Перейти до основного вмісту
Каталог

Правила диференціювання: сума, добуток, частка

~15 хв · 9 розділів · 9 тестових запитань

Похідна та інтеграл
Математика НМТ

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

Похідна суми, добутку й частки з табличними функціями, винесення сталого множника, функції виду f(kx + b) та обчислення значення похідної в точці, зокрема для кусково заданих функцій.

Похідна суми, різниці й добутку на число

У попередньому юніті ти вивчив/вивчила таблицю похідних елементарних функцій. Тепер настав час навчитися комбінувати ці правила: додавати, віднімати функції та множити їх на стале число. Саме з цього починається справжнє диференціювання складніших виразів.

Основні правила для суми, різниці та сталої

Ці правила є в довідкових матеріалах НМТ, тож їх не потрібно заучувати напам'ять — достатньо вміти застосовувати.

Правило

Формула

Приклад

Пояснення

Сума / різниця

(u ± v)′ = u′ ± v′

(x² + sin x)′ = 2x + cos x

Похідна кожного доданка окремо

Сталий множник

(C·u)′ = C·u′

(5·x³)′ = 5·3x² = 15x²

Число залишається, множимо похідну

Сталий доданок

C′ = 0

(x³ − 2x² + 5)′ = 3x² − 4x

Похідна сталої дорівнює нулю

Розбираємо на прикладах

Розгляньмо функцію . За правилом суми-різниці диференціюємо кожен доданок окремо:

Зверни увагу: сталий доданок просто зник — його похідна дорівнює нулю, а множник перед залишився і помножив похідну степеневої функції.

Значення похідної в точці — не плутай із значенням функції

Для тієї самої функції обчислимо :

А тепер обчислимо значення самої функції в тій самій точці: . Бачиш? , а — це різні числа. Похідна показує швидкість зміни функції, а не її значення.

Не плутай f(x₀) і f′(x₀)! Наприклад, у завданні 19 демоваріанта НМТ-2026 треба обчислити і значення функції, і значення її похідної, тож ці величини важливо розрізняти.

Попереднє спрощення виразу

Іноді функцію варто спростити до диференціювання — це зменшує ризик помилки:

  • (розкриваємо дужки, а потім диференціюємо)

  • () (ділимо чисельник почленно, спрощуємо)

Змішані табличні функції

Коли функція поєднує різні табличні похідні, працює те саме правило суми/різниці:

  • Спочатку запишемо як :

  • Обчислимо значення в точці :

Ще один приклад: . Тут ми просто застосували табличні похідні для синуса й експоненти, помноживши кожну на свій коефіцієнт.

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

Похідна добутку й частки

Коли функція є добутком або часткою двох інших функцій, діяти «почленно» вже не можна. Тут потрібні окремі правила, які також є в довідкових матеріалах НМТ.

Правило добутку

Похідна добутку двох функцій обчислюється за формулою:

Словесно: «похідна першої функції, помножена на другу, плюс перша функція, помножена на похідну другої».

Приклади застосування

Поширена помилка: (uv)′ = u′·v′

Багато хто інтуїтивно припускає, що похідна добутку — це добуток похідних. Перевірмо на простому прикладі: . За правилом-пасткою . Але насправді , і . Результати різні! Правило добутку дає: — усе збігається.

Запам'ятай: (uv)′ = u′v + uv′, а НЕ u′·v′. Це одна з найчастіших помилок.

Правило частки

Похідна частки двох функцій (за умови ) обчислюється за формулою:

Словесно: «похідна чисельника, помножена на знаменник, мінус чисельник, помножений на похідну знаменника, усе поділити на квадрат знаменника». Зверни увагу: спершу йде похідна чисельника — саме , а не .

Приклад із часткою

Знайдемо похідну :

Зверни увагу: дужки навколо обов'язкові, бо мінус стосується всього добутку .

Ще один приклад

Розглянемо :

Коли правило частки не потрібне

Іноді дріб можна спростити почленно, і тоді застосовувати складне правило частки не доведеться:

  • при → (скоротили дріб, отримали лінійну функцію)

  • → (поділили почленно)

  • → (це просто сталий множник)

Перед тим як застосовувати правило частки, завжди перевір, чи не спрощується дріб. Економиш час і зменшуєш ризик помилки.

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

Похідна функції f(kx + b)

Функції виду — це окремий випадок складеної функції, де внутрішньою функцією є лінійний вираз . У довідкових матеріалах НМТ немає окремого правила для такого випадку, але воно легко виводиться із загального правила похідної складеної функції.

Формула й обґрунтування

Похідна функції обчислюється за формулою:

Це окремий випадок похідної складеної функції , де і . Множник з'являється тому, що похідна лінійної функції дорівнює .

Це правило належить до профільного рівня програми (позначка «П»). Окремого «стандартного» НМТ немає: тест укладають за всією програмою, тож правило варто знати напам'ять.

