Bab 9 Pembezaan


9.5 Kadar Perubahan yang Terhubung

(A) Kadar Perubahan yang Terhubung
Jika dua pembolehubah dan y dihubungkan dengan persamaan y = f(x)

Kadar perubahan y=dydtKadar perubahan x=dxdtdydt=dydx×dxdt  

Perhatian:
1. Jika x berubah dengan kadar 5 cms -1 dxdt=5
2. Menyusut/ membocor/ mengurang ⇒  nilai NEGATIF!!!


Contoh 1 (Kadar perubahan y dan x)
Dua pembolehubah, dan y dihubungkan oleh persamaan y=4x+3x.   Diberi bahawa y betambah dengan kadar malar 2 unit sesaat, cari kadar perubahan x apabila x = 3.

Penyelesaian:
y=4x+3x=4x+3x-1dydx=43x-2=43x2dydt=dydx×dxdt2=(43x2)×dxdtapabila x=32=(4332)×dxdt2=113×dxdtdxdt=611 unit s1



(B) Kadar Perubahan isipada, luas, jejari, tinggi dan panjang 





Bab 9 Pembezaan


9.4 Pembezaan Peringkat Kedua, Titik Pusingan: Titik Maksimum dan Titik Minimum

(A)
Pembezaan Peringkat Kedua
1. Apabila suatu fungsi y = x3 + x2 – 3x + 6 dibezakan terhadap x, terbitannya
dydx=3x2+2x3

2. Fungsi yang kedua dydx  boleh dibeza lagi terhadap x. Proses pembezaan dua kali berturut-turut ini dikenali sebagai pembezaan peringkat kedua dan ditulis sebagai d2ydx2 .

3. Ambil perhatian bahawa d2ydx2(dydx)2 .

Misalnya,
Jika y = 4x3 – 7x2 + 5x – 1,
Terbitan pertama dydx=12x214x+5  

Terbitan kedua d2ydx2=24x14  


(B) Titik Pusingan: Titik Maksimum dan Titik  Minimum


(a) Di titik pusingan A dan B,
dydx=0

(b) Di titik maksimum A
dydx=0 dan d2ydx2<0

(c) Di titik minimum B,
dydx=0 dan d2ydx2>0

Bab 9 Pembezaan


9.3 Kecerunan Tangen, Persamaan Tangen dan Persamaan Normal


Jika (x1, y1) adalah titik pada garis y = f (x), kecerunan garis (untuk garis lurus) atau kecerunan tangen garis (untuk suatu lengkung) adalah nilai dydx  apabila x = x1.


(A) Kecerunan tangent di A (x1, y1):
dydx=kecerunan tangen  


(B) Persamaan tangen:
yy1 = mtangen (xx1)


(C) Kecerunan normal di (x1, y1):
mnormal=1mtangenmaka,1dydx=kecerunan normal  


(D) Persamaan normal: 
yy1 = mnormal (xx1)


Contoh 1 (Cari persamaan tangen)
Diberi bahawa y=4(3x1)2 . Cari persamaan tangen pada titik (1, 1).

Penyelesaian:
y=4(3x1)2=4(3x1)2dydx=2.4(3x1)3.3dydx=24(3x1)3Di titik(1,1),dydx=24[3(1)1]3=248=3  

Persamaan tangen di titik (1, 1) ialah,
y – 1 = – 3 (x – 1)
y – 1 = –3x + 3
y = –3x + 4


Contoh 2 (Cari persamaan normal)
Cari kecerunan lengkung y=73x+4 di titik (1, 7). Seterusnya, cari persamaan normal lengkung di titik itu.

Penyelesaian:
y=73x+4=7(3x+4)1dydx=7(3x+4)2.3dydx=21(3x+4)2Di titik(1,7),dydx=21[3(1)+4]2=21Persamaan normal=121  

Persamaan normal ialah,
yy1 = m (xx1)
y7=121(x(1))
21y – 147 = x + 1
21yx – 148 = 0


Bab 9 Pembezaan


Bab 9 Pembezaan

9.2 Terbitan Pertama untuk Fungsi Polinomial



(A) Membezakan suatu Pemalar
Jika y = a,
Dengan keadaan a ialah suatu pemalar,
maka dydx=0


