12. Sınıf · Türev

Türevin Tanımı ve Anlamı

~8 dk okumaZorluk: Orta18 çözümlü soru

Türev, bir fonksiyonun bir noktadaki anlık değişim hızını ölçer. Önce iki nokta arasındaki ortalama değişim oranını (kesenin eğimini) buluruz; sonra ikinci noktayı birinciye yaklaştırıp limit alırız. Bu limit, o noktadaki teğetin eğimi ve fonksiyonun o noktadaki türevidir. Bu derste türevin limitle tanımını, anlık değişim oranını ve teğet eğimi yorumunu öğreneceğiz; bol örnek ve "Sıra Sende" alıştırmalarıyla pekiştireceğiz.

1. Ortalama Değişim Oranı

y=f(x) fonksiyonunda x, a'dan b'ye değişirken ortalama değişim oranı, grafiğin A\big(a,f(a)\big) ve B\big(b,f(b)\big) noktalarından geçen kesenin eğimidir:

\text{Ortalama değişim oranı}=\dfrac{f(b)-f(a)}{b-a}=\dfrac{\Delta y}{\Delta x}

Bu, "x bir birim arttığında y ortalama ne kadar değişir" sorusunun yanıtıdır.

Örnek
Soru

f(x)=x^2 fonksiyonunun x=1 ile x=3 arasındaki ortalama değişim oranını bulunuz.

  1. Uç değerleri hesapla: f(1)=1, f(3)=9.
  2. Orana koy: \dfrac{f(3)-f(1)}{3-1}=\dfrac{9-1}{3-1}=\dfrac{8}{2}=4.
Sonuç: 4 (kesenin eğimi).

2. Anlık Değişim Oranı ve Türevin Tanımı

İkinci noktayı birinciye yaklaştırırsak (b\to a), kesen yavaş yavaş teğete dönüşür. Kesenin eğiminin bu limitine anlık değişim oranı veya f fonksiyonunun a noktasındaki türevi denir ve f'(a) ile gösterilir:

f'(a)=\lim_{h\to 0}\dfrac{f(a+h)-f(a)}{h}

Burada h=b-a ikinci noktanın birinciye uzaklığıdır; h\to 0 olunca B\to A olur. Bu limit varsa f, a noktasında türevlenebilir denir.

xykesenteğetA(1, 1)B(3, 9)
Şekil 1 — f(x)=x^2 eğrisinde A(1,1) ve B(3,9) noktalarından geçen kesenin eğimi 4'tür. B noktası A'ya yaklaştıkça kesen, A noktasındaki teğete dönüşür; teğetin eğimi (yani f'(1)) 2'dir.
Örnek
Soru

f(x)=x^2 fonksiyonunun x=1 noktasındaki türevini tanımı kullanarak bulunuz.

f(1+h)=(1+h)^2 açılımını yaz; payda h ortak çarpanını sadeleştirdikten sonra h\to 0 koy.

  1. Tanımı yaz: f'(1)=\lim_{h\to 0}\dfrac{f(1+h)-f(1)}{h}.
  2. f(1+h)=(1+h)^2=1+2h+h^2, f(1)=1.
  3. Pay: (1+2h+h^2)-1=2h+h^2=h(2+h).
  4. Sadeleştir: \dfrac{h(2+h)}{h}=2+h.
  5. Limit: \lim_{h\to 0}(2+h)=2.
Sonuç: f'(1)=2.

3. Teğetin Eğimi ve Teğet Denklemi

Bir noktadaki türev, grafiğe o noktada çizilen teğet doğrusunun eğimidir. Eğimi m=f'(a) olan ve \big(a,f(a)\big) noktasından geçen teğetin denklemi:

y-f(a)=f'(a)\,(x-a)

Türev pozitifse fonksiyon o noktada artıyor, negatifse azalıyor, sıfırsa teğet yataydır.

Örnek
Soru

f(x)=x^2 eğrisine x=1 noktasında çizilen teğetin denklemini yazınız. (f'(1)=2 bulunmuştu.)

