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, , + + R

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8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

T h e o r y w i t h p r o b l e m s  

V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e  

I I T J E E  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

O u t l i n e  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

O u t l i n e  

M o n o t o n o c i t y  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

C o n c a v i t y  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

M o n o t o n o c i t y  

D e n i t i o n  

A f u n c t i o n i f i n c r e a s i n g i n i t s e n t i r e d o m a i n O R i f d e c r e a s i n g i n i t s  

e n t i r e d o m a i n , t h e n i t s c a l l e d m o n o t o n e f u n c t i o n .  

e . g .   e 

x  ,e 

−x  ,

x +

s i n  x  a r e m o n o t o n i c f u n c t i o n ( i n c r e a s i n g a n d  

d e c r e a s i n g r e s p e c t i v e l y )  

F a c t  

S o f u n c t i o n s t h a t a r e b o t h i n c r e a s i n g a n d d e c r e a s i n g i n i t s e n t i r e  

d o m a i n a r e c a l l e d n o n - m o n o t o n o u s .  

e . g . e  

x  + e 

− x 

,  s i n  x a r e n o t m o n o t o n i c o n   R

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

M o n o t o n i c a t a p o i n t   x  = a 

A f u n c t i o n i s m o n o t o n i c a t a p o i n t t h e n e i t h e r i t s m o n o t o n i c a l l y  

i n c r e a s i n g o r m o n o t o n i c a l l y d e c r e a s i n g , S o  

D e n i t i o n  

f  i s m o n o t o n i c a l l y i n c r e a s i n g  

a t p o i n t   x  = a  i f f o r s m a l l e s t p o s s i b l e  

p o s i t i v e   h 

f  ( a −

h  ) < f  ( a  ) < f  ( a  + h  )

A n d f i s m o n o t o n i c a l l y d e c r e a s i n g a t p o i n t   x =

a  i f f o r s m a l l e s t  

p o s s i b l e p o s i t i v e   h 

f (

a −

h ) >

f (

a ) >

f (

a +

h )

T h i s d e n i t i o n h o l d s i r r e s p e c t i v e o f t h e f u n c t i o n i s c o n t i n o u s o r n o t  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

O u t l i n e  

M o n o t o n o c i t y  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

C o n c a v i t y  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

G r a p h s o f M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t   x  = a  c a n b e s e e n d i s t i n c t l y u s i n g t h e  

f o l l o w i n g g r a p h s w i t h t h e f o l l o w i n g c a t e g o r i e s  

G r a p h s - D i e r e n t i a b l e a t p o i n t   x  = a 

G r a p h s - N o t d i e r e n t i a b l e a t p o i n t   x =

a  b u t c o n t i n u o u s  

G r a p h s - N o t c o n t i n u o u s a t   x  = a  ( R e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y )  

G r a p h s - N o t c o n t i n u o u s a t   x  = a  ( N o n - R e m o v a b l e )  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

G r a p h s - D i e r e n t i a b l e a t   x  = a 

M o n o t o n i c a t a p o i n t  

Monotonic Increasing

concave upwards flat concave downwards

concave upwards flat concave downwards

Monotonic Decreasing

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

G r a p h s - N o t d i e r e n t i a b l e b u t c o n t i n u o u s a t   x  = a 

M o n o t o n i c a t a p o i n t  

Monotonic Increasing

Monotonic Decreasing

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

N o t C o n t i n u o u s a t   x  = a  ( N o n - R e m o v a b l e )  

M o n o t o n i c a t a p o i n t  

      

      

      

      

      

      

   

   

   

   

   

   

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

N o t C o n t i n u o u s a t   x  = a  ( N o n - R e m o v a b l e )  

M o n o t o n i c a t a p o i n t  

   

   

   

   

   

   

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

P r o b l e m s  

E x a m p l e  

C h e c k i f t h e f o l l o w i n g f u n c t i o n s a r e m o n o t o n i c a t   x 

=a 

      

      

      

      

   

   

   

      

   

a a a a

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

O u t l i n e  

M o n o t o n o c i t y  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

C o n c a v i t y  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

M o n o t o n i c i t y i n a n i n t e r v a l  

I n c r e a s i n g / D e c r e a s i n g f u n c t i o n i . e . N o n - d e c r e a s i n g / N o n - i n c r e a s i n g f u n c t i o n  

I n c r e a s i n g f u n c t i o n / D e c r e a s i n g f u n c t i o n o n  

a n i n t e r v a l  [

a ,

b ]

