K2KARAKORAM
मराठीEnglish
ॲप उघडा

राज्य मंडळ · इयत्ता 11 · गणित भाग २

धडा ९: अवकलन

5 संकल्पना · उत्तरांसह 40 सराव प्रश्न · वाचन मोफत

हा धडा या भाषेतही: English

अवकलजाचा अर्थ

रोजच्या जीवनातून

गाडी किती वेगाने जात आहे हे एका क्षणी दाखवणारा स्पीडोमीटर म्हणजे अंतराचा बदलाचा दर. वक्रावर एका बिंदूचा चढ किती हे सांगणारा तोच अवकलज. इयत्ता ९–१० पासून पुढे : इयत्ता ९–१० पासून पुढे रेषेचा चढ (उतार) शिकलो ; येथे वक्राचा चढ.

सोपी व्याख्या

f चा x वरील अवकलज f′(x) = lim [f(x + h) − f(x)]/h (h → 0). तो त्या बिंदूवरील स्पर्शिकेचा चढ दर्शवतो.

नियम 1 : मूलभूत पद्धतीने अवकलज — f(x + h) − f(x) लिहा, h ने भागा, सरलीकरण करा, मग h → 0. स्थिरांकाचा अवकलज 0.

PQQ → Psecant → tangentslope = lim [f(x+h) − f(x)]/h

आकृतीत : छेदिका जवळ आली की स्पर्शिका होते.

सूत्र कसे मिळाले? : f(x) = x² : [(x + h)² − x²]/h = (2xh + h²)/h = 2x + h ; h → 0 ने f′(x) = 2x.

  • सोपे : f(x) = 3x + 2 : [3(x + h) + 2 − 3x − 2]/h = 3 ; f′(x) = 3.
  • मध्यम : f(x) = x³ : [(x + h)³ − x³]/h = 3x² + 3xh + h² ; f′(x) = 3x².
  • परीक्षेसाठी : f(x) = 1/x : (1/(x + h) − 1/x)/h = −1/(x(x + h)) ; f′(x) = −1/x².
लक्षात ठेवा

अवकलज = बदलाचा दर = स्पर्शिकेचा चढ.

सामान्य चूक

h → 0 आधीच ठेवून 0/0 येणे ; आधी सरलीकरण करून h रद्द करा.

शॉर्टकट

अवकलज दिला तर x ची किंमत नंतर घाला. आठवणीची युक्ती : "आधी अवकलज, मग किंमत".

CET सापळा

f′(5) म्हणजे f′(x) च्या सूत्रात x = 5 घालणे ; f(5) चा अवकलज (0) नव्हे.

CET-स्टाइल उदाहरण : f(x) = x² असेल तर f′(5) = ? (A) 10 (B) 25 (C) 5 (D) 2

उत्तर : (A). f′(x) = 2x ; 2 × 5 = 10. वेळ वाचवण्याची पद्धत : थेट 2x या सूत्रात किंमत.

फरक ओळखा

पदअर्थ
छेदिकेचा चढ[f(x + h) − f(x)]/h
स्पर्शिकेचा चढf′(x) (h → 0)

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1स्थिरांक 5 चा अवकलज काय?
  2. 2f(x) = 7x चा अवकलज काय?
  3. 3f(x) = x² चा x = 3 वर अवकलज काढा.
मध्यम
  1. 4f(x) = x² + 3x चा x = 2 वर अवकलज काढा.
  2. 5f(x) = 2x² चा x = 3 वर अवकलज काढा.
  3. 6f(x) = x² − 4 चा x = 5 वर अवकलज काढा.
आव्हानात्मक
  1. 7f(x) = x³ चा x = 2 वर अवकलज काढा.
  2. 8f(x) = 1/x चा x = 2 वर अवकलज काढा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 10.
  2. 27.
  3. 36.
  4. 42x + 3 ; 2 · 2 + 3 = 7.
  5. 54x ; 12.
  6. 62x ; 10.
  7. 73x² ; 12.
  8. 8−1/x² ; −1/4.

