Перейти до основного вмісту
Каталог

Завдання 19 НМТ: похідна й інтеграл з короткою відповіддю

~20 хв · 8 розділів · 13 тестових запитань

Похідна та інтеграл
Математика НМТ

Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + біологія.

Похідна в точці та визначений інтеграл з короткою відповіддю: обчислення f′(x₀) для многочленів, добутку й частки, кусково заданих функцій, а також ∫ₐᵇ f(x)dx за формулою Ньютона–Лейбніца із записом відповіді десятковим дробом.

Похідна в точці: таблиця, правила, підстановка

У завданні 19 НМТ ти можеш отримати 2 бали за обчислення значення похідної в заданій точці. Для цього не потрібно нічого, крім таблиці похідних з довідки НМТ і кількох правил. Головне — ніколи не підставляй точку одразу в функцію: спочатку знайди формулу похідної, і лиш тоді підставляй число.

Таблиця похідних з довідки НМТ

У довідці, яку ти отримаєш на тесті, є такі формули (запам'ятай, де стоїть мінус):

Функція f(x)

Похідна f'(x)

Примітка

C (стала)

0

Похідна будь-якого числа — нуль

x

1

xᵅ

α · xᵅ⁻¹

Працює для будь-якого α ≠ 0

√x

1 / (2√x)

Те саме, що x¹/²

eˣ

eˣ

Не змінюється

ln x

1 / x

Тільки натуральний логарифм

sin x

cos x

cos x

−sin x

Мінус!

tg x

1 / cos²x

x ≠ π/2 + πk

Запам'ятай: (cos x)' = −sin x — мінус з'являється саме тут. Не забудь його!

Формули (ctg x)' = −1 / sin²x у довідці НМТ немає — її треба знати напам'ять.

Правила диференціювання

Крім табличних формул, у довідці є чотири правила. П'яте правило, для лінійного аргументу, у довідці відсутнє — його треба знати напам'ять:

  • (u ± v)' = u' ± v' — похідна суми дорівнює сумі похідних.

  • (C · u)' = C · u' — сталий множник можна винести.

  • (u · v)' = u'v + uv' — похідна добутку: диференціюємо перший множник, другий не чіпаємо, плюс перший не чіпаємо, диференціюємо другий.

  • (u / v)' = (u'v − uv') / v² — похідна частки: «верх похідний мінус низ похідний», і все ділимо на квадрат знаменника.

  • (f(kx + b))' = k · f'(kx + b) — для складеної функції з лінійним аргументом (профільний рівень); у довідці цього правила немає.

Алгоритм: спершу формула, потім число

Найпоширеніша помилка — підставити x₀ у вихідну функцію замість того, щоб спершу знайти похідну. Запам'ятай послідовність:

  1. Знайди f'(x) — запиши похідну як формулу.

  2. Підстав x₀ в отриману формулу й обчисли.

Приклади застосування

Многочлен. Нехай . Тоді (за правилом ). Підставляємо : .

Добуток. Нехай . За правилом : , ; , . Отже, . Підставляємо : .

Частка. Нехай . За правилом : , ; , . Тоді . Підставляємо : .

Корінь. Нехай . Запишемо як , тоді . Маємо . Підставляємо : .

Тригонометрія. Нехай . Тоді . Підставляємо : , тому .

Лінійний аргумент (профільний рівень)

Якщо аргумент функції — лінійний вираз , похідна дорівнює , помноженій на похідну функції від цього виразу. Наприклад:

У довідці НМТ похідної складеної функції в загальному вигляді немає, але лінійний аргумент трапляється в завданнях, тому потренуйся з кількома прикладами.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Кусково задана функція

Кусково задана функція — це функція, яка на різних проміжках області визначення задана різними формулами. У завданні 19 НМТ вона може бути записана аналітично або зображена графіком-ламаною. Головне — спочатку визначити, який саме рядок «працює» в заданій точці, і лише потім виконувати обчислення.

Як читати кусково задану функцію

Розгляньмо запис:

Це означає:

  • Якщо , то (перший рядок).

  • Якщо , то (другий рядок).

