Правила диференціювання: сума, добуток, частка
~15 хв · 9 розділів · 9 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії Підготовка до НМТ 2027: Математика — повний курс.
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.
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.
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.
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.
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:
Знайди похідну — продиференціюй функцію.
Спрости отриманий вираз.
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:
Визнач, якому проміжку належить точка .
Візьми саме ту формулу, яка діє на цьому проміжку.
Продиференціюй цю формулу.
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.
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.
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.
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.
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.
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