
1. Dersin kazanımları
Bu dersin sonunda öğrencilerimiz:- Limit kullanarak bir fonksiyonun türevini hesaplayabilecek.
- Sağdan ve soldan türevin farkını açıklayabilecek.
- Bir fonksiyonun hangi noktalarda türevlenebilir olmadığını belirleyebilecek.
- Süreklilik ile türevlenebilirlik arasındaki ilişkiyi kavrayabilecek.
- Parçalı fonksiyonlarda türevlenebilirlik koşullarını uygulayabilecek.
2. Derse başlamadan önce kendini yokla
Birinci dersimizden hatırlayalım:\(f(x)=x^2\) fonksiyonunun \(x=2\) ile \(x=4\) arasındaki ortalama değişim hızı:
\[
\frac{f(4)-f(2)}{4-2}
=\frac{16-4}{2}=6
\]
Mira
Peki aralığı daraltıp yalnızca \(x=2\) noktasındaki değişim hızını bulmak istersek?
Hasan
İşte bunu gerçekleştirmek için limit kavramını kullanacağız.
3. Türevin matematiksel tanımı
Bir \(f\) fonksiyonu \(x=a\) noktasının çevresinde tanımlı olsun.BİLGİ
Türevin limit tanımı
\[
\boxed{f'(a)=\lim_{h\to0}\frac{f(a+h)-f(a)}{h}}
\]
\[
\boxed{f'(a)=\lim_{h\to0}\frac{f(a+h)-f(a)}{h}}
\]
Limit sonlu bir gerçek sayı olarak varsa fonksiyon o noktada türevlenebilirdir.
Burada \(a\) türevi aradığımız noktayı, \(h\) ise bu noktadan uzaklığımızı temsil eder.
Fark oranı iki nokta arasındaki sekant doğrusunun eğimidir. \(h\) sıfıra yaklaşırken bu eğimin limiti, türev varsa, teğet doğrusunun eğimini verir.
Çözümlü örnek 1
\(f(x)=x^2\) fonksiyonunun \(x=2\) noktasındaki türevini tanımdan bulalım.
Çözüm:
Adım 1 – Fonksiyonun değerini bulalım.
\[
f(2)=2^2=4
\]
Adım 2 – Fonksiyonda \(x=2+h\) yazalım.
\[
f(2+h)=(2+h)^2=4+4h+h^2
\]
Adım 3 – Fark oranını oluşturalım.
\[
\frac{f(2+h)-f(2)}h
=\frac{4h+h^2}{h}=4+h
\]
Adım 4 – Limit alalım.
\[
f'(2)=\lim_{h\to0}(4+h)=\boxed4
\]
Bu sonucun nasıl oluştuğunu sayısal olarak da görelim:
| \(h\) | Fark oranı \(4+h\) |
| 1 | 5 |
| 0,1 | 4,1 |
| 0,01 | 4,01 |
| −0,1 | 3,9 |
| −0,01 | 3,99 |
Her iki yönden de 4'e yaklaşıyoruz.
Hasan
Öğretmen notu: Öğrencilerin burada anlaması gereken nokta, \(h\)'yi doğrudan sıfır yapmak değil, \(h\) sıfıra yaklaşırken oranın hangi değere yaklaştığını incelemektir.
4. Sağdan ve soldan türev
Bir fonksiyonun bir noktadaki türevini araştırırken o noktaya hem sağdan hem de soldan yaklaşmamız gerekir.| Soldan türev \[ f'_-(a)=\lim_{h\to0^-}\frac{f(a+h)-f(a)}h \] Negatif h değerleriyle yaklaşılır. |
Sağdan türev \[ f'_+(a)=\lim_{h\to0^+}\frac{f(a+h)-f(a)}h \] Pozitif h değerleriyle yaklaşılır. |
Bir iç noktada türevin bulunması için iki tek taraflı türevin de sonlu olması ve birbirine eşit olması gerekir.
\[
\boxed{f'_-(a)=f'_+(a)=f'(a)}
\]
Çözümlü örnek 2 – Mutlak değer fonksiyonu
\[
f(x)=|x|
\]
Bu fonksiyonun \(x=0\) noktasındaki türevini araştıralım.