Приклад 1. Знайдемо . Оскільки 4 > 2, беремо другий рядок: . Похідна на цьому проміжку: , тому .

Приклад 2. Знайдемо . Оскільки , беремо перший рядок: . Похідна на цьому проміжку: , тому .

Точка стику: який рядок брати?

Точка — точка стику проміжків. Її відносять до того рядка, де стоїть знак або (не сувора нерівність). У нашому записі — це перший рядок, тому .

Подивимось, чи дорівнює значення з другого рядка в тій самій точці тому самому числу? Для точка не підходить, але якщо ми підставимо у другий вираз, отримаємо 5 − 2 = 3. Маємо , отже, функція має в точці розрив і не є в ній диференційовною. Тому в завданні НМТ похідну в точці стику зазвичай не питають — шукають у точках усередині проміжків.

Поєднання величин

Іноді умова просить знайти не одну величину, а їхню суму, добуток або іншу комбінацію. Наприклад: «Знайдіть ». Діємо завжди однаково:

  1. Визначаємо для кожної точки свій рядок функції.

  2. Обчислюємо кожну величину окремо.

  3. Виконуємо потрібну дію (додавання, множення тощо).

Для нашої функції: — другий рядок (3 > 2), . — перший рядок, , . Отже, .

Графік-ламана

Функцію можуть задати не формулами, а графіком — ламаною лінією. Кожна ланка ламаної — це відрізок прямої. Похідна на такій ланці дорівнює її кутовому коефіцієнту ( у рівнянні ).

Наприклад, ланка з'єднує точки і . Кутовий коефіцієнт: . Отже, для всіх між 1 і 4 похідна .

Рендеринг діаграми…

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Визначений інтеграл з короткою відповіддю

Для невід'ємної на функції визначений інтеграл дорівнює площі криволінійної трапеції під її графіком; загалом це число , яке може бути й від'ємним. На НМТ тобі не потрібно малювати фігуру: достатньо скористатися формулою Ньютона–Лейбніца та таблицею первісних з довідки.

Формула Ньютона–Лейбніца

Тут — первісна функції , тобто така функція, що . У визначеному інтегралі сталої не пишуть — вона скорочується при відніманні.

Таблиця первісних з довідки НМТ

Функція f(x)

Первісна F(x)

Примітка

xᵅ (α ≠ −1)

xᵅ⁺¹ / (α + 1)

Степінь збільшується на 1

1/x

ln |x|

Модуль — для від'ємних меж

eˣ

eˣ

Не змінюється

sin x

−cos x

Мінус!

cos x

sin x

1 / cos²x

tg x

Увага: первісна sin x дорівнює −cos x (мінус!), а первісна cos x дорівнює sin x (без мінуса). Не переплутай!

Покроковий алгоритм

  1. За таблицею первісних знайди — первісну підінтегральної функції .

  2. Обчисли — значення первісної у верхній межі.

  3. Обчисли — значення первісної в нижній межі.

  4. Відніми: . Саме верхня мінус нижня, а не навпаки!

Приклади

Приклад 1. .

Первісна: (бо , а ).

, .

Відповідь: 18 − 0 = 18.

Приклад 2. .

Первісна — це . , .

Відповідь: 1 − 0 = 1.

Приклад 3. .

Запишемо як . Первісна: . , .

Відповідь: 4 − 2 = 2.

Пастки підстановки

  • Плутанина меж: обов'язково , а не . Інакше відповідь матиме протилежний знак.

  • Від'ємна межа: якщо нижня межа від'ємна, підставляй у дужках. Наприклад, .

  • Стала C: у визначеному інтегралі її не пишуть — вона все одно скоротиться.

  • Замість первісної — підінтегральна: ніколи не підставляй межі в . Спочатку знайди !

Невідома межа

Іноді інтеграл містить невідому верхню межу, а його значення відоме. Тоді розв'язуєш рівняння. Наприклад, , . Первісна: . Отже, , звідки (від'ємний корінь не підходить, бо ).