अवकलनीयता आणि सांतत्य

रोजच्या जीवनातून

रस्त्यावर तीक्ष्ण वळण असेल तर तेथे दिशा अचानक बदलते आणि एकच स्पर्शिका नसते. आलेखाचा असा "कोपरा" म्हणजे अवकलनीयता नसणे. इयत्ता ९–१० पासून पुढे : इयत्ता ९–१० पासून पुढे ∣x∣ चा आलेख V आकाराचा पाहिला ; येथे त्याचा कोपरा तपासतो.

सोपी व्याख्या

f हा a वर अवकलनीय जर डावा अवकलज (LHD) आणि उजवा अवकलज (RHD) अस्तित्वात असून समान आहेत. अवकलनीय ⇒ संतत ; पण संतत ⇒ अवकलनीय असे नाही.

नियम 1 : तपासणी — LHD = lim [f(a + h) − f(a)]/h (h → 0⁻), RHD = तोच भाग h → 0⁺ ; दोन्ही समान तरच अवकलनीय.

slope −1slope +1left slope ≠ right slope at 0continuous, not differentiable

आकृतीत : 0 वर ∣x∣ चा कोपरा : LHD = −1, RHD = 1.

सूत्र कसे मिळाले? : x < 0 साठी ∣x∣ = −x, चढ −1 ; x > 0 साठी ∣x∣ = x, चढ 1. दोन्ही भिन्न, म्हणून 0 वर स्पर्शिका नाही.

  • सोपे : f(x) = ∣x∣ 0 वर : LHD = −1, RHD = 1 ; अवकलनीय नाही, पण संतत.
  • मध्यम : f(x) = ∣x − 2∣ 2 वर : LHD = −1, RHD = 1 ; अवकलनीय नाही.
  • परीक्षेसाठी : f(x) = x² 3 वर : LHD = RHD = 6 ; अवकलनीय, f′(3) = 6.
लक्षात ठेवा

अवकलनीय असल्यास संतत नक्की ; उलट नाही.

सामान्य चूक

"संतत म्हणजे अवकलनीय" असे मानणे ; ∣x∣ हे उदाहरण लक्षात ठेवा.

शॉर्टकट

कोपरा किंवा खंड दिसला की LHD आणि RHD काढा. आठवणीची युक्ती : "कोपरा = अवकलनीय नाही".

CET सापळा

असंतत फल कधीही अवकलनीय नसते.

CET-स्टाइल उदाहरण : f(x) = ∣x∣ चा x = 0 वरील अवकलज ? (A) अस्तित्वात नाही (B) 0 (C) 1 (D) −1

उत्तर : (A). LHD = −1, RHD = 1. वेळ वाचवण्याची पद्धत : दोन्ही भिन्न : अस्तित्वात नाही.

फरक ओळखा

गुणधर्मअर्थ
संततआलेख अखंड
अवकलनीयआलेख अखंड आणि कोपरा नाही

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1∣x∣ हे 0 वर संतत आहे का?
  2. 2∣x∣ हे 0 वर अवकलनीय आहे का?
  3. 3अवकलनीय फल संतत असते का?
मध्यम
  1. 4∣x + 1∣ चा x = −1 वरील LHD आणि RHD काढा.
  2. 53∣x∣ चा x = 0 वरील LHD आणि RHD काढा.
  3. 6x² चा x = 2 वरील RHD काढा.
आव्हानात्मक
  1. 7f(x) = x (x < 1), 2x − 1 (x ≥ 1) : x = 1 वर संतत आहे का? LHD आणि RHD काढा.
  2. 8या फलाचे x = 1 वर अवकलनीयतेबद्दल काय?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1होय.
  2. 2नाही.
  3. 3होय.
  4. 4LHD −1, RHD 1.
  5. 5LHD −3, RHD 3.
  6. 64.
  7. 7संतत ; LHD 1, RHD 2.
  8. 8अवकलनीय नाही (LHD ≠ RHD).