  1. Değme noktası: a=1, f(1)=1, eğim m=f'(1)=2.
  2. Teğet denklemi: y-1=2(x-1).
  3. Düzenle: y=2x-1.
Sonuç: y=2x-1.

4. Türev Fonksiyonu

Her x için türevi hesaplarsak yeni bir fonksiyon elde ederiz; buna türev fonksiyonu f'(x) denir:

f'(x)=\lim_{h\to 0}\dfrac{f(x+h)-f(x)}{h}

Bir kez f'(x)'i bulunca, herhangi bir noktadaki türevi yerine koyarak (f'(a)) okuruz.

Örnek
Soru

f(x)=x^2 fonksiyonunun türev fonksiyonu f'(x)'i tanımdan bulunuz.

  1. f(x+h)=(x+h)^2=x^2+2xh+h^2.
  2. Pay: (x^2+2xh+h^2)-x^2=2xh+h^2=h(2x+h).
  3. Sadeleştir: \dfrac{h(2x+h)}{h}=2x+h.
  4. Limit: \lim_{h\to 0}(2x+h)=2x.
Sonuç: f'(x)=2x.

Çözümlü Örnekler

Örnek
Soru

f(x)=3x+2 fonksiyonunun türevini tanımdan bulunuz.

  1. f(x+h)=3(x+h)+2=3x+3h+2.
  2. Pay: (3x+3h+2)-(3x+2)=3h.
  3. Sadeleştir: \dfrac{3h}{h}=3.
  4. Limit: \lim_{h\to 0}3=3.
Sonuç: f'(x)=3 (doğrusal fonksiyonun türevi, eğimine eşittir).
Örnek
Soru

f(x)=x^2-4x fonksiyonunun x=3 ile x=5 arasındaki ortalama değişim oranını bulunuz.

  1. f(3)=9-12=-3, f(5)=25-20=5.
  2. Oran: \dfrac{5-(-3)}{5-3}=\dfrac{8}{2}=4.
Sonuç: 4.
Örnek
Soru

f(x)=x^2+1 fonksiyonunun x=2 noktasındaki türevini tanımdan bulunuz.

f(2+h)=(2+h)^2+1 açılımında sabit terimler sadeleşir; pay h'li terimlerden oluşur.

  1. f(2+h)=(2+h)^2+1=4+4h+h^2+1=5+4h+h^2, f(2)=5.
  2. Pay: (5+4h+h^2)-5=4h+h^2=h(4+h).
  3. Sadeleştir: \dfrac{h(4+h)}{h}=4+h.
  4. Limit: \lim_{h\to 0}(4+h)=4.
Sonuç: f'(2)=4.
Örnek
Soru

f(x)=\dfrac{1}{x} fonksiyonunun x=2 noktasındaki türevini tanımdan bulunuz.

Payı tek kesir hâline getir: \dfrac{1}{2+h}-\dfrac{1}{2} ortak paydada birleşir; sonra h ile sadeleşir.

  1. Pay: \dfrac{1}{2+h}-\dfrac{1}{2}=\dfrac{2-(2+h)}{2(2+h)}=\dfrac{-h}{2(2+h)}.
  2. Tüm ifade: \dfrac{1}{h}\cdot\dfrac{-h}{2(2+h)}=\dfrac{-1}{2(2+h)}.
  3. Limit: \lim_{h\to 0}\dfrac{-1}{2(2+h)}=\dfrac{-1}{2\cdot 2}=-\dfrac{1}{4}.
Sonuç: f'(2)=-\dfrac{1}{4}.
Örnek
Soru

f(x)=x^2 eğrisine x=-2 noktasında çizilen teğetin denklemini yazınız.

  1. Türev fonksiyonu f'(x)=2x olduğundan eğim m=f'(-2)=-4.
  2. Değme noktası: \big(-2,\ f(-2)\big)=(-2,\ 4).
  3. Teğet: y-4=-4\big(x-(-2)\big)=-4(x+2).
  4. Düzenle: y=-4x-4.
Sonuç: y=-4x-4.

Alıştırmalar — Sıra Sende

Önce kendin çözmeyi dene; sonra çözümü açıp karşılaştır.

Örnek
Soru

f(x)=x^2 fonksiyonunun x=2 ile x=4 arasındaki ortalama değişim oranını bul.

  1. f(2)=4, f(4)=16.
  2. Oran: \dfrac{16-4}{4-2}=\dfrac{12}{2}=6.
Sonuç: 6.
Örnek
Soru

f(x)=5x-7 fonksiyonunun türevini tanımdan bul.

