1. Harakatdagi nuqta tezligini topish haqidagi masala

Egri chiziq urinmasining burchak koeffitsientini topish masalasi
Endi G egri chiziq biror oraliqda aniqlangan uzluksiz y=f(x) funksiyaning grafigi bo‘lgan holda urinmaning burchak koeffitsientini topaylik. Qaralayotgan f(x) funksiya grafigini ifodolovchi G chiziqqa tegishli M₀ nuqtaning abssissasi x₀, ordinatasi f(x₀) va shu nuqtada urinma mavjud deb faraz qilaylik.

G chiziqda M₀ nuqtadan farqli N(x₀+x, f(x₀+x)) nuqtani olib, M₀N kesuvchi o‘tkazamiz. Uning Ox o‘qi musbat yo‘nalishi bilan tashkil etgan burchagini  bilan belgilaymiz (6-chizma). Ravshanki,  burchak x ga bog‘liq bo‘ladi: =(x) va tg= o‘rinli

6-chizma Urinmaning absisa o‘qining musbat yo‘nalishi bilan hosil qilgan burchagini  bilan belgilaymiz. Agar /2 bo‘lsa, u holda tg funksiyaning uzluksizligiga ko‘ra k_urinma=tg =, va N nuqtaning M₀ nuqtaga intilishi x yning 0 ga intilishiga teng kuchli ekanligini e’tiborga olsak, k_urinma = tenglikka ega bo‘lamiz.

Shunday qilib, y=f(x) funksiyaning abssissasi x₀ bo‘lgan nuqtasida novertikal urinma o‘tkazish mumkin bo‘lishi uchun shu nuqtada limitning mavjud bo‘lishi zarur va yyetarli, limit esa urinmaning burchak koeffitsientiga teng bo‘lar ekan.

Hosilaning geometrik va fizik ma’nolari. Urinma va normal tenglamalari. Hosilaning geometrik ma’nosi

Yuqorida biz, agar y=f(x) funksiya grafigining M₀(x₀;f(x₀)) nuqtasida urinma o‘tkazish mumkin bo‘lsa, u holda urinmaning burchak koeffitsienti k_urinma= ekanligini ko‘rsatgan edik. Bundan hosilaning geometrik ma’nosi kelib chiqadi:

y=f(x) funksiya grafigiga abssissasi x=x₀ bo‘lgan nuqtasida o‘tkazilgan urinmaning burchak koeffitsienti hosilaning shu nuqtadagi qiymatiga teng

7-chizma 8-chizma k_urinma=f’(x₀).

Faraz qilaylik y=f(x) funksiya x=x₀ nuqtada uzluksiz va f’(x₀)=+ bo‘lsin. U holda funksiya grafigi abssissasi x=x₀ nuqtada vertikal urinmaga ega bo‘lib, unga nisbatan funksiya grafigi 6-chizmada ko‘rsatilgandek joylashadi.

Xuddi shu kabi f’(x₀)=- bo‘lganda ham x=x₀ nuqtada funksiya grafigi vertikal urinmaga ega bo‘ladi, funksiyaning grafigi urinmaga nisbatan 8–rasmda ko‘rsatilgandek joylashadi.

Agar f’(x₀+0)=+ va f’(x₀-0)=- bo‘lsa, u holda funksiya grafigining x=x₀ nuqta atrofida 4-chizmada tasvirlangandek bo‘ladi. Xuddi shunga o‘xshash, f’(x₀+0)=- va f’(x₀-0)=+ bo‘lganda,

funksiya grafigi x=x₀ nuqta atrofida 3–chizmadagidek ko‘rinishda bo‘ladi. Bunday hollarda (x₀,f(x₀)) nuqtada urinma mavjud, ammo hosila mavjud emas.

Agar x=x₀ nuqtada chekli bir tomonli hosilalar mavjud, lekin f’(x₀+0)f’(x₀-0) bo‘lsa, u holda funksiya grafigi 5–chizmadagiga o‘xshash ko‘rinishga ega bo‘ladi. (x₀,f(x₀)) nuqta grafikning sinish nuqtasi bo‘ladi.
Hosilaning fizik ma’nosi
Hosila tushunchasiga olib keladigan ikkinchi masalada harakat qonuni s=s(t) funksiya bilan tavsiflanadigan to‘g‘ri chiziq bo‘ylab harakatlanayotgan moddiy nuqtaning t vaqt momentidagi oniy tezligi v_oniy = ekanligini ko‘rgan edik. Bundan hosilaning fizik (mexanik) ma’nosi kelib chiqadi.

s=s(t) funksiya bilan tavsiflanadigan to‘g‘ri chiziqli harakatda t vaqt momentidagi harakat tezligining son qiymati hosilaga teng: v_oniy =s’(t).

Hosilaning mexanik ma’nosini qisqacha quyidagicha ham aytish mumkin: yo‘ldan vaqt bo‘yicha olingan hosila tezlikka teng.