A f u n c t i o n   f  i s m o n o t o n i c a l l y i n c r e a s i n g  

i f 

<x 

=⇒f 

(x 

) ≤f 

(x 

),∀x 

,x 

∈ [a ,

b ]

a n d 

f  i s m o n o t o n i c a l l y d e c r e a s i n g f u n c t i o n i f  

<x 

=⇒f 

(x 

) ≥f 

(x 

),∀x 

,x 

∈ [a ,

b ]

A f u n c t i o n i n c r e a s i n g i s a l s o m e a n t b y f u n c t i o n  

i s n o n - d e c r e a s i n g  

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M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

S t r i c t l y i n c r e a s i n g / d e c r e a s i n g f u n c t i o n s  

S t r i c t l y I n c r e a s i n g / D e c r e a s i n g f u n c t i o n o n  

a n i n t e r v a l  [

a ,

b ]

A f u n c t i o n   f  i s s t r i c t l y m o n o t o n i c a l l y  

s t r i c t l y i n c r e a s i n g i f  

< x 

=⇒ f  ( x 

) < f  ( x 

),∀x 

, x 

∈ [a  , b  ]

a n d 

f  i s m o n o t o n i c a l l y s t r i c t l y d e c r e a s i n g i f  

<x 

=⇒f 

(x 

) >f 

(x 

),∀x 

,x 

∈ [a ,

b ]

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

O u t l i n e  

M o n o t o n o c i t y  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

C o n c a v i t y  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

M o n o t o n i c i t y u s i n g D e r i v a t i v e s  

D e n i t i o n  

A f u n c t i o n i s i n c r e a s i n g i f   f 

(x 

) ≥ 0 i . e .   f 

(x 

) >0 o r  f 

(x 

) =0 o n a n  

i n t e r v a l o f t h e D o m a i n  

D e n i t i o n  

A f u n c t i o n i s d e c r e a s i n g i f   f 

(x 

) ≤ 0 i . e .   f 

(x 

) <0 o r  f 

(x 

) =0 o n a n  

i n t e r v a l o f t h e D o m a i n  

D e n i t i o n  

A f u n c t i o n i s s t r i c t l y i n c r e a s i n g i f   f  (x 

) ≥ 0 i . e .   f  (x 

) >0 o n a n i n t e r v a l  

o r  f 

(x 

) =0 a t d i s c r e t e o r c o u n t a b l e n u m b e r o f p o i n t s  

D e n i t i o n  

A f u n c t i o n i s s t r i c t l y d e c r e a s i n g i f   f 

(x 

)

≤0 i . e .   f 

(x 

) <0 o n a n i n t e r v a l  

o r  f  (x  ) = 0 a t a d i s c r e t e o r c o u n t a b l e  

n u m b e r o f p o i n t s  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

P r o b l e m s  

E x a m p l e s  

C h e c k i f t h e f u n c t i o n   φ ( x  ) = x  + s i n  x  i s m o n o t o n i c o r n o t ?  

F i n d t h e i n t e r v a l w h e r e   f 

(x 

) =x 

−x 

i s m o n o t o n i c ?  

F i n d t h e i n t e r v a l i n w h i c h f u n c t i o n   f  ( x  ) = x 

i s m o n o t o n i c  

D e t e r m i n e t h e i n t e r v a l o f m o n o t o n o c i t y o f   f  (x  ) = 2  x 

2  −l n  x 

P r o v e t a n   x >

x +

3  /3 f o r   x 

∈ (0 ,π /2 

)

W h i c h o f   e 

π a n d 

π e 

a r e g r e a t e r  

U s e t h e f u n c t i o n  (

s i n  x ) s i n  x  ,

x ∈ (

0 ,π ) t o d e t e r m i n e t h e b i g g e r  

o f t h e t w o n u m b e r s   (1  /2  ) e 

a n d  ( 1  /e 

2  )

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

C o n c a v i t y  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

O u t l i n e  

M o n o t o n o c i t y  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

C o n c a v i t y  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

C o n c a v i t y  

D e n i t i o n  

A c u r v e i s c o n c a v e u p w a r d s i n  (

a ,

b )

i   f 

(x 

) >0 a n d c o n c a v e  

d o w n w a r d s i n  

(a 

,b 

)i   f  ( x 

) <0 

R a d i u s o f c u r v a t u r e  

F o r a c u r v e g i v e n b y   y  = f  ( x  )

R  =[1  + (d y  /d x  )