Çözüm:
Soldan yaklaşalım. \(h\) negatif olduğunda \(|h|=-h\) olur.
\[
f'_-(0)=\lim_{h\to0^-}\frac{|h|}{h}
=\lim_{h\to0^-}\frac{-h}{h}=-1
\]
Sağdan yaklaşalım. \(h\) pozitif olduğunda \(|h|=h\) olur.
\[
f'_+(0)=\lim_{h\to0^+}\frac{|h|}{h}
=\lim_{h\to0^+}\frac{h}{h}=1
\]
\[
-1\ne1
\]
O hâlde:
\[
\boxed{f'(0)\text{ yoktur.}}
\]
Fonksiyonun \(x=0\) noktasında sürekli olması bu sonucu değiştirmez. Bu örnek, sürekliliğin türevlenebilirlik için yeterli olmadığını gösterir.
5. Süreklilik ve türevlenebilirlik ilişkisi
Bu bölümde öğrencilerimizin özellikle bir mantık hatasından uzak durmasını istiyoruz.Hasan
Türevlenebilir ⇒ Sürekli
Bir fonksiyon bir noktada türevlenebiliyorsa o noktada mutlaka süreklidir.
Bir fonksiyon bir noktada türevlenebiliyorsa o noktada mutlaka süreklidir.
Yola
Sürekli ⇏ Türevlenebilir
Bir fonksiyonun sürekli olması, o noktada mutlaka türevli olduğu anlamına gelmez.
Bir fonksiyonun sürekli olması, o noktada mutlaka türevli olduğu anlamına gelmez.
Bu ilişkiyi matematiksel olarak gösterelim
Bir fonksiyon \(a\) noktasında türevlenebiliyor olsun.\(x\ne a\) için:
\[
f(x)-f(a)=
\frac{f(x)-f(a)}{x-a}(x-a)
\]
Her iki tarafın \(x\to a\) limitini alalım:
\[
\lim_{x\to a}[f(x)-f(a)]
=f'(a)\cdot0=0
\]
Buradan:
\[
\lim_{x\to a}f(x)=f(a)
\]
Bu da fonksiyonun \(a\) noktasında sürekli olduğunu gösterir.
Mira'nın Notu
Sonuç: Türevlenebilirlik, sürekliliği gerektirir. Fakat sürekli bir grafikte köşe, sivri uç veya sonsuz eğime yol açan bir durum bulunabilir. Bu noktalarda sonlu türev mevcut olmayabilir.
6. Parçalı fonksiyonlarda türevlenebilirlik
Çözümlü örnek 3Aşağıdaki fonksiyonun \(x=1\) noktasında türevlenebilir olması için \(m\) ve \(n\) değerlerini bulalım.
\[
f(x)=
\begin{cases}
mx+n,&x<1\\
x^2+1,&x\ge1
\end{cases}
\]
Çözüm:
Adım 1 – Önce sürekliliği sağlayalım.
Sağdaki parçaya göre:
\[
f(1)=1^2+1=2
\]
Soldan limitin de 2 olması gerekir:
\[
m+n=2
\]
Adım 2 – Sağdan ve soldan türevleri eşitleyelim.
Soldaki doğrusal parçanın türevi \(m\), sağdaki \(x^2+1\) parçasının \(x=1\) noktasındaki türevi 2'dir.
\[
m=2
\]
Adım 3 – Diğer bilinmeyeni bulalım.
\[
2+n=2\implies n=0
\]
\[
\boxed{m=2,\quad n=0}
\]
Bu değerler için hem süreklilik hem türevlenebilirlik sağlanır.
7. Günlük hayattan örnekler
1. Hareketli aracın anlık hızıBir aracın konumu \(s(t)=t^2+2t\) metre olsun.
\[
s'(t)=2t+2
\]
Üçüncü saniyede \(s'(3)=8\) m/s olur.
