4 and 5-5: Exponential Functions
Objectives:
1. To define and use
exponential and
logarithmic functions
Assignment:
âĸ P. 356: 1, 3, 7, 9, 13, 2124, 31, 32
âĸ P. 366: 21, 27
âĸ P. 356: 33-39 odd, 44, 45,
57, 61, 65, 85, 87, 95, 97,
2. To differentiate and
99, 101, 103
integrate exponential
âĸ P. 366: 37-49 odd, 53, 55,
and logarithmic functions
61-67 odd, 79, 80, 91, 92,
94
Warm Up 1
Solve for đĨ.
1. 7 = đ đĨ+1
2. ln 2đĨ â 3 = 5
Warm Up 2
Let đ đĨ = ln đĨ and đ đĨ = đ đĨ . Find đ đ đĨ .
Objective 1
You will be able to define
and use exponential
functions
Natural Exponential Function
The inverse function of the natural
logarithmic function đ đĨ = ln đĨ is called the
natural exponential function and is
denoted by
đ â1 đĨ = đ đĨ
đĻ = đđĨ
Exponential Form
if and only if
ln đĻ = đĨ
Logarithmic Form
Exponential and Logarithmic
đĻ = đđĨ
đĻ = ln đĨ
Domain: â
Domain: đĨ > 0
Range: đĻ > 0
Range: â
Continuous
Continuous
Increasing
Increasing
One-to-one
One-to-one
Concave Up
Concave Down
Exponential and Logarithmic
đĻ = đđĨ
đĻ = ln đĨ
Horizontal Asymptote:
Vertical Asymptote:
đĻ=0
đĨ=0
lim đ đĨ = â
đĨââ
lim đ đĨ = 0
đĨâââ
lim ln đĨ = â
đĨââ
lim ln đĨ = ââ
đĨâ0+
Inverse Relationships
ln đ đĨ = đĨ
đ ln đĨ = đĨ
The inverse relationship between
đ đĨ and ln đĨ can be expressed
thusly:
Objective 2
You will be able to differentiate
and integrate exponential
functions
Exercise 1
Find the derivative of đ â1 đĨ = đ đĨ .
đ â1
ⲠđĨ =
1
đⲠđ â1 đĨ
đⲠđ â1 đĨ
â 0
Derivative of
đĨ
đ
Let đĸ be a differentiable function of đĨ.
Solution to the differential
equation đĻ Ⲡ= đĻ
đ đĨ
đ = đđĨ
đđĨ
đ đĨ is its own
derivative
đ đĸ
đđĸ
đĸ
đ =đ
đđĨ
đđĨ
Derivative of
đĨ
đ
Let đĸ be a differentiable function of đĨ.
đ đĨ
đ = đđĨ
đđĨ
đ đĨ is its own
derivative
The slope of
đĻ = đ đĨ at any
point is the
đĻ-coordinate of
that point.
Exercise 2
Find the derivative of each of the following.
1. đĻ = đ 2đĨâ1
2. đĻ = đ â3/đĨ
Exercise 3
Show that the graph of
đĻ = đ đĨ is increasing and
concave up on its entire
domain.
Exercise 4
Find the relative
extrema of đ đĨ = đĨđ đĨ .
Integration Rules
Let đĸ be a differentiable function of đĨ.
đ đĨ đđĨ = đ đĨ + đļ
đ đĸ đđĸ = đ đĸ + đļ
Exercise 5
Integrate each of the following.
1.
đ 3đĨ+1 đđĨ
2.
2
âđĨ
5đĨđ
đđĨ
Exercise 5
Integrate each of the following.
3.
đ 1/đĨ
đđĨ
2
đĨ
4.
sin đĨ đ cos đĨ đđĨ
Exercise 6
Integrate
đ
đĨ2
đđĨ.
Exercise 7
Evaluate each definite integral.
1.
1 âđĨ
đ
0
đđĨ
2.
1 đđĨ
đđĨ
0 1+đ đĨ
3.
0 đĨ
đ cos
â1
đ đĨ đđĨ
Exercise 8
Find the average value of đĻ = đ
closed interval 0,1 .
đĨ2
on the
Exercise 9: AP
Let đ be the function given by đ đĨ = 2đĨđ 2đĨ .
a) Find the absolute minimum of đ. Justify that
your answer is an absolute minimum.
b) What is the range of đ?
c) Consider the family of functions defined by
đĻ = đđĨđ đđĨ , where b is a nonzero constant.
Show that the absolute minimum value of
đđĨđ đđĨ is the same for all nonzero values of đ.