]3  /2 

|d 

y  /d x 

2  |

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

O u t l i n e  

M o n o t o n o c i t y  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

C o n c a v i t y  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

P o i n t o f I n e c t i o n  

D e n i t i o n  

P o i n t o f i n e c t i o n i s t h e p o i n t w h e r e t h e c o n c a v i t y o f t h e c u r v e  

c h a n g e s d i r e c t i o n , f r o m c o n c a v e u p w a r d t o d o w n w a r d o r v i c e v e r s a  

E q u i v a l e n t d e n i t i o n s ,  

P o i n t o f i n e c t i o n i s t h e p o i n t w h e r e t h e s e c o n d o r d e r d e r i v a t i v e  

c h a n g e s s i g n ( i f i t e x i s t s ) O R  

I s a p o i n t w h e r e t h e t a n g e n t c r o s s e s t h e c u r v e a t t h a t p o i n t  

F o r  x ∈ (

a ,

b )

,  f (λ 

a + (

1 −λ )

b ) > λ 

f (

a ) + (

1 −λ )

f (

b ) ⇐=

c o n c a v e  

u p w a r d s a n d r e s p e c t i v e l y c o n c a v e d o w n w a r d s  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t  

S a d d l e p o i n t o r s t a t i o n a r y p o i n t o f i n e c t i o n : i s a i n e c t i o n p o i n t a t  

w h i c h   f 

( x  ) = 0 

N o n - s t a t i o n a r y p o i n t o f i n e c t i o n : i s a p o i n t w h e r e   f 

( x  )= 0 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y  

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M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

O u t l i n e  

M o n o t o n o c i t y  

M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

G r a p h s p r e s e n t i n g M o n o t o n o c i t y a t a p o i n t  

M o n o t o n o c i t y i n a n i n t e r v a l  

M o n o t o n o c i t y u s i n g d e r i v a t i v e s  

C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

C o n c a v i t y  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y  

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C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

P o i n t o f I n e c t i o n  

S t a t i o n a r y P o i n t o f I n e c t i o n  

( x  ) c h a n g e s s i g n a t   x  = a  a n d  f 

(a  ) = 0 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

M o n o t o n o c i t y  

C o n c a v i t y  

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C o n c a v i t y & P o i n t o f i n e c t i o n  

P o i n t o f i n e c t i o n  

T y p e s o f i n e c t i o n p o i n t s  

P o i n t o f I n e c t i o n  

N o n - S t a t i o n a r y P o i n t o f I n e c t i o n  

( x  ) c h a n g e s s i g n a t   x  = a  b u t  f 

(a  ) = 0 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

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C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

P o i n t o f I n e c t i o n  

S o m e c o u n t e r e x a m p l e s s h o w i n g c o n v e r s e m i g h t n o t b e t r u e  

( c  ) i s n o t a g o o d c r i t e r i o n t o d e c i d e p o i n t o f i n e c t i o n t h o u g h  

m o s t o f t h e p o i n t s o f i n e c t i o n o c c u r s a t p o i n t w h e r e   f 

( x  ) = 0 

(c 

) =0 

=

⇒c  i s p o i n t o f i n e c t i o n e . g .   f 

(x 

) =x 

f  ( c  ) i s u n d e n e d s t i l l c i s a p o i n t o f i n e c t i o n e . g .   f  ( x  ) = x 

/3 

E x a m p l e s  

F i n d t h e p o i n t s o f i n e c t i o n f o r t h e f o l l o w i n g f u n c t i o n s a n d s t a t e i f t h e i t s a  

s t a t i o n a r y o r n o n - s t a t i o n a r y i n e c t i o n p o i n t  

f  ( x  ) = x 

3  −x 

2  + x 

g  ( x  ) = x 

3  −x  + 1 

D o e s f u n c t i o n   h  h a s a n i n e c t i o n p o i n t ? I s t h e r e a p o i n t w h e r e t h e  

s e c o n d d e r i v a t i v e b e c o m e s z e r o , a n d d o e s t h e s e c o n d d e r i v a t i v e c h a n g e s  

s i g n a b o u t t h a t p o i n t o f z e r o ?   h  ( x  ) = x 

−x 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

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C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

P a r a m e t r i c f o r m  

T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

O u t l i n e  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

P a r a m e t r i c f o r m  

T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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P a r a m e t r i c f o r m  

T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

L o c a l M a x i m a & L o c a l M i n i m a  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t ( E x i s t e n c e o f E x t r e m u m )  

T h e o r e m  

F o r a   c o n t i n u o u s f u n c t i o n   t h e n e c e s s a r y c o n d i t i o n f o r e x i s t e n c e o f  

e x t r e m u m a t x   = c i s f  

( c  ) = 0  o r f 

( c  ) d o e s n o t e x i s t .  