Приклади

Функція

Похідна

Як отримано

, похідна синуса — косинус

, похідна косинуса — мінус синус

, похідна —

, степінь:

Перевірка розкриттям дужок

Правильність формули можна перевірити на прикладі, де функцію можна розкрити:

Якщо спочатку розкрити дужки: , то . Результати збігаються — формула працює.

Типові пастки

  • Забувають множник : (неправильно), правильно: .

  • Змінюють аргумент: (неправильно), правильно: . Аргумент не змінюють — множник лише ставлять перед похідною.

  • Плутають із первісною: (це первісна, а не похідна).

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

Значення похідної в точці й кусково задана функція

Обчислення значення похідної в заданій точці — уміння з програми НМТ (тема 3.3); у демоваріанті НМТ-2026 воно потрібне в завданні 19. Тут важливо не лише правильно знайти похідну, а й не переплутати її зі значенням самої функції.

Алгоритм: спершу похідна, потім підстановка

Запам'ятай правильний порядок дій:

  1. Знайди похідну — продиференціюй функцію.

  2. Спрости отриманий вираз.

  3. Підстав задане значення замість і обчисли число.

Ніколи не підставляй x₀ до функції до диференціювання! Якщо спершу підставити число, функція перетвориться на сталу, а похідна сталої — нуль. Це одна з найпідступніших пасток.

Кусково задана функція

Особливий випадок — кусково задана функція, яка на різних проміжках задається різними формулами. Тут алгоритм доповнюється одним кроком:

  1. Визнач, якому проміжку належить точка .

  2. Візьми саме ту формулу, яка діє на цьому проміжку.

  3. Продиференціюй цю формулу.

  4. Підстав і обчисли результат.

Розгляньмо функцію:

Обчислимо . Точка належить проміжку , тому беремо першу формулу . Її похідна: . Підставляємо : .

Обчислимо . Точка належить проміжку , тому беремо другу формулу . Запишемо , тоді . Похідна: . Підставляємо : .

Комбіновані завдання

На НМТ можуть попросити обчислити суму значення функції та її похідної. Для тієї самої кусково заданої функції:

Зверни увагу: для беремо другу формулу (), а для — першу (). Кожен раз спершу визначаємо проміжок.

Відповідь десятковим дробом

У завданнях НМТ з короткою відповіддю результат треба записати десятковим дробом. Якщо отримав звичайний дріб, перетвори його на десятковий:

  • Мінус ставимо перед першою цифрою: , а не

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

Розбираємо завдання

У цьому розділі розв'яжемо п'ять типових завдань, які можуть зустрітися на НМТ. Кожне розібрано покроково, із поясненням, чому саме така відповідь правильна.

Приклад 1. Похідна добутку (вибір однієї відповіді)

Завдання: Знайдіть похідну функції .

Розв'язання: Застосовуємо правило добутку , де , .

Відповідь: .

Чому інші варіанти неправильні:

  • — це добуток похідних , а не правильне правило добутку.

  • — це сама функція, а не її похідна.

  • — мінус замість плюса, переплутано знак.

  • — похідна кожного множника окремо, без множення.

Приклад 2. Значення похідної в точці (коротка відповідь)

Завдання: . Обчисліть .

Розв'язання: Спершу знаходимо похідну:

Тепер підставляємо :

Відповідь: 8.

Поширена пастка: обчислити . Це значення самої функції, а не похідної.

Приклад 3. Похідна частки (вибір однієї відповіді)

Завдання: Знайдіть похідну функції .

Розв'язання: Застосовуємо правило частки , де , .

Відповідь: .

Чому інші варіанти неправильні:

  • — переставлено доданки в чисельнику: замість .

  • — мінус не застосовано до : , а не .

  • — загублено квадрат знаменника.

  • — це , а не правильне правило частки.

Приклад 4. Кусково задана функція (коротка відповідь)

Завдання: Дано функцію

Обчисліть .

Розв'язання: Спочатку визначаємо, якому проміжку належить кожна точка.

Для : , тому беремо другу формулу . .

Для : , тому беремо першу формулу . Її похідна: . .

Отже, .

Відповідь: 5.

Пастка: узяти формулу не того проміжку — наприклад, для застосувати другу формулу, що дало б неправильний результат.

Приклад 5. Похідна функції f(kx + b) (вибір однієї відповіді)

Завдання: Знайдіть похідну функції .

Розв'язання: За правилом , де , , :

Відповідь: .

Чому інші варіанти неправильні:

  • — загублено множник .

  • — множник прибрали з аргументу: аргумент косинуса має залишитися , а лише з'являється перед функцією: .

  • — знак мінус з'явився б для , а не для .

  • — це первісна, а не похідна.

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

Типові помилки й пастки

Нижче перелічено найпоширеніші помилки, яких припускаються учні під час обчислення похідних на НМТ. Ознайомся з ними, щоб не потрапити в пастку.

  • (uv)′ = u′·v′ — похідна добутку як добуток похідних. Правильно: (uv)′ = u′v + uv′.

