12. Sınıf Matematik · 7. Ünite: Değişimin Matematiği: Türevin Uygulamaları

Rolle ve Ortalama Değer Teoremleri

Bir otoyolda iki radar arasındaki yolu ortalama 120 km/sa hızla alan bir sürücü, yolun hiçbir yerinde 120 km/sa hızla gitmediğini iddia edebilir mi? Matematik bunu reddeder: ortalama hız kadar anlık hızın da bir yerde yaşanması gerekir. Bu konuda grafik üzerinde kesen ve teğet doğrularını karşılaştırarak Rolle ve Ortalama Değer Teoremlerini önerme olarak keşfedecek, koşullarından biri bozulduğunda sonucun neden çöktüğünü karşı örneklerle görecek ve ortalama hız yorumunu gerçek yaşam durumlarına uygulayacaksın.

Kazanımlar

Konu anlatımı

  1. 1. Ortalama hız ile anlık hız arasında ne var?

  2. 2. Rolle Teoremi

  3. 3. Ortalama Değer Teoremi

  4. 4. Koşullar neden gerekli? Karşı örnekler

  5. 5. Çözümlü örnekler ve parametre problemleri

  6. 6. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları

Anahtar terimler

Kesen doğrusu
Grafiğin iki noktasını (a, f(a)) ve (b, f(b)) birleştiren doğru; eğimi ortalama değişim hızıdır.
Ortalama değişim hızı
(f(b) − f(a)) / (b − a); otoyol örneğinde ortalama hız.
Rolle Teoremi
[a, b] de sürekli, (a, b) de türevlenebilir ve f(a) = f(b) ise f′(c) = 0 olan en az bir c ∈ (a, b) vardır.
Ortalama Değer Teoremi
[a, b] de sürekli, (a, b) de türevlenebilir ise f′(c) = (f(b) − f(a)) / (b − a) olan en az bir c ∈ (a, b) vardır.
Süreklilik
Grafiğin kalemi kaldırmadan çizilebilmesi; teoremin birinci koşulu.
Türevlenebilirlik
Her noktada teğetin var olması (köşe ya da kopukluk olmaması); teoremin ikinci koşulu.
Karşı örnek
Bir önermenin geçerli olmadığını göstermek için kullanılan, koşulları bozulmuş örnek (|x − 1|, sıçramalı fonksiyon, 1/x).
Anlık hız
Konum fonksiyonunun türevi s′(t); ODT'ye göre ortalama hız değeri en az bir anda yaşanır.

Örnek soru

$f(x) = x^2 - 4x + 3$ fonksiyonu için $[1, 3]$ aralığında Rolle Teoremi'ni sağlayan $c$ değeri kaçtır?

  1. $0$
  2. $1$
  3. $\dfrac{3}{2}$
  4. $2$
  5. $\dfrac{5}{2}$

Doğru cevap: D

Çözüm

1. $f(1) = 1 - 4 + 3 = 0$ ve $f(3) = 9 - 12 + 3 = 0$; $f(1) = f(3)$ ve polinom olduğundan diğer koşullar da sağlanır.
2. $f'(x) = 2x - 4 = 0 \Rightarrow x = 2$.
3. $2 \in (1, 3)$ olduğundan $c = 2$.
Doğru cevap: D. B şıkkı, aralığın ucu olan kökü ($x = 1$) $c$ sanmaktır; $c$ açık aralığın içinde ve $f'(c) = 0$ eşitliğini sağlayan noktadır.

12. Sınıf Matematik: tüm konular