S u c i e n t c o n d i t i o n i s t h a t f  (x  ) c h a n g e s s i g n a b o u t p o i n t x   = c 

i . e . f  

(x 

)i s p o s i t i v e f o r x  

<c a n d n e g a t i v e f o r x  

>c O R f  

(x 

)i s 

n e g a t i v e f o r x   < c a n d p o s i t i v e f o r x   > c 

W h a t i f   f 

(x 

)d o e s n o t c h a n g e s i g n a b o u t p o i n t   x 

=c  ? 

T h e n t h e f u n c t i o n d o e s n o t a t t a i n e x t r e m u m a t   x =

c  , t h i s p o i n t i s  

p o i n t o f i n e c t i o n p r o v i d e d   f 

(c  ) e x i s t s ( i . e . i n p r e s e n t c a s e o n l y  

w h e n   f 

(c 

) =0 ) 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

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P a r a m e t r i c f o r m  

T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

L o c a l M a x i m a & L o c a l M i n i m a  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

D e n i t i o n  

C r i t i c a l p o i n t s : P o i n t s w h e r e   f 

(x  ) i s z e r o o r   f 

( x  ) i s u n d e n e d  

W o r k i n g R u l e  

I n p r o b l e m s o l v i n g , f o r g i v e n   f (

x )

F i n d c r i t i c a l p o i n t s r s t , n d a l l   x  = c  s u c h t h a t   f 

( c  ) = 0 o r  f 

( c  )d o e s n ' t e x i s t  

C h e c k t o t h e l e f t a n d r i g h t f o r c h a n g e o f s i g n i n   f 

(x 

)f o r  x 

<c  a n d  x 

>c 

I f  f  ( x 

) >0 f o r   x 

<c  a n d  f  ( x 

) <0 f o r   x 

>c  t h e n   c  i s p o i n t o f l o c a l  

m a x i m a ( a n d c o r r e s p o n d i n g l y f o r l o c a l m i n i m a )  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

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P a r a m e t r i c f o r m  

T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

L o c a l M a x i m a & L o c a l M i n i m a  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

D e n i t i o n  

C r i t i c a l p o i n t s : P o i n t s w h e r e   f 

(x  ) i s z e r o o r   f 

( x  ) i s u n d e n e d  

W o r k i n g R u l e  

I n p r o b l e m s o l v i n g , f o r g i v e n   f (

x )

F i n d c r i t i c a l p o i n t s r s t , n d a l l   x  = c  s u c h t h a t   f 

( c  ) = 0 o r  f 

( c  )d o e s n ' t e x i s t  

C h e c k t o t h e l e f t a n d r i g h t f o r c h a n g e o f s i g n i n   f 

(x 

)f o r  x 

<c  a n d  x 

>c 

I f  f  ( x 

) >0 f o r   x 

<c  a n d  f  ( x 

) <0 f o r   x 

>c  t h e n   c  i s p o i n t o f l o c a l  

m a x i m a ( a n d c o r r e s p o n d i n g l y f o r l o c a l m i n i m a )  

E x a m p l e  

U s i n g t h e r s t d e r i v a t i v e t e s t , n d t h e e x t r e m a o f   f  ( x  ) = 3 

√x 

−x 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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P a r a m e t r i c f o r m  

T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

O u t l i n e  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

P a r a m e t r i c f o r m  

T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

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P a r a m e t r i c f o r m  

T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

L o c a l M a x i m a & L o c a l M i n i m a  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s - S e c o n d d e r i v a t i v e t e s t ( E x i s t e n c e o f e x t r e m u m )  

I f a f u n c t i o n   f (

x )

i s d i e r e n t i a b l e t w i c e t h e n f o r e x t r e m u m t o e x i s t  

T h e o r e m  

F o r a t w i c e d i e r e n t i a b l e f u n c t i o n , t h e n e c e s s a r y c o n d i t i o n f o r  

e x i s t e n c e o f e x t r e m u m a t x  =

c i s f  

(c 

) =0  o r f 

(c 

)d o e s n o t e x i s t .  