2. Sıcaklığın değişme hızı
Sıcaklık \(T(t)=20+3t+0{,}5t^2\) °C olsun. Zaman dakika cinsindedir.
\[
T'(t)=3+t
\]
İkinci dakikada sıcaklık artış hızı 5 °C/dakikadır.
3. Bitkinin büyüme hızı
Bir bitkinin boyu \(H(t)=10+4t-t^2\) cm ile modellensin. Zaman gün cinsindendir.
\[
H'(t)=4-2t
\]
Birinci günde büyüme hızı 2 cm/gündür.
Bu örnekler, türevin farklı alanlardaki kullanımını göstermek için hazırlanmış kuramsal modellerdir. Kullanılan ikinci dereceden fonksiyonların türevleri limit tanımından elde edilebilir.
8. Mini test
Yola ile Öğren
Türev 2.Ders (1)
Yola: Hazırsan birlikte düşünelim! Bir cevap seç, takılırsan ipucu iste.
❔ Soru 9✦ Birlikte çözelim
\(f(x)=x^2\) fonksiyonunun x=2 noktasındaki türevi kaçtır?
⚙ Yola ile adım adım çözüm
- f(2)=4 bulunur.
- f(2+h)=(2+h)²=4+4h+h².
- Fark oranı: (4h+h²)/h=4+h.
- h sıfıra yaklaşınca sonuç 4 olur.
Türevin limit tanımını öğrenmeye ve bu soruda kullanmaya çalışın 🙂
Yola ile Öğren
Türev 2.Ders (2)
Yola: Hazırsan birlikte düşünelim! Bir cevap seç, takılırsan ipucu iste.
❔ Soru 10✦ Birlikte çözelim
\(f(x)=|x|\) fonksiyonunun \(x=0\) noktasındaki soldan türevi kaçtır?
⚙ Yola ile adım adım çözüm
- Soldan yaklaşırken h<0 olur.
- Bu durumda |h|=−h yazılır.
- Fark oranı |h|/h=−h/h=−1.
- Soldan türev −1'dir.
Sağ türev tanımını anlamaya ve uygulamaya çalışın 🙂
Yola ile Öğren
Türev 2.Ders (3)
Yola: Hazırsan birlikte düşünelim! Bir cevap seç, takılırsan ipucu iste.
❔ Soru 11✦ Birlikte çözelim
\(f(x)=|x|\) fonksiyonu x=0 noktasında türevlenebilir mi?
⚙ Yola ile adım adım çözüm
- Fonksiyon 0 noktasında süreklidir.
- Soldan türev −1, sağdan türev +1'dir.
- Bu iki değer birbirine eşit değildir.
- Dolayısıyla f'(0) mevcut değildir.
Türevin varlığından konuşabilmemiz için sağ ve sol türevlerin birbirine eşit olması gerekmektedir 🙂
Yola ile Öğren
Türev 2.Ders (4)
Yola: Hazırsan birlikte düşünelim! Bir cevap seç, takılırsan ipucu iste.
❔ Soru 12✦ Birlikte çözelim
Türevlenebilirlik ve süreklilik hakkında hangisi kesinlikle doğrudur?
⚙ Yola ile adım adım çözüm
- Türev tanımında fark oranının sonlu limiti gerekir.
- Bu limitin varlığı, fonksiyonun o noktada sürekli olmasını gerektirir.
- Bunun tersi her zaman doğru değildir.
- Doğru ifade: Türevlenebilir ⇒ Sürekli.
9. Öğretmen notu – Pedagojik değerlendirme
Bu derste işlem hızından çok kavramsal kavrayışı ölçüyoruz.Öğrenciler özellikle şu ayrımı doğru yapabilmeli: Bir fonksiyonun bir noktada sürekli olması, o noktada türevli olduğu anlamına gelmez.
Hasan
Mini sınavda en çok zorlanılan sorular sağ-sol türev ve parçalı fonksiyon sorularıysa, üçüncü derse geçmeden önce bu iki başlıkla ilgili ek alıştırmalar yapılması yararlı olacaktır.
Türevin Tanımı, Sağ ve Sol Türev (Türev 2.Ders)