Hosila tushunchasi nafaqat to‘g‘ri chiziqli harakatning oniy tezligini, balki boshqa jarayonlarning ham oniy tezligini aniqlashga imkon beradi. Masalan, faraz qilaylik y=Q(T) jismni T temperaturaga qadar qizdirish uchun uzatilayotgan issiqlik miqdorining o‘zgarishini tavsiflovchi funksiya bo‘lsin. U holda jismning issiqlik sig‘imi issiqlik miqdoridan temperatura bo‘yicha olingan hosilaga teng bo‘ladi:

C=.

Umuman olganda, hosilani f(x) funksiya bilan tavsiflanadigan jarayon oniy tezligining matematik modeli deb aytish mumkin.
Funksiya grafigiga o’tkazilgan urinma va normal tenglamalari
Faraz qilaylik y=f(x) funksiya x₀ nuqtada hosilaga ega, M(x₀;f(x₀)) funksiya grafigiga tegishli nuqta bo‘lsin. Funksiya grafigiga berilgan nuqtada o‘tkazilgan urinma tenglamasini tuzaylik.

Bu tenglamani y=kx+b ko‘rinishda izlaymiz. Izlanayotgan to‘g‘ri chiziq M(x₀;f(x₀)) nuqtadan o‘tishi ma’lum, shu sababli f(x₀)= kx₀+b tenglik o‘rinli. Bundan b=f(x₀)-kx₀ ekanligini topamiz. Demak, urinma tenglamasini y=kx+ f(x₀)- kx₀ yoki y= f(x₀)+k(x- x₀) ko‘rinishga ega bo‘ladi. Agar urinmaning k burchak koeffitsienti hosilaning x₀ nuqtadagi qiymatiga tengligini e’tiborga olsak, y=f(x) funksiya grafigiga M(x₀;f(x₀)) nuqtasida o‘tkazilgan urinma tenglamasi quyidagicha bo‘ladi:

y= f(x₀)+f’(x₀)(x-x₀) (1)

Ma’lumki, agar k_urinma0 bo‘lsa, urinma va normalning burchak koeffitsientlari perpendikulyarlik sharti k_normalk_urinma=-1 bilan bog‘langan bo‘ladi. Bundan y=f(x) funksiya grafigiga M(x₀;f(x₀)) nuqtasida o‘tkazilgan normal tenglamasini

y= f(x₀)-(x-x₀) (2)

keltirib chiqarish mumkin.

1-misol. Abstsissasi x=1 bo‘lgan nuqtada y=1/x giperbolaga o‘tkazilgan urinma va normal tenglamalarini tuzing.

Yechish. Bu misolda x₀=1, f(x₀)=1, f’(x)=-, f’(1)=-1. Bu qiymatlarni (1) formulaga qo‘yib urinma tenglamasini hosil qilamiz: y=1-(x-1), ya’ni y=2-x;

(2) formuladan foydalanib, normal tenglamasini yozamiz: y=1+(x-1), ya’ni y=x.

2-misol. y=x² parabolaning A(0;-4) nuqtadan o‘tuvchi urinma tenglamasini yozing.

Yechish. Berilgan nuqta y=x² parabolaga tegishli emasligi ko‘rinib turibdi. Faraz qilaylik x=x₀ nuqta urinish nuqtasining abssissasi bo‘lsin. U holda f(x₀)=x₀², f’(x)=2x, f’(x₀)=2x₀. (1) formuladan foydalansak y= x₀²+2x₀(x-x₀) ya’ni

y= 2x₀x- x₀² (3)

tenglamaga ega bo‘lamiz.

Shartga ko‘ra urinma (0;-4) nuqtadan o‘tishi kerak. (3) tenglamada x va y o‘rniga 0 va -4 qiymatlarini qo‘yib x₀ ga nisbatan -4=- x₀² tenglamaga ega bo‘lamiz. Bundan x₀=2, x₀=-2 bo‘lishini topamiz.

Agar x₀=2 bo‘lsa, u holda urinma tenglamasi y=4x-4; agar x₀=-2 bo‘lsa, y=-4x-4 bo‘ladi. Shunday qilib, ko‘rsatilgan shartni qanoatlantiruvchi ikkita y=4x-4, y=-4x-4 urinma tenglamasini hosil qildik.

Asosiy elementar funksiyalarning hosilalari
y=x^ (x>0) darajali funksiyaning hosilasi

Bu funksiyaning x nuqtadagi orttirmasi y=(x+x)^-x^=x^(()^-1) ga teng va bo‘ladi. Ma’lumki, . Shuning uchun . Bundan funksiyaning x nuqtadagi hosilasi mavjud va y’=x^-1 bo‘ladi. Demak, (x^)’=x^-1 va d(x^)=x^-1dx formulalar o‘rinli.

Murakkab funksiyaning hosilasini hisoblash va differensiali formulalarini foydalangan holda, (u(x))^ ko‘rinishdagi murakkab funksiya uchun quyidagi formulalarni yozish mumkin: ((u(x))^)’=(u(x))^-1u’(x), d((u(x))^)= (u(x))^-1u’(x)dx.

Masalan y=(x²+1)³ funksiyaning hosilasini topish talab qilinsin. Bu misolda u(x)=(x²+1), =3. Demak, yuqoridagi formulaga ko‘ra y’=3(x²+1)²((x²+1)’=3((x²+1)²2x=6x(x²+1)² bo‘ladi.