(B) Membezakan Pembolehubah dengan Index n




(C) Membezakan suatu Fungsi Linear




(D) Membezakan suatu Fungsi Terbitan



(E) Membezakan suatu Fungsi Pecahan




(F) Membezakan Fungsi Punca Kuasa Dua


Bab 9 Pembezaan

9.2.3 Terbitan Pertama Fungsi Gubahan

(A) Membezakan fungsi gubahan dengan menggunakan Petua Rantai
Jika y = un
dengan keadaan udan v adalah fungsi dalam x
dydx=dydu×dudx 

Contoh 1:
Bezakan y = (x2 – 1)8

Penyelesaian:
y=u8           katakan u=x21dydu=8u7                 dudx=2xdydx=dydu×dudxdydx=8u7×2xdydx=16xu7dydx=16x(x21)7



(B) Membezakan fungsi gubahan dengan menggunakan Kaedah Alternatif - Versi Mudah

Contoh:
Bezakan y = (x2 – 1)8

Penyelesaian:
y=(x21)8dydx=8(x21)7ddx(x21)dydx=8(x21)7(2x)dydx=16x(x21)7



Contoh 2:
Diberi y=13x7, cari dydx

Penyelesaian
y=13x7=(3x7)1dydx=1(3x7)2.3dydx=3(3x7)2



Contoh 3:
Diberi y=2x25x+1, cari dydx

Penyelesaian
y=2x25x+1=(2x25x+1)12dydx=12(2x25x+1)12(4x5)dydx=4x522x25x+1


Bab 9 Pembezaan

9.2.2 Terbitan Pertama Hasil Bahagi Dua Polinomial

Cari hasil bahagi terbitan dengan menggunakan kaedah-kaedah yang berikut:
Kaedah 1: Petua Hasil Bahagi

Contoh 1:
y=3x2x1, cari dydxdydx=(2x1)(3)(3x)(2)(2x1)2     =6x36x(2x1)2     =3(2x1)2


Kaedah2: (Pembezaan terus)

y=u (pengangka)v (penyebut)dydx=(salinpenyebut)(bezakanpengangka)(salinpengangka)(bezakanpenyebut)(penyebut)2

Contoh 2:
Diberi y=x22x+1, cari dydx

Penyelesaian:
y=x22x+1dydx=(2x+1)(2x)x2(2)(2x+1)2     =4x2+2x2x2(2x+1)2    =2x2+2x(2x+1)2



Contoh 3:
Diberi bahawa y=4x3(5x+1)3, cari dydx 

Penyelesaian:
y=4x3(5x+1)3dydx=(5x+1)3(12x2)4x3.3(5x+1)2.5[(5x+1)3]2     =(5x+1)3(12x2)60x3(5x+1)2(5x+1)6     =(12x2)(5x+1)2[(5x+1)5x](5x+1)6     =(12x2)(5x+1)2(1)(5x+1)6     =12x2(5x+1)4

Bab 9 Pembezaan


9.2.1 Terbitan Pertama Hasil Darab Dua Polinomial

Cari hasil darab terbitan dengan menggunakan kaedah-kaedah yang berikut:

Kaedah 1: Petua Hasil Darab
Jika u(x) dan v(x) adalah dua fungsi x dan y = uv maka



Contoh 1:

 
Kaedah Alternatif: (Pembezaan terus)

y=uvdydx=(salinkiri)(bezakankanan)+(salinkanan)(bezakankiri)  


Contoh 2:
Diberi bahawa y= (2x + 3)(3x3 – 2x2x), cari dy/dx.

Penyelesaian:
y = (2x + 3)(3x3 – 2x2x)
dy/dx = (2x + 3)(9x2 – 4x – 1) + (3x3 – 2xx)(2)
dy/dx = (2x + 3)(9x2 – 4x – 1) + (6x3 – 4x– 2x)


Contoh 3:
Diberi bahawa y= 4x3 (3x + 1)5, cari dy/dx.

Penyelesaian:
y = 4x3 (3x + 1)5
dy/dx
= 4x3. 5 (3x + 1)4.3 + (3x + 1)5.12x2
= 60x3 (3x + 1)4 + 12x2 (3x + 1)5
= 12x(3x + 1)4 [5x  + (3x + 1)]
= 12x(3x + 1)4 (8x  + 1)

Bab 9 Pembezaan


9.7.4 Pembezaan, SPM Praktis (Kertas 1)

Soalan 15:
Cari koordinat bagi titik pada lengkung, y = (4x – 5)2 supaya kecerunan normal lengkung itu ialah ⅛.