S u c i e n t c o n d i t i o n i s t h a t f  

( c  ) < 0  i m p l i e s c i s p o i n t o f l o c a l  

m a x i m a a n d f  (c 

) >0  i m p l i e s c i s p o i n t o f l o c a l m i n i m a .  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

P a r a m e t r i c f o r m  

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T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

L o c a l M a x i m a & L o c a l M i n i m a  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s - S e c o n d d e r i v a t i v e t e s t ( E x i s t e n c e o f e x t r e m u m )  

E x t e n s i o n o f t h e t h e o r e m i n c a s e o f   f 

(c 

) =0 

W h a t i f   f 

( c  ) = 0 t h e n w e f o l l o w t h e f o l l o w i n g g e n e r a l i z e d p r o c e s s ,  

I f  f 

( c  ) = f 

( c  ) = f 

( c  ) = · · ·= f 

(n  − 1  )( c  ) = 0 b u t   f 

(n  )(c  ) = 0 t h e n  

n  i s e v e n  

a n d  f 

( n  )(c 

) <0 

=⇒ c  i s p o i n t o f m a x i m a  

(n  )(c 

) >0 

=⇒c  i s p o i n t o f m i n i m a  

n i s o d d  

t h e n t h e r e i s n o e x t r e m u m a t   x =

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

P a r a m e t r i c f o r m  

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T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

O u t l i n e  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

P a r a m e t r i c f o r m  

T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

P a r a m e t r i c f o r m  

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T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

L o c a l M a x i m a & M i n i m a  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s - S e c o n d d e r i v a t i v e t e s t f o r f u n c t i o n s r e p r e s e n t e d p a r a m e t r i c a l l y  

y =

f (

x )

i s r e p r e s e n t e d a s   y = φ ( t 

)a n d  x 

= ψ ( t )

t h e n (  φ  a n d  ψ 

a r e t w i c e d i e r e n t i a b l e )  

d y 

d x  =

d y  /d t 

d x  /d t  =

φ ( t  )

ψ ( t  ) =0 

=⇒ φ (t 

) =0 

(s a y t  

=t 

)

d x 

=d 

d x  φ ( t 

)

ψ ( t  )=d 

d t  φ ( t 

)

ψ ( t  ) ·1 

d x  /d t 

=ψ ( t  )φ ( t  )−φ (t  )ψ (t  )

(ψ ( t ))3 

∴d 

d x 

=φ (t  )

ψ ( t  ) 2 

=⇒ s i g n o f  

d x 

i s s a m e a s s i g n o f  φ (t  )

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

P a r a m e t r i c f o r m  

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T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

P r o b l e m s  

F i r s t a n d s e c o n d d e r i v a t i v e t e s t  

E x a m p l e s  

I n v e s t i g a t e t h e f u n c t i o n   f  ( x  ) = x 

−x 

f o r e x t r e m a  

I n v e s t i g a t e t h e f u n c t i o n   f  ( x  ) = x 

2  +1 

D i s c u s s t h e e x t r e m u m o f   f (

x ) =

1 0 

3  x 

4  + 8  x 

3  −1 8  x 

2  + 6 0 

B e t w e e n a n y t w o m a x i m a t h e r e i s a m i n i m a a n d b e t w e e n a n y t w o  

m i n i m a t h e r e i s a m a x i m a i s t r u e f o r a n y g i v e n f u n c t i o n   f  : t r u e o r f a l s e .  

D i s c u s s t h e e x t r e m a f o r   f 

(x 

) =s i n  x 

(1 

+c o s  x 

)w h e r e   x  ∈ (

,π 

)

T h e f u n c t i o n   y  = f  (x  ) i s r e p r e s e n t e d p a r a m e t r i c a l l y  

x = φ (t 

) =t 

5  −5  t 

3  −2 0  t 

+7 a n d   y 

= ψ ( t ) =

4  t 

3  −3  t 

2  −1 8  t 

+3 , (|

t |<

2 ) 

t h e n n d t h e m a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s f o t h e f u n c t i o n s   y  = f  ( x  )

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

P a r a m e t r i c f o r m  

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T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

O u t l i n e  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

P a r a m e t r i c f o r m  

T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s E x t r e m a  

L o c a l e x t r e m a - F i r s t d e r i v a t i v e t e s t  

S e c o n d D e r i v a t i v e t e s t  

P a r a m e t r i c f o r m  

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T y p e s i n C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e ,  

c a n b e o f t w o t y p e s  

d e r i v a t i v e t o l e f t a n d r i g h t o f  

x  = a  a r e b o t h n o n - z e r o - t o p  

t w o g u r e s  

O n e o f l e f t o r r i g h t d e r i v a t i v e  

i s z e r o a t   x =

a  - b o t t o m t w o  

g u r e s  

T r e a t r s t w i t h r s t d e r i v a t i v e t e s t ,  

i . e . c h a n g e o f s i g n i s e x t r e m a  

T r e a t s e c o n d w i t h b a s i c d e n i t i o n  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

