כלל המכפלה וכלל השרשרת

30%
📖שיעור
50 דקות

כלל המכפלה וכלל השרשרת

בשיעור זה נלמד לגזור מכפלת פונקציות לפי (fg)=fg+fg(f \cdot g)'=f'g+fg' ופונקציה מורכבת דו-שלבית לפי כלל השרשרת [f(g(x))]=f(g(x))g(x)[f(g(x))]'=f'(g(x)) \cdot g'(x).

כלל המכפלה וכלל השרשרת

מבוא

מטרות השיעור

  • להכיר את כלל המכפלה:
  • להכיר את כלל השרשרת לפונקציה מורכבת דו-שלבית:
  • לזהות מתי משתמשים בכל כלל ולשלב אותם עם הכללים הבסיסיים
  • להבין מדוע אסור לגזור מכפלה 'גורם-גורם'

הרעיון המרכזי

בכלל הסכום ראינו שגוזרים איבר-איבר. אצל מכפלה זה לא עובד: . דוגמה נגדית פשוטה: , אבל . התוצאות שונות, ולכן צריך כלל אחר.

שני הכללים החדשים

כלל המכפלה:

במילים: גוזרים את הגורם הראשון ומשאירים את השני, ועוד משאירים את הראשון וגוזרים את השני.

כלל השרשרת (לפונקציה מורכבת f(g(x))):

במילים: גוזרים את הפונקציה החיצונית כשהפנימית נשארת 'בפנים', ואז מכפילים בנגזרת הפנימית.

הגורם g'(x) הוא ה'תיקון' של השרשרת — שכחה שלו היא הטעות הנפוצה ביותר.


דוגמאות מפורטות

דוגמה 1: כלל המכפלה

גזרו: f(x)=(x2+1)(x3)f(x) = (x^{2} + 1)(x^{3})

בדיקה: פותחים קודם , ואז — אותה תוצאה!

1

שלב 1 — מסמנים את הגורמים

f1=x2+1,f2=x3f_{1} = x^{2} + 1, f_{2} = x^{3}

דוגמה 2: כלל השרשרת — חזקה של ביטוי

גזרו: f(x)=(2x+5)3f(x) = (2x + 5)^{3}

בלי הגורם 2 הייתה יוצאת התשובה השגויה .

1

שלב 1 — מזהים פנימית וחיצונית

פנימית g=2x+5g = 2x+5, חיצונית: חזקה שלישית
תשובה מספרית

הנגזרת של f(x)=(2x+5)3f(x) = (2x+5)^{3} היא מהצורה c(2x+5)2c \cdot (2x+5)^{2}. מהו הערך של c?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 3: כלל השרשרת עם פנימית ריבועית

גזרו: f(x)=(x2+1)3f(x) = (x^{2} + 1)^{3}

1

שלב 1 — פנימית

g(x)=x2+1g(x) = x^{2} + 1, ולכן g(x)=2xg'(x) = 2x

דוגמה 4: שילוב — ערך הנגזרת בנקודה

נתונה f(x)=(4x1)2f(x) = (4x - 1)^{2}. חשבו f(1)f'(1)

1

שלב 1 — פנימית

g(x)=4x1,g(x)=4g(x) = 4x - 1, g'(x) = 4
בדיקה מהירה

גזרו בעזרת כלל השרשרת: f(x)=(x2+1)3f(x) = (x^{2} + 1)^{3}.

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם

תשובה מספרית

נתונה f(x)=(x2+1)(x3)f(x) = (x^{2} + 1)(x^{3}). חשבו את f(1)f'(1) בעזרת כלל המכפלה.

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


תשובה קצרה

גזרו בעזרת כלל המכפלה: f(x)=x2(2x1)f(x) = x^{2} \cdot (2x - 1). כתבו את f'(x) (מפושט).

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם

דוגמה 5: כלל המכפלה עם פולינום

גזרו: f(x)=x2(2x1)f(x) = x^{2} \cdot (2x - 1)

1

שלב 1 — גורמים ונגזרות

f1=x2(f1=2x),f2=2x1(f2=2)f_{1} = x^{2} (f_{1}' = 2x), f_{2} = 2x - 1 (f_{2}' = 2)

טעויות נפוצות

טעות נפוצה: גוזרים מכפלה 'גורם-גורם'

טעות:

נכון:

למה זה קורה?

תלמידים מעתיקים את כלל הסכום למכפלה וכותבים (fg)=fg(f \cdot g)' = f' \cdot g'.

איך מתקנים?

במכפלה צריך שני מחוברים: (fg)=fg+fg(f \cdot g)' = f'g + fg'. בדקו על (xx):(x \cdot x)': התשובה 2x, לא 1.

טעות נפוצה: שוכחים את נגזרת הפנימית בכלל השרשרת

טעות:

נכון:

למה זה קורה?

גוזרים רק את הפונקציה החיצונית ומפסיקים שם.

איך מתקנים?

כלל השרשרת מסתיים בהכפלה ב-g(x).[(2x+5)3]=3(2x+5)22g'(x). [(2x+5)^{3}]' = 3(2x+5)^{2} \cdot 2, לא 3(2x+5)23(2x+5)^{2}.

טעות נפוצה: מציבים את נגזרת הפנימית בתוך הפונקציה החיצונית

טעות:

נכון:

למה זה קורה?

מבלבלים בין f'(g(x)) ל-f'(g'(x)).

איך מתקנים?

הפנימית נשארת כפי שהיא בתוך הנגזרת החיצונית, וההכפלה ב-g'(x) היא נפרדת.

טעות נפוצה: פותחים סוגריים בטעות במקום להשתמש בכלל

שתי הדרכים נכונות, אך כלל השרשרת חוסך עבודה:

למה זה קורה?

לפעמים נכון לפתוח, אבל בחזקות גבוהות זה ארוך ומועד לטעויות.

איך מתקנים?

לפונקציה מורכבת כמו (x23x)2(x^{2}-3x)^{2} כלל השרשרת מהיר ובטוח: 2(x23x)(2x3)2(x^{2}-3x)(2x-3).

סיכום

מה למדנו?

כלל המכפלה: — שני מחוברים, לא מכפלת נגזרות.

כלל השרשרת: — חיצונית קודם, ואז להכפיל בנגזרת הפנימית.

זכרו:

  • מכפלה ≠ סכום: אסור לגזור גורם-גורם
  • בשרשרת אל תשכחו את g'(x)
  • אפשר תמיד לבדוק על-ידי פתיחה (כשהיא קצרה)

בשיעור הבא נראה מדוע הכללים האלה נכונים — נוכיח אותם מהגדרת הנגזרת.


תרגול נוסף

עברו לתרגול כדי להתאמן על כלל המכפלה וכלל השרשרת!

תרגול