Penyelesaian:
y = (4x – 5)2
dy/dx = 2 (4x – 5). 4 = 32x – 40

Diberi normal ialah ⅛, maka kecerunan tangen ialah –8.
dy/dx = –8
32x – 40 = –8
32x = 32
x = 1
y = [4 (1) – 5]2= 1

Hence, the coordinates of the point on the curve, y= (4x – 5)2 is (1, 1).


Soalan 16:
Suatu lengkung mempunyai fungsi kecerunan kx2 – 7x, dengan keadaan k ialah pemalar. Tangen kepada lengkung di titik (1, 4) adalah selari dengan garis lurus y + 2x –1 = 0.
Cari nilai k.

Penyelesaian:
Diberi fungsi kecerunan kx2 – 7x selari dengan garis lurus y + 2x –1 = 0
dy/dx = kx– 7x

y
+ 2x –1 = 0, y = –2x + 1, kecerunan garis lurus = –2
Maka kx– 7x = –2

Di titik (1, 4),
k (1)2– 7(1) = –2
k – 7 = –2
k = 5


Soalan 17:


Dalam rajah di atas, garis lurus PR adalah normal kepada lengkung y=x22+1  at Q.
Cari nilai k.

Penyelesaian:
y=x22+1dydx=xDi titik Q, koordinat-x=2,Kecerunan lengkung, dydx=2Maka, kecerunan normal lengkung itu,PR=12302k=126=2+kk=8


Soalan 18:
Garis normal kepada lengkung y = x2 + 3x pada titik P adalah selari dengan garis lurus y = –x + 12. Cari persamaan garis normal kepada lengkung itu pada titik P.

Penyelesaian:
Diberi normal kepada lengkung di titik P adalah selari kepada garis lurus y = –x + 12. Maka, kecerunan normal lengkung itu = –1.
Seterusnya, kecerunan tangen kepada lengkung = 1

y
= x2 + 3x
dydx = 2x + 3
2x + 3 = 1
2x = –2
x = –1
y = (–1)+ 3 (–1)
y = –2
Titik P = (–1, –2).

Persamaan garis normal kepada lengkung itu pada titik P ialah,
y – (–2) = –1 (x – (–1))
y + 2 = – x – 1
y = – x – 3


Bab 9 Pembezaan

9.7 Pembezaan, SPM Praktis (Kertas 1)

Soalan 11:
Diberi fungsi graf f(x)=hx3+kx2 mempunyai fungsi kecerunan f' dengan hdan k ialah pemalar. Cari nilai h dan k.

Penyelesaian:
f(x)=h x 3 + k x 2 =h x 3 +k x 2 f'(x)=3h x 2 2k x 3 f'(x)=3h x 2 2k x 3  
Tetapi, diberi f'(x)=12 x 2 258 x 3
dengan perbandingan,
3h = 12     atau    2k = 258
h = 4                     k = 129


Soalan 12:
Diberi y= x 2 x+3 , tunjukkan  dy dx = x 2 +6x ( x+3 ) 2 Cari  d 2 y d x 2  dalam bentuk paling ringkas.

Penyelesaian
y= x 2 x+3 dy dx = ( x+3 )( 2x ) x 2 .1 ( x+3 ) 2 = 2 x 2 +6x x 2 ( x+3 ) 2 dy dx = x 2 +6x ( x+3 ) 2  (tertunjuk)

d 2 y d x 2 = ( x+3 ) 2 ( 2x+6 )( x 2 +6x ).2( x+3 ) ( x+3 ) 4 d 2 y d x 2 = ( x+3 )[ ( x+3 )( 2x+6 )2( x 2 +6x ) ] ( x+3 ) 4 d 2 y d x 2 = [ 2 x 2 +6x+6x+182 x 2 12x ] ( x+3 ) 3 d 2 y d x 2 = 18 ( x+3 ) 3


Soalan 13:
Jika y = x2 + 4x, tunjukkan   x 2 d 2 y d x 2 2x dy dx +2y=0.