अवकलनाचे नियम

रोजच्या जीवनातून

मोठी बेरीज, गुणाकार किंवा भागाकार असलेल्या फलाचा अवकलज प्रत्येक वेळी मूळ पद्धतीने काढणे लांब ; म्हणून तयार नियम वापरतात. इयत्ता ९–१० पासून पुढे : इयत्ता ९–१० पासून पुढे घात आणि बैजिक राशी शिकलो ; येथे त्यांच्या अवकलनाचे नियम.

सोपी व्याख्या

घात नियम : (xⁿ)′ = n xⁿ⁻¹. बेरीज : (u ± v)′ = u′ ± v′. गुणाकार : (uv)′ = u′v + uv′. भागाकार : (u/v)′ = (u′v − uv′)/v².

नियम 1 : वापर — पदे वेगळी करून घात नियम ; गुणाकार असल्यास पहिला×दुसऱ्याचा अवकलज + दुसरा×पहिल्याचा. भागाकारात छेदाचा वर्ग.

u vv duu dvuvd(uv) =u dv + v du(uv)′ = u v′ + v u′

आकृतीत : गुणाकाराचे क्षेत्रफळ आणि त्याची दोन वाढीची पट्टी.

सूत्र कसे मिळाले? : आयताची लांबी u आणि रुंदी v वाढली की क्षेत्रफळ u′v आणि uv′ या दोन पट्ट्यांनी वाढते ; म्हणून (uv)′ = u′v + uv′.

  • सोपे : (3x⁴ − 5x² + 7)′ = 12x³ − 10x.
  • मध्यम : ((x² + 1)(x³ − 2))′ = 2x(x³ − 2) + (x² + 1)3x² = 5x⁴ + 3x² − 4x ; x = 1 वर 4.
  • परीक्षेसाठी : ((2x + 3)/(x − 1))′ = (2(x − 1) − (2x + 3))/(x − 1)² = −5/(x − 1)².
लक्षात ठेवा

स्थिरांकाचा अवकलज 0 ; (c·u)′ = c·u′.

सामान्य चूक

(uv)′ = u′v′ असे लिहिणे ; गुणाकार नियम वापरा.

शॉर्टकट

गुणाकार आधी पसरवून बहुपदी केली तर घात नियमच पुरतो. आठवणीची युक्ती : "पहिला-दुसरा, दुसरा-पहिला".

CET सापळा

भागाकारात अंशातील वजाबाकीचा क्रम बदलू नका : u′v − uv′.

CET-स्टाइल उदाहरण : x⁵ चा x = 2 वरील अवकलज ? (A) 80 (B) 32 (C) 10 (D) 40

उत्तर : (A). 5x⁴ = 5 · 16 = 80. वेळ वाचवण्याची पद्धत : घात खाली, एक कमी.

फरक ओळखा

नियमसूत्र
गुणाकारu′v + uv′
भागाकार(u′v − uv′)/v²

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 14x³ चा x = 1 वरील अवकलज काढा.
  2. 2x² + 5x चा x = 0 वरील अवकलज काढा.
  3. 3स्थिरांक 9 चा अवकलज काय?
मध्यम
  1. 4(x + 1)(x − 2) चा x = 3 वरील अवकलज काढा.
  2. 5x/(x + 1) चा x = 1 वरील अवकलज काढा.
  3. 6(2x + 1)² चा x = 1 वरील अवकलज काढा.
आव्हानात्मक
  1. 7(x² + 1)/(x² − 1) चा x = 2 वरील अवकलज काढा.
  2. 8x²(x + 1) चा x = 1 वरील अवकलज काढा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 112.
  2. 25.
  3. 30.
  4. 42x − 1 ; 5.
  5. 51/(x + 1)² ; 1/4.
  6. 64(2x + 1) ; 12.
  7. 7−4x/(x² − 1)² ; −8/9.
  8. 8x³ + x² चा अवकलज 3x² + 2x ; 3 + 2 = 5.