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C o n t i n u o u s b u t n o t d i e r e n t i a b l e  

P r o b l e m s  

D i s c u s s e x t r e m a i n t h e f o l l o w i n g f u n c t i o n s  

(x 

) =2 s i n   x 

,x 

≥0 

c o s 

−1 

x − π 

,x <

f (

x ) =

2  ,x ≥

t a n  x ,

x <

T r y t h e s e p r o b l e m s  

f (

x ) =

2  x +

3  x 

/3 

, d i s c u s s e x t r e m a , a n d e x p l a i n t h e s t r a t e g y  

y o u t o o k !  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

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S u m m a r y  

O u t l i n e  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

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S u m m a r y  

L o c a l M a x i m a & L o c a l M i n i m a  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s  

L o c a l M a x i m a , M i n i m a f o r D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s  

D i s c o n t i n o u s f u n c t i o n c a n b e d i v i d e d i n t o  

R e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y a t   x  = a 

N o n - R e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y a t   x =

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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S u m m a r y  

O u t l i n e  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

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S u m m a r y  

L o c a l M a x i m a & L o c a l M i n i m a  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s  

F o r d i s c o n t i n u o u s w e w i l l g o t o t h e d e n i t i o n o f l o c a l m a x i m a a n d l o c a l m i n i m a ,  

D e n i t i o n  

F o r l o c a l m a x i m a t o e x i s t a t   x  = a  ,  f  (a  − h  ) < f  ( a  ) a n d  f  ( a  + h  ) < f  (a  ) f o r a l l  

h >

0 a n d s m a l l  

D e n i t i o n  

F o r l o c a l m a x i m a t o e x i s t a t   x  = a  ,  f  (a −

h  ) > f  ( a  ) a n d  f  ( a  + h  ) > f  (a  ) f o r a l l  

h  > 0 a n d s m a l l .  

A t a n y p o i n t a s s e e n e a r l i e r , w e h a v e  

f i s m o n o t o n e  

o r  f  a t t a i n s a n e x t r e m u m  

S o t h i s h e l p s o u r t h o u g h t , a b s e n s e o f m o n o t o n i c i t y i s p r e s e n c e o f e x t r e m u m i n  

d i s c o n t i n u o u s c a s e s .  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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S u m m a r y  

O u t l i n e  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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S u m m a r y  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s  

E x t r e m a - R e m o v a b l e  

D e n i t i o n  

I f  f  i s r e m o v a b l y d i s c o n t i n u o u s a t   x =

a  , t h e n w e g o b y  

m o n o t o n o c i t y o r d e n i t i o n  

N o t e  

I n t h i s c a s e w e n e v e r a p p l y t h e c h a n g e s i g n o f d e r i v a t i v e , f r o m r s t d e r i v a t i v e  

t e s t , s i n c e t h a t m a y n o t w o r k c o r r e c t l y  

f  ( x  ) =

t a n  x ,

x >

3  , x  = 0 

c o s 

−1 

x − π 

,x <

h a s c h a n g e o f s i g n , f r o m n e g a t i v e t o p o s i t i v e a t   x  = 0 ( p o i n t o f d i s c o n t i n u i t y )  

i m p l y i n g t h e r e i s a l o c a l m i n i m a b u t i t a t t a i n s a l o c a l m a x i m a .  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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S u m m a r y  

G r a p h s - D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s  

E x t r e m a - R e m o v a b l e  

A t a p o i n t   x =

a  , h a v i n g  

r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y w e  

a l w a y s a t t a i n e x t r e m a , a s  

s h o w n i n t h e a d j o i n i n g c a s e s .  

S i n c e a n y f u n c t i o n w i l l s a t i s f y  

o n e o f t h e c a s e s o f e x t r e m a  

f  ( a  ) > f  ( a  + h  ) a n d 

(a 

) >f 

(a  − h 

)2 

f  ( a  ) < f  ( a  + h  ) a n d 

f (

a ) <

f (

−h 

)

      

      

      

      

   

   

   

   

D i s c u s s e x t r e m a i n  

f (

x ) =

2  , x  < 0 

5  , x  = 0 

2 s i n   x  , x  > 0 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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O u t l i n e  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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G r a p h s - D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s  