Objective 1
You will be able to define
and use exponential
functions
Exercise 10
Simplify đĻ = đ
ln 2 đĨ
.
Definition of
đĨ
đ
If đ is a positive
real number (đ â 1)
and đĨ is any real
number, then the
exponential
function to the base
đ is denoted đ đĨ
and is defined by
đđĨ = đ
ln đ đĨ
Exercise 11
Evaluate log 2 45.
Definition of log đ đĨ
If đ is a positive real
number (đ â 1) and đĨ
is any positive real
number, then the
logarithmic function to
the base đ is denoted
by log đ đĨ and is
defined by
ln đĨ
log đ đĨ =
ln đ
1
log đ đĨ =
ln đĨ
ln đ
Exercise 12
Solve for đĨ.
1. 3đĨ =
1
81
2. log 2 đĨ = â4
Objective 2
You will be able to differentiate
and integrate exponential
functions
Exercise 12
Use the definition of đ đĨ to find the derivative
of đĻ = đ đĨ .
Exercise 13
Use the definition of log đ đĨ to find the
derivative of đĻ = log đ đĨ.
Derivatives of
đĨ
đ
and log đ đĨ
Let đ be a positive real number đ â 1 and let đĸ be
a differentiable function of đĨ.
ln đ đđĸ
đ đĨ
đ =
đđĨ
đđĸ
đđĨ
đ
log đ đĨ =
đđĨ
đ đĸ
đ =
đđĨ
ln đ đ đĨ
1 đđĸ
ln đ đĸ đđĨ
1
ln đ đĨ
đ
log đ đĸ =
đđĨ
Exercise 14
Find the derivative of each of the following.
1. đĻ = 2đĨ
2. đĻ = 23đĨ
3.
đĻ = log10 cos đĨ
Exercise 15
Integrate
2đĨ đđĨ.
Exponential Integration Rules
Let đĸ be a differentiable function of đĨ.
1 đĨ
đ đđĨ =
đ +đļ
ln đ
đĨ
1 đĸ
đ đđĸ =
đ +đļ
ln đ
đĸ
Exponential Log Rules
Continuously Compounded Interest
Recall that the formula below is used to
calculate the amount of money in an
account after đĄ years with interest
compounded đ times per year.
đ
đ´=đ 1+
đ
đđĄ
Continuously Compounded Interest
When interest is compounded continuously,
the amount đ´ in an account after đĄ years is
given by the formula:
đ´ = đđ
đđĄ
Where đ is the principal
and đ is the interest
rate expressed as a
decimal.
Exercise 16
īĻ rīļ
Explain why A īŊ Pe approximates A īŊ P ī§ 1 īĢ īˇ
n
n
ī¨
ī¸
m
īŊ
n
īŽ
īĨ
as
. To do this, let
.
rt
r
n īŊ mr
īŠīĻ
r īļ
1īļ
īĻ rīļ
īĻ
A īŊ P ī§1 īĢ īˇ īŊ P ī§1 īĢ
īŊ
P
1
īĢ
īĒī§
īˇ
īˇ
m
ī¨ nī¸
ī¨ mr ī¸
ī¸
īĒīĢī¨
nt
mrt
m
īš
īē
īēīģ
rt
As m â â
īŊ Pe rt
nt
Limits Involving đ
1
lim 1 +
đĨââ
đĨ
đĨ
đĨ+1
= lim
đĨââ
đĨ
đĨ
=đ
Limits Involving đ
lim đ đĨ = â
đĨââ
lim đ đĨ = 0
đĨâââ
Limits Involving đ
lim đ âđĨ = 0
đĨââ
lim đ âđĨ = â
đĨâââ
Exercise 17
A bacterial culture is growing according to
1.25
the logistic growth function đĻ =
1+0.25đ â0.4đĄ
where đĄ is the time in hours (đĄ âĨ 0) and đĻ is
the weight of the culture in grams.
a) What is the limiting weight of the culture?
b) What is the rate at which the weight of the
culture is changing at đĄ = 1 and đĄ = 10
hours?
5-4 and 5-5: Exponential Functions
Objectives:
1. To define and use
exponential and
logarithmic functions
Assignment:
âĸ P. 356: 1, 3, 7, 9, 13, 2124, 31, 32
âĸ P. 366: 21, 27
âĸ P. 356: 33-39 odd, 44, 45,
57, 61, 65, 85, 87, 95, 97,
2. To differentiate and
99, 101, 103
integrate exponential
âĸ P. 366: 37-49 odd, 53, 55,
and logarithmic functions
61-67 odd, 79, 80, 91, 92,
94