Як скласти задачу-аналог

Щоб відповідь була скінченним десятковим дробом, підбирай межі та коефіцієнти так, щоб значення первісної в обох межах були раціональними числами. Наприклад, візьми многочлен з цілими коефіцієнтами та цілі межі — відповідь буде цілим числом. Або візьми функцію з коренем і межі — квадрати натуральних чисел.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Розбираємо завдання

У цьому розділі розв'яжемо чотири типові задачі, які можуть з'явитися на НМТ на позиції № 19. Кожна має коротку відповідь — десятковий дріб.

Приклад 1. Кусково задана функція з сумою значень

Умова: Функцію задано формулою:

Знайдіть .

Розв'язання:

  1. Визначаємо рядки. Для : 3 ≥ 1, тому другий рядок. Отже, .

  2. Для : , тому перший рядок. Знаходимо похідну: . Підставляємо: .

  3. Обчислюємо суму: .

Відповідь: −1.

Розбір пасток:

  • Пастка 1: якщо підставити у функцію замість похідної, отримаємо , а — це неправильно.

  • Пастка 2: якщо взяти за першим рядком (3 < 1 — помилка!), отримаємо 9 + 6 = 15, а 15 + (−2) = 13 — теж неправильно.

Приклад 2. Похідна частки

Умова: Знайдіть значення похідної функції у точці .

Розв'язання:

Спочатку спростимо: .

Тепер знаходимо похідну: (бо , звідки ).

Підставляємо : .

Відповідь: 0,25.

Розбір пасток:

  • Пастка: якщо обчислити замість , матимемо 2 + 3/2 = 3,5 — це поширена помилка.

Приклад 3. Визначений інтеграл

Умова: Обчисліть .

Розв'язання:

Первісна функції : .

, .

.

Відповідь: 10.

Розбір пасток:

  • Пастка 1: забути відняти — відповідь 12 (неправильно).

  • Пастка 2: зробити — відповідь −10 (неправильно).

  • Пастка 3: підставити межі в замість : 2 · 3 + 1 = 7, 2 · 1 + 1 = 3, різниця 4 — неправильно.

Приклад 4. Фізичний зміст похідної

Умова: Точка рухається за законом ( — у метрах, — у секундах). Знайдіть швидкість у момент с.

Розв'язання:

Швидкість — це похідна шляху за часом: .

.

Підставляємо : (м/с).

Відповідь: 9.

Розбір пасток:

  • Пастка: обчислити замість : 27 − 27 + 2 = 2 — це шлях, а не швидкість.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Типові помилки й пастки

На основі досвіду розв'язування завдань НМТ з похідної та інтеграла можна виділити кілька типових помилок. Ознайомся з ними, щоб не втратити 2 бали через неуважність.

  • Підставити точку у функцію замість похідної. Найпоширеніша помилка: умова просить , а учень обчислює . Завжди спершу знаходь як формулу, лише потім підставляй число.

  • Узяти для точки формулу не з того проміжку. У кусково заданій функції спершу перевір умову на і вибери правильний рядок. Особливо уважним будь у точці стику: зверни увагу на знак чи .

  • Застосувати неправильні правила диференціювання. Запам'ятай: , а не . Для частки: , а не .

  • Обчислити замість . У формулі Ньютона–Лейбніца верхня межа мінус нижня. Якщо переплутати, відповідь матиме протилежний знак.

  • Підставити межі в підінтегральну функцію замість первісної. Інтеграл обчислюють через первісну , а не через саму . Спочатку знайди за таблицею.

  • Загубити мінус. , первісна дорівнює . Мінус з'являється в похідній косинуса й у первісній синуса — не забувай його!

  • Записати у відповідь одну з величин, коли питають їхню суму чи добуток. Уважно читай умову: якщо просять , то відповідь — сума, а не окремо або .

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Як це перевіряють на НМТ

Нижче описано, як саме виглядає завдання № 19 у тесті НМТ і як до нього готуватися.

Формат завдання

  • Позиція: № 19 (одне з чотирьох завдань з короткою відповіддю, № 19–22).

  • Тип: коротка відповідь — десятковий дріб (ціле число або скінченний десятковий дріб; звичайний дріб спершу переведи в десятковий).