E x t r e m a - U n r e m o v a b l e :   f  ( a  ) e q u a l s L H L o r R H L  

D e n i t i o n  

I f  f  h a s n o n - r e m o v a b l e  

(  L H L  = R H L  a t  x  = a  )d i s c o n t i n u i t y a t   x  = a  t h e y w e  

c h e c k e x t r e m a a t   a  b y 

D e n i t i o n o f e x t r e m a o r  

m o n o t o n o c i t y  

H e r e w e e x e m p l i f y , r s t  

c a t e g o r y ,  

f (

a ) =

L H L  o r  f (

a ) =

R H L 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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G r a p h s - D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s  

E x t r e m a - U n r e m o v a b l e :   f  ( a  ) n o t e q u a l t o b o t h L H L o r R H L  

A s d e n e d i n p r e v i o u s s l i d e , w e g o b y d e n i t i o n  

h e r e t o o . H e r e ,  

f (

a ) =

L H L  o r  f (

a ) =

R H L 

A p o i n t i s n i c e l y e x e m p l i e d t h a t i f  

f (

a ) >

m a x (

L H L ,

R H L )

t h e n w e h a v e a l o c a l  

m a x i m a  

f  (a  ) < m i n  (L H L  , R H L  ) t h e n w e h a v e a l o c a l  

m i n i m a  

e l s e   x  = a  i s a m o n o t o n i c p o i n t .  

f  ( x  ) =1 

|x | , x 

= 0 a n d   f  (x  ) = 0 f o r   x  = 0 t h e n  

d i s c u s s e x t r e m a  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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O u t l i n e  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

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S u m m a r y  

Function

Continuous at x = a Discontinuous at x = a

 Differentiable at x = a Not differentiable at x = a Removable Non Removable

1st derivative Test 

 If twice differentiable2nd Derivative test 

Failure to apply 1st and 2nd derivative test 

 Not Monotone means extremum

 Neither of LHD or RHD nonzero

One of LHD or RHD is zero

or Definition

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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P r o b l e m s  

I n v e s t i g a t e t h e e x t r e m a o f  

f  ( x  ) =

2  x  , x  < 0 

3  x  + 5  , x  ≥ 0 

f (

x ) = 2  x 

2  +3 

,x =

,x 

=0 

I f  f  (x  ) =

7 −

2  , x  < 2 

1 1 −

x  , x ≥

t h e n   f  ( x  ) h a s ( A ) l o c a l m a x i m a a t   x  = 0 

( B ) l o c a l m a x i m a a t   x  = 2 ( C ) l o c a l m a x i m a a t   x  = 1 1 ( D ) N o n e o f  

t h e s e  

T h e p o i n t o f i n e x i o n o f   ( x  − 5  )5 5 

(x  − 6  )6 6 

i s ( A ) 0 ( B ) 5 ( C ) 6 ( D )  

6 6 0 

1 2 1 

D o e s t h e f u n c t i o n   f  ( x  ) =

1  /x 

2  , x  > 0 

3  x 

2  , x ≤

h a s a m i n o r m a x i m u m a t  

x  = 0 ? a n d d o e s c h a n g e o f s i g n o f d e r i v a t i v e j u s t i f y t h e o u t c o m e .  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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P r o v e t h a t t h e f u n c t i o n   f  (x  ) =x 

s i n 

2  ( 1  /x  ) , x = 0 

,x 

=0 

h a s a m i n i m u m a t  

t h e p o i n t   x 

= 0 ( t h o u g h n o t a s t r i c t m i n i m u m )  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

http://slidepdf.com/reader/full/application-of-derivatives-part-presentation 56/67

O u t l i n e  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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G l o b a l M a x i m a a n d G l o b a l M i n i m a  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s - D e n i t i o n & C l o s e d i n t e r v a l  

G l o b a l M a x i m a / M i n i m a o f   f  : D 

→ R

G l o b a l M a x i m a / M i n i m a i s d e n e d a s t h e m a x i m u m / m i n i m u m v a l u e  

t a k e n b y   f  (x  ) f o r a l l   x ∈

G l o b a l M a x i m a / M i n i m a o f   f  : [ a  , b  ] →R

G l o b a l M a x i m a / M i n i m a o f a f u n c t i o n   f  f r o m   [a  , b  ] ⊂ R→ R

r e p r e s e n t e d a s M ( G l o b a l m a x i m a ) a n d m ( G l o b a l m i n i m a ) i s g i v e n  

a s 

M  = m a x  { f  ( a  ), f  ( c 

1  ), f  ( c 

2  ), . . . , f  (c 

n  ), f  ( b  )}m  = m i n 

{f  ( a  ), f  ( c 

), f  ( c 

), . . . , f  ( c 

), f  ( b  )}w h e r e   c 

,c 

, . . . ,c 

a r e t h e c r i t i c a l p o i n t s a n d   a  a n d  b  a r e e n d  

p o i n t s o f t h e d o m a i n .  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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O u t l i n e  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