त्रिकोणमितीय फलांचे अवकलज

रोजच्या जीवनातून

चाकावरील एका बिंदूची उंची लाटेसारखी वर-खाली होते ; तिचा बदलाचा दर कोणत्या क्षणी किती हेच sin आणि cos चे अवकलज सांगतात. इयत्ता ९–१० पासून पुढे : इयत्ता ९–१० पासून पुढे sin, cos, tan शिकलो ; येथे त्यांचे अवकलज.

सोपी व्याख्या

(sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x, (tan x)′ = sec² x, (cot x)′ = −cosec² x, (sec x)′ = sec x tan x, (cosec x)′ = −cosec x cot x. (x रेडियन एककात).

नियम 1 : वापर — गुणाकार आणि भागाकार नियमाबरोबर वापरा. x नेहमी रेडियनमध्ये मानतात.

slope 1slope 0slope −1(sin x)′ = cos x

आकृतीत : sin चा चढ म्हणजे cos.

सूत्र कसे मिळाले? : sin चा आलेख 0 वर सर्वात जास्त चढ (1) घेतो आणि तेथे cos = 1 ; sin च्या कमाल बिंदूवर चढ 0 आणि cos तेथे 0 ; म्हणून (sin x)′ = cos x.

  • सोपे : (sin x)′ = cos x ; x = 0 वर 1.
  • मध्यम : (x sin x)′ = sin x + x cos x ; x = π/2 वर 1 + 0 = 1.
  • परीक्षेसाठी : (sin x/x)′ = (x cos x − sin x)/x² ; x = π वर (−π − 0)/π² = −1/π.
लक्षात ठेवा

co वाल्या फलांचे अवकलज ऋण.

सामान्य चूक

(cos x)′ = sin x असे लिहिणे ; ऋण चिन्ह विसरू नका.

शॉर्टकट

sin → cos → −sin → −cos → sin असे चक्र. आठवणीची युक्ती : "s, c, −s, −c : चार पावले, पुन्हा सुरू".

CET सापळा

ही सूत्रे फक्त x रेडियन असतानाच खरी ; अंशांत सूत्र बदलते.

CET-स्टाइल उदाहरण : (sin x + cos x) चा x = π/4 वरील अवकलज ? (A) 0 (B) 1 (C) √2 (D) −1

उत्तर : (A). cos(π/4) − sin(π/4) = 0. वेळ वाचवण्याची पद्धत : दोन्ही 1/√2 ; वजाबाकी 0.

फरक ओळखा

फलअवकलज
sin xcos x
cos x−sin x
tan xsec² x

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1(sin x)′ चा x = π/3 वरील मूल्य काढा.
  2. 2(cos x)′ चा x = π/6 वरील मूल्य काढा.
  3. 3(cos x)′ चा x = 0 वरील मूल्य काढा.
मध्यम
  1. 42 sin x + 3 cos x चा x = π/2 वरील अवकलज काढा.
  2. 5tan x चा x = π/4 वरील अवकलज काढा.
  3. 6x cos x चा x = 0 वरील अवकलज काढा.
आव्हानात्मक
  1. 7sin x cos x चा x = π/4 वरील अवकलज काढा.
  2. 8tan x चा x = π/3 वरील अवकलज काढा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 11/2.
  2. 2−1/2.
  3. 30.
  4. 42 cos x − 3 sin x ; −3.
  5. 5sec²(π/4) = 2.
  6. 6cos x − x sin x ; 1.
  7. 7cos 2x ; 0.
  8. 8sec²(π/3) = 4.

चरघातांकी आणि लॉगरिदमी फलांचे अवकलज

रोजच्या जीवनातून

चक्रवाढ व्याजात रक्कम जितकी मोठी तितकी ती वेगाने वाढते. eˣ हे असे फल आहे की त्याची वाढ त्याच्या स्वतःच्या किमतीइतकी असते. इयत्ता ९–१० पासून पुढे : इयत्ता ९–१० पासून पुढे घातांक आणि लॉगरिदम शिकलो ; येथे त्यांचे अवकलज.

