Vad är en primitiv funktion?
En primitiv funktion är derivatans motsats. Om F′(x) = f(x) kallas F en primitiv funktion till f. När du deriverar får du , alltså är en primitiv funktion till . Att hitta den primitiva funktionen kallas att integrera, och resultatet skrivs ofta som en obestämd integral med tecknet ∫.
Det finns inte bara en primitiv funktion utan oändligt många. , och har alla derivatan , eftersom en konstant försvinner när man deriverar. Därför skriver man alltid + C, där C står för en godtycklig konstant. Vill du gå åt andra hållet och derivera finns derivatakalkylatorn.
Integrationsreglerna
Varje regel kommer direkt ur en deriveringsregel som läses baklänges. Kalkylatorn använder de här:
- Potensregeln: när n inte är −1. Öka exponenten med 1 och dela med den nya exponenten.
- Konstant: .
- Ett delat med x: . Det är undantaget från potensregeln, eftersom n = −1 skulle ge division med 0.
- Exponentialfunktion: och .
- Sinus och cosinus: och .
- Logaritm: , som man får med partiell integration.
- Summor och konstanter: integrera term för term, och låt en konstant faktor följa med.
Står det en inre linjär funktion, som 3x + 1 i stället för x, gäller samma regel men svaret delas med koefficienten framför x. Det är kedjeregeln baklänges. Potensregeln bygger på samma räkneregler som potenskalkylatorn visar, till exempel att och .
Exempel: ett polynom
Funktionen integreras term för term. blir , blir och konstanten −5 blir −5x. Kalkylatorn ger . Ett annat exempel: ger .
Exempel: e, sinus och 1/x
För ger regeln . Faktorn en halv behövs eftersom derivatan av är , och den tvåan måste tas bort. På samma sätt ger . Minustecknet kommer av att derivatan av cos är −sin. För blir svaret . Absolutbeloppet gör att svaret gäller även för negativa x.
Att bestämma konstanten C
Många uppgifter ger ett villkor, till exempel att F(1) = 2. Sätt in x = 1 i den primitiva funktionen och lös ut C. För är F(1) utan konstant 1 + 1 − 5 = −3, så C = 2 − (−3) = 5. Kalkylatorn ger då . Slå på villkoret i kalkylatorn så räknas C ut automatiskt.
Kontrollera alltid genom att derivera
Det säkraste sättet att se om en primitiv funktion stämmer är att derivera den. Du ska få tillbaka f. Kalkylatorn gör den kontrollen numeriskt i flera punkter och visar resultatet i rutan Kontroll. Gör det till en vana på prov också, eftersom ett tappat tecken eller en glömd division syns direkt när du deriverar.
Vanliga fel
- Att glömma + C. Utan konstanten anger du bara en av alla primitiva funktioner.
- Att använda potensregeln på 1/x. Den ger division med noll, och rätt svar är ln|x|.
- Att glömma att dela med k när det står en inre funktion, till exempel att skriva i stället för .
- Fel tecken för sinus. Den primitiva funktionen till sin x är −cos x, inte cos x.
- Att integrera en produkt faktor för faktor. är inte . Produkter kräver partiell integration.
Typiska uppgifter
- Bestäm en primitiv funktion till f. Skriv om rötter och bråk som potenser, integrera term för term och lägg till C.
- Bestäm den primitiva funktion som går genom en viss punkt. Integrera, sätt in punkten och lös ut C.
- Visa att F är en primitiv funktion till f. Derivera F och jämför med f.
- Beräkna en integral mellan två gränser. Hitta F och räkna F(b) − F(a), vilket du kan göra med bestämd integral.
När hittar kalkylatorn ingen primitiv funktion?
Kalkylatorn klarar summor av polynom, potenser av x (även rötter som och ), , , sin, cos och ln av en linjär funktion samt potenser av en linjär funktion som och . Produkter som , kvoter som och sammansättningar som ger ett ärligt besked i stället för en gissning. Vissa funktioner, till exempel , saknar helt en primitiv funktion som går att skriva med vanliga funktioner. Ett värde mellan två gränser kan du ändå räkna ut numeriskt med bestämd integral eller trapetsregeln.
Var används integraler?
Integraler summerar något som ändras hela tiden. Känner du hastigheten som funktion av tiden ger integralen sträckan. Känner du effekten ger integralen energin. Geometriskt är en bestämd integral arean under en kurva, vilket generaliserar formlerna i areakalkylatorn till krökta former. Själva definitionen av integralen bygger på ett gränsvärde, där man summerar allt smalare rektanglar under kurvan.
Så gör du på räknaren
En vanlig miniräknare kan inte ta fram en primitiv funktion som formel. Många grafräknare och miniräknare har däremot en funktion för bestämda integraler, där du anger funktionen och två gränser och får ett närmevärde. Använd den för att kontrollera ditt svar: räkna F(b) − F(a) med din primitiva funktion och jämför med räknarens värde. Räknare med symbolisk algebra (CAS) kan ge den primitiva funktionen direkt.
Fler kalkylatorer för derivator, integraler och gränsvärden finns bland kalkylatorerna för analys och på matematiksidan.