  1. f(x+h)=5(x+h)-7=5x+5h-7.
  2. Pay: 5h, sadeleştir: \dfrac{5h}{h}=5.
  3. Limit: 5.
Sonuç: f'(x)=5.
Örnek
Soru

f(x)=x^2+3 fonksiyonunun x=1 noktasındaki türevini tanımdan bul.

  1. f(1+h)=(1+h)^2+3=1+2h+h^2+3=4+2h+h^2, f(1)=4.
  2. Pay: 2h+h^2=h(2+h), sadeleştir: 2+h.
  3. Limit: 2.
Sonuç: f'(1)=2.
Örnek
Soru

f(x)=x^2-2x fonksiyonunun türev fonksiyonu f'(x)'i tanımdan bul.

  1. f(x+h)=(x+h)^2-2(x+h)=x^2+2xh+h^2-2x-2h.
  2. Pay: f(x+h)-f(x)=2xh+h^2-2h=h(2x+h-2).
  3. Sadeleştir: 2x+h-2, limit: 2x-2.
Sonuç: f'(x)=2x-2.
Örnek
Soru

f(x)=x^2 eğrisine x=3 noktasında çizilen teğetin eğimini bul.

  1. f'(x)=2x olduğundan eğim f'(3)=2\cdot 3=6.
Sonuç: 6.
Örnek
Soru

f(x)=4 (sabit fonksiyon) için f'(x)'i tanımdan bul.

  1. f(x+h)=4, f(x)=4.
  2. Pay: 4-4=0, oran: \dfrac{0}{h}=0.
  3. Limit: 0.
Sonuç: f'(x)=0 (sabit fonksiyonun türevi sıfırdır).
Örnek
Soru

f(x)=x^3 fonksiyonunun x=2 noktasındaki türevini tanımdan bul.

(2+h)^3=8+12h+6h^2+h^3 açılımını kullan; sabit terim 8, f(2)=8 ile sadeleşir.

  1. f(2+h)=(2+h)^3=8+12h+6h^2+h^3, f(2)=8.
  2. Pay: 12h+6h^2+h^3=h(12+6h+h^2).
  3. Sadeleştir: 12+6h+h^2, limit: 12.
Sonuç: f'(2)=12.
Örnek
Soru

f(x)=\sqrt{x} fonksiyonunun x=4 noktasındaki türevini tanımdan bul.

Payı eşlenikle (\sqrt{4+h}+2) çarp: \sqrt{4+h}-2 ifadesi \dfrac{h}{\sqrt{4+h}+2}'ye dönüşür.

  1. Pay: \sqrt{4+h}-\sqrt{4}=\sqrt{4+h}-2.
  2. Eşlenikle çarp: \dfrac{\sqrt{4+h}-2}{h}\cdot\dfrac{\sqrt{4+h}+2}{\sqrt{4+h}+2}=\dfrac{(4+h)-4}{h\big(\sqrt{4+h}+2\big)}=\dfrac{h}{h\big(\sqrt{4+h}+2\big)}.
  3. Sadeleştir: \dfrac{1}{\sqrt{4+h}+2}.
  4. Limit: \dfrac{1}{\sqrt{4}+2}=\dfrac{1}{2+2}=\dfrac{1}{4}.
Sonuç: f'(4)=\dfrac{1}{4}.
Örnek
Soru

f(x)=x^2-4x+1 eğrisine, teğeti yatay olan noktanın apsisini bul.

Teğet yatay ise eğim 0'dır. Türev fonksiyonunu bulup f'(x)=0 denklemini çöz.

  1. Türev fonksiyonu (tanımdan): f(x+h)-f(x)=2xh+h^2-4h=h(2x+h-4), sadeleştir ve limit al: f'(x)=2x-4.
  2. Yatay teğet: f'(x)=0\Rightarrow 2x-4=0\Rightarrow x=2.
Sonuç: x=2.

Sık Yapılan Hatalar

Not: Türevin özü tek cümlede: kesenin eğiminin, iki nokta birbirine yaklaşırken aldığı limit. Tanımdan türev alırken refleksin "pay aç → h parantezine al → sadeleştir → h\to 0" olsun.