  • У правилі частки переставляють доданки — пишуть (uv′ − u′v)/v² замість (u′v − uv′)/v², або забувають квадрат знаменника.

  • Сталий доданок «зберігається» — помилково вважають, що (x² + 5)′ = 2x + 5. Насправді похідна сталої дорівнює нулю: (x² + 5)′ = 2x.

  • Губиться сталий множник — наприклад, (5x³)′ = 3x² замість 15x².

  • У f(kx + b) забувають множник k — пишуть (e^(3x))′ = e^(3x) замість 3e^(3x), або (cos 2x)′ = −sin 2x замість −2sin 2x.

  • Обчислюють f(x₀) замість f′(x₀) — або підставляють x₀ до диференціювання, що дає нуль.

  • У кусково заданій функції беруть формулу не того проміжку — спершу перевір, якому проміжку належить точка.

  • Застосовують правило частки до дробу, який простіше поділити почленно — і помиляються в алгебрі. Спершу спрости дріб.

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

Як це перевіряють на НМТ

Тема «Правила диференціювання» належить до розділу 3.3 програми НМТ з математики. На рівні стандарту вимагається «знаходити похідну суми, добутку й частки двох функцій» і значення похідної в точці. Похідна складеної функції (зокрема ) позначена як профільний рівень (П).

Формат завдань на НМТ

У демоваріанті НМТ-2026 завдання 19 — це обчислення значення кусково заданої функції та її похідної. Воно має формат короткої відповіді: результат записують лише десятковим дробом. За нього можна отримати 0 або 2 бали без часткових балів.

Позиція 19 у тесті змінна. У вибірці з чотирьох тестів 2023–2024 років на цій позиції були прогресія (три тести) й інтеграл (один тест). У демо 2026 — похідна. Тому похідну в точці варто тренувати саме у формі короткої відповіді.

Довідкові матеріали

У довідкових матеріалах, які видають на НМТ, є такі правила:

Правила для у довідці немає — його потрібно знати окремо або виводити із загального правила похідної складеної функції.

Стратегія виконання

  • Запиши у чернетці, спрости вираз.

  • Підстав окремим рядком — так менше ризику помилитися.

  • Розв'язання в чернетці не перевіряють, тому обов'язково перевір число, яке вписуєш у поле відповіді й зберігаєш.

  • Якщо відповідь — звичайний дріб, перетвори його на десятковий.

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

Питання й відповіді

Чому похідна добутку не дорівнює добутку похідних?

Тому що диференціювання — це лінійна операція лише відносно додавання, а не множення. Інтуїція «що роблять з функцією, те й з її похідною» підводить. Перевір на простому прикладі: . Добуток похідних дав би , а справжня похідна . Правило виводиться з означення похідної через границю — воно враховує, що зміна добутку залежить від зміни обох множників.

Як запам'ятати порядок доданків у чисельнику правила частки?

У формулі спершу йде похідна чисельника . Мнемонічне правило: «похідна того, що зверху, множиться на те, що знизу, мінус те, що зверху, на похідну того, що знизу». Або просто запам'ятай: спершу диференціюємо чисельник (він «головніший»), потім знаменник.

Чи обов'язково застосовувати правило частки до кожного дробу?

Ні. Якщо дріб можна спростити почленно, зроби це. Наприклад, (при ), і похідна дорівнює . Якщо ж застосувати правило частки, отримаєш те саме, але з більшим ризиком алгебраїчної помилки. Однак для дробів, які не спрощуються (наприклад, ), правило частки необхідне.

Що робити з функцією sin 3x, якої немає в таблиці?

У таблиці похідних є , але немає . Застосовуй правило для : . Множник з'являється тому, що похідна внутрішньої функції дорівнює . Це окремий випадок похідної складеної функції.

Як знайти похідну кусково заданої функції в точці?

Спершу визнач, якому проміжку належить задана точка . Потім візьми саме ту формулу, яка діє на цьому проміжку, продиференціюй її й підстав . Якщо в завданні є кілька точок (наприклад, ), для кожної точки окремо визначай проміжок. Ніколи не бери формулу з іншого проміжку — це одна з найпоширеніших пасток.

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

Коротко: головне

  • , , сталий доданок дає 0

  • , а не

  • : спершу похідна чисельника

  • — множник не губимо

  • : спершу похідна, потім підстановка

  • Кусково задана функція: формула за проміжком, якому належить

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

Самоперевірка

Перевірте себе на цьому юніті

Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.

1. Знайдіть похідну функції $y = \sin 4x$.

2. Знайдіть похідну функції $f(x) = x^2 \cdot \ln x$.

3. Знайдіть похідну функції $y = \dfrac{2x - 5}{x + 1}$.

4. Знайдіть похідну функції $f(x) = 5x^4 - 3x^2 + 2x - 1$.

5. Знайдіть похідну функції $f(x) = 4\sqrt{x} + \dfrac{3}{x}$.

Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 9 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.

Приєднатися, щоб пройти тест