सोपी व्याख्या

(eˣ)′ = eˣ, (aˣ)′ = aˣ log a, (log x)′ = 1/x (x > 0).

नियम 1 : वापर — गुणाकार आणि भागाकार नियमाबरोबर वापरा. log म्हणजे नैसर्गिक log (आधार e).

(0, 1)height e, slope e(eˣ)′ = eˣ

आकृतीत : eˣ चा चढ त्याच्या उंचीइतका.

सूत्र कसे मिळाले? : eˣ च्या आलेखावर कोणत्याही बिंदूवर चढ आणि उंची समान ; म्हणून (eˣ)′ = eˣ. aˣ = eˣ log a म्हणून (aˣ)′ = aˣ log a.

  • सोपे : (3eˣ)′ = 3eˣ ; x = 0 वर 3.
  • मध्यम : (x eˣ)′ = eˣ + x eˣ = (1 + x)eˣ ; x = 1 वर 2e ≈ 5.4366.
  • परीक्षेसाठी : (x² log x)′ = 2x log x + x ; x = e वर 2e + e = 3e ≈ 8.155.
लक्षात ठेवा

(eˣ)′ = eˣ : हेच फल स्वतःचा अवकलज आहे.

सामान्य चूक

(aˣ)′ = x aˣ⁻¹ असे लिहिणे ; घातांकी फलात घात x आहे, आधार स्थिर.

शॉर्टकट

(aˣ)′ साठी a = e घेतले की log e = 1 आणि eˣ मिळते. आठवणीची युक्ती : "घातांकी तोच, फक्त log a गुणा".

CET सापळा

log x चा अवकलज 1/x फक्त x > 0 साठी.

CET-स्टाइल उदाहरण : (x eˣ) चा x = 1 वरील अवकलज ? (A) 2e (B) e (C) 1 + e (D) 2

उत्तर : (A). (1 + x)eˣ = 2e. वेळ वाचवण्याची पद्धत : गुणाकार नियम.

फरक ओळखा

फलअवकलज
eˣeˣ
aˣaˣ log a
log x1/x

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 15eˣ चा x = 0 वरील अवकलज काढा.
  2. 2log x चा x = 2 वरील अवकलज काढा.
  3. 32ˣ चा x = 3 वरील अवकलज काढा.
मध्यम
  1. 4eˣ log x चा x = 1 वरील अवकलज काढा.
  2. 53eˣ − 2 log x चा x = 1 वरील अवकलज काढा.
  3. 6eˣ sin x चा x = 0 वरील अवकलज काढा.
आव्हानात्मक
  1. 7(log x)/x चा x = e वरील अवकलज काढा.
  2. 8x log x − x चा x = 3 वरील अवकलज काढा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 15.
  2. 21/2.
  3. 38 log 2 ≈ 5.545.
  4. 4eˣ log x + eˣ/x ; e.
  5. 53e − 2 ≈ 6.1548.
  6. 6eˣ(sin x + cos x) ; 1.
  7. 7(1 − log x)/x² ; 0.
  8. 8log x ; log 3.

धडा ९ : अवकलन — झटपट उजळणी

विषयसूत्र
व्याख्याf′(x) = lim [f(x + h) − f(x)]/h
घात(xⁿ)′ = n xⁿ⁻¹
गुणाकार(uv)′ = u′v + uv′
भागाकार(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
sin, coscos x, −sin x
घातांकी, logeˣ, aˣ log a, 1/x

🎯 परीक्षेसाठी सर्वाधिक महत्त्वाचे मुद्दे

  • अवकलनीय म्हणजे LHD = RHD.
  • अवकलनीय ⇒ संतत.
  • गुणाकारात दोन पदे.
  • भागाकारात छेदाचा वर्ग.
  • त्रिकोणमितीत x रेडियन.
अभ्यासाचा मंत्र

"आधी अवकलज, मग किंमत".