  • Бали: 0 або 2 бали. Помилка дає 0 балів.

  • Час: окремого ліміту на одне завдання немає; розумно витратити на нього 5–7 хвилин.

Що трапляється на цій позиції

У демоваріанті 2026 року на позиції № 19 стояло завдання на значення кусково заданої функції та її похідної (теми 3.3 «Похідна функції, її геометричний та фізичний зміст. Таблиця похідних та правила диференціювання» і 3.2 «Функціональна залежність…» програми НМТ). Однак у вибірці тестів 2023–2024 років на позиції № 19 в одному тесті з чотирьох стояв інтеграл, а в решті — прогресія. Позиція змінна: похідна, інтеграл або прогресія можуть опинитися як на № 19, так і на іншій позиції. Тому похідну й інтеграл тренують саме у формі короткої відповіді — у різних варіантах.

Що можна використовувати з довідки

У довідці НМТ наведено:

  • Таблиця похідних: , , , , , , , , .

  • Правила диференціювання: , , , .

  • Таблиця первісних (обернена до таблиці похідних).

  • Формула Ньютона–Лейбніца: .

Важливо: похідної складеної функції в загальному вигляді в довідці немає, лише окремі випадки з лінійним аргументом можна вивести з наведених формул.

Як записувати відповідь

Відповідь — лише десятковий дріб. Якщо число від'ємне, знак «мінус» ставиться перед першою цифрою. Дробову частину відокремлюють комою. Наприклад: −1; 0,25; 10; 9.

Стратегія виконання

  1. Прочитай умову й визнач, що саме треба знайти: , , їхню суму чи інтеграл.

  2. Якщо функція кусково задана — випиши, який рядок працює в кожній точці.

  3. Знайди як формулу (або як первісну) — запиши на чернетці.

  4. Підстав числове значення й обчисли.

  5. Перевір, чи записав саме ту величину, яку просили, і чи не загубив знак.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Питання й відповіді

Як зрозуміти, яку формулу кусково заданої функції брати в точці стику?

Подивись на знак нерівності. Точка стику належить тому проміжку, де стоїть несувора нерівність ( або ). Наприклад, у записі «» і «» точка належить першому рядку. Якщо обидві нерівності несуворі («» і «»), то можна брати будь-який рядок — значення мають збігатися (функція неперервна).

Чи можна спершу підставити число, а потім диференціювати?

Ні. Похідна — це функція, яку спершу потрібно знайти як формулу. Якщо підставити число одразу, ти отримаєш сталу, а похідна сталої дорівнює нулю — це буде неправильно. Завжди спершу , потім .

Чому у визначеному інтегралі не пишуть сталу ?

Тому що скорочується при відніманні: . Визначений інтеграл — це число, а не сім'я функцій, тому стала не потрібна.

Що робити, якщо у відповіді лишилося число чи ?

На НМТ від тебе вимагають саме десятковий дріб. Якщо після обчислення лишилося , , тощо — значить, ти або помилився в обчисленнях, або взяв не той інтеграл. Задача складена так, щоб відповідь була скінченним десятковим дробом. Перевір ще раз.

Як скласти задачу-аналог, щоб відповідь була десятковим дробом?

Для похідної: візьми многочлен з цілими коефіцієнтами й цілу точку — похідна буде цілим числом. Для інтеграла: підбери межі так, щоб і були раціональними. Наприклад, . Для кореня: .

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Коротко: головне

  • Спершу рядок кусково заданої функції, потім обчислення. Для кожної точки спочатку визнач, яка формула «працює» за умовою на .

  • Спершу як формула, потім підстановка . Ніколи не підставляй число в , якщо питають .

  • Таблиці похідних і первісних та формула Ньютона–Лейбніца — у довідці. Користуйся ними, але пам'ятай, де стоїть мінус.

  • : верхня межа мінус нижня. Не переплутай порядок.

  • , а не . Для частки: .

  • У відповідь записуй саме ту величину, яку просять: , , їхню суму чи значення інтеграла. Перевір умову перед тим, як писати відповідь.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.