Penyelesaian
y= x 2 +4x dy dx =2x+4 d 2 y d x 2 =2 x 2 d 2 y d x 2 2x dy dx +2y = x 2 ( 2 )2x( 2x+4 )+2( x 2 +4x ) =2 x 2 4 x 2 8x+2 x 2 +8x =0 (tertunjuk)


Soalan 14:
Diberi y = x (6 – x), ungkapkan y d 2 y d x 2 +x dy dx +18dalam sebutan x yang paling ringkas.
Seterusnya, cari nilai xyang memuaskan persamaan
y d 2 y d x 2 +x dy dx +18=0

Penyelesaian:
y=x( 6x )=6x x 2 dy dx =62x d 2 y d x 2 =2 y d 2 y d x 2 +x dy dx +18=( 6x x 2 )( 2 )+x( 62x )+18                                    =12x+2 x 2 +6x2 x 2 +18                                    =6x+18 y d 2 y d x 2 +x dy dx +18=0               6x+18=0                              x=3


Bab 9 Pembezaan

9.7 Pembezaan, SPM Praktis (Kertas 1)
Soalan 6:
Diberi f (x) = 3x2(4x2 – 1)7, cari f’(x).

Penyelesaian:
f (x) = 3x2(4x2 – 1)7
f’(x) = 3x2. 7(4x2 – 1)6. 8x + (4x2 – 1)7. 6x
f’(x) = 168x3 (4x2 – 1)6 + 6x (4x2 – 1)7
f’(x) = 6x (4x2 – 1)6[28x2+ (4x2 – 1)]
f’(x) = 6x (4x2 1)6 (32x2 1)


Soalan 7:
Diberi y = (1 + 4x)3(3x2 – 1)4, cari dy/dx.

Penyelesaian:
y = (1 + 4x)3(3x2 – 1)4
dy/dx
= (1 + 4x)3. 4(3x2 – 1)3.6x + (3x2 – 1)4. 3(1 + 4x)2.4
= 24x (1 + 4x)3(3x2 – 1)3 + 12 (3x2 – 1)4(1 + 4x)2
= 12 (1 + 4x)2(3x2 – 1)3 [2x (1 + 4x) + (3x2 – 1)]
= 12 (1 + 4x)2(3x2 – 1)3 [2x + 8x2 + 3x2 – 1]
= 12 (1 + 4x)2(3x2 – 1)3 [11x2 + 2x  – 1]


Soalan 8:
Diberi f(x)=3x 4 x 2 1  , cari f'(x). 

Penyelesaian:
f(x)=3x 4 x 2 1 =3x ( 4 x 2 1 ) 1 2 f'(x)=3x. 1 2 ( 4 x 2 1 ) 1 2 .8x+ ( 4 x 2 1 ) 1 2 .3 f'(x)=12 x 2 ( 4 x 2 1 ) 1 2 +3 ( 4 x 2 1 ) 1 2 f'(x)=3 ( 4 x 2 1 ) 1 2 [ 4 x 2 +( 4 x 2 1 ) ] f'(x)= 3( 8 x 2 1 ) ( 4 x 2 1 )


Soalan 9:
Diberi y= 15 x 4 x3 , cari  dy dx . 

Penyelesaian:
dy dx = v du dx u dv dx v 2 dy dx = ( x3 ).20 x 3 ( 15 x 4 ).1 ( x3 ) 2 dy dx = 20 x 4 +60 x 3 1+5 x 4 ( x3 ) 2 dy dx = 15 x 4 +60 x 3 1 ( x3 ) 2


Soalan 10:
Diberi f(x)= ( x 2 3 ) 5 13x , cari f'(0). 

Penyelesaian:
f(x)= ( x 2 3 ) 5 13x f'(x)= v du dx u dv dx v 2 f'(x)= ( 13x ).5 ( x 2 3 ) 4 .2x ( x 2 3 ) 5 .3 ( 13x ) 2 f'(x)= 10x( 13x ) ( x 2 3 ) 4 +3 ( x 2 3 ) 5 ( 13x ) 2 f'(x)= ( x 2 3 ) 4 [ 10x30 x 2 +3( x 2 3 ) ] ( 13x ) 2 f'(x)= ( x 2 3 ) 4 [ 27 x 2 +10x9 ] ( 13x ) 2 f'(0)= ( 0 2 3 ) 4 [ 27 ( 0 ) 2 +10( 0 )9 ] ( 13( 0 ) ) 2 f'(0)= 81×( 9 ) 1 =729