T y p e s o f D i s c o n t i n u i t y  

D e n i t i o n  

R e m o v a b l e D i s c o n t i n u i t y  

U n r e m o v a b l e d i s c o n t i n u i t y  

S u m m a r y  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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G l o b a l M a x i m a a n d G l o b a l M i n i m a  

C o n t i n u o u s f u n c t i o n s - O p e n i n t e r v a l  

G l o b a l M a x i m a / M i n i m a o f   f  : ( a  , b  ) → R

G l o b a l M a x i m a / M i n i m a o f a f u n c t i o n   f  f r o m   (a  , b  ) ⊂R→ R r e p r e s e n t e d a s M  

( G l o b a l m a x i m a ) a n d m ( G l o b a l m i n i m a ) i s g i v e n a s  

M =

m a x 

{f 

(c 

),f 

(c 

), . . . ,f 

(c 

)}

m  = m i n {

f  (c 

), f  (c 

), . . . , f  ( c 

)}w h e r e   c 

, c 

, . . . , c 

a r e t h e c r i t i c a l p o i n t s a n d  

M  > m a x 

l i m 

x  →a 

+f  (x  ), l i m 

x  →b 

−f  (x  )

a n d 

m  < m i n 

l i m 

x  →a 

+f  ( x  ), l i m 

x  →b 

−f  ( x  )

E l s e   i f a n y o f c o n d i t i o n s ( 1 ) a n d ( 2 ) f a i l s t h e n t h e r e d o e s n ' t e x i s t  

g l o b a l m a x i m a o r m i n i m a f o r   f 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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P r o b l e m s  

A b s o l u t e o r g l o b a l e x t r e m a  

F i n d t h e g r e a t e s t a n d l e a s t v a l u e s o f t h e f o l l o w i n g f u n c t i o n s o n  

t h e i n d i c a t e d i n t e r v a l s  

f  (x  ) = 2  x 

3  − 3  x 

2  − 2  x  + 1 o n  [−2  , 5  /2  ]2 

f (

x ) =

x e 

−x 

o n [

1 ,

e ]

(x 

) =x 

+√

x  o n [ 1 , 4 ]  

f (

x ) =

√4 −

o n [ - 2 , 2 ]  

(x 

) = 2  x 

2  +2 

,x 

∈[−

2 ,

2 ]−{

}1 

,x 

=0 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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P r o b l e m s  

A b s o l u t e o r g l o b a l e x t r e m a  

D o t h e f o l l o w i n g f u n c t i o n s h a v e t h e g r e a t e s t a n d t h e l e a s t  

v a l u e s o n t h e i n d i c a t e d i n t e r v a l s ?  

f (

x ) =

c o s  x  f o r  x  ∈ [−π /2 ,π )

(x 

) =s i n  −

x  f o r  x  ∈ (−1 

,1 

)

F i n d t h e l o c a l , g l o b a l e x t r e m a f o r   f (

x ) =

a x +

c x +

S h o w t h a t   f 

(x 

) = 2 

−s i n 

x  |x 

|, x 

= 0 

0  , x  = 0 

h a s a m i n i m u m  

a t  x  = 0 b u t i s n o t m o n o t o n i c e i t h e r o n t h e l e f t o r o n t h e r i g h t  

o f  x =

0 T a n g e n t s a n d N o r m a l s  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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T a n g e n t s a n d N o r m a l  

D e n i t i o n  

E q u a t i o n o f T a n g e n t a t   (x 

, y 

) o n t h e c u r v e   y  = f  ( x  ) i s 

−y 

= d y 

d x 

(

,y 

) (x 

−x 

)

D e n i t i o n  

E q u a t i o n o f t h e n o r m a l a t p o i n t   P  ( x 

, y 

) o n t h e c u r v e   y  = f  ( x  ) i s 

y −

= −

d y 

d x 

−1 

(x 

, y 

)

( x −

)

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

http://slidepdf.com/reader/full/application-of-derivatives-part-presentation 63/67

S u b t a n g e n t & S u b n o r m a l  

D e n i t i o n  

S u b t a n g e n t l e n g t h   = N T  =y 

S u b n o r m a l l e n g t h =   N G  = y y 

P G =

 1 

+y 

a n d 

P T =

 1 

+y 

d s 

= d x 

+d y 

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

http://slidepdf.com/reader/full/application-of-derivatives-part-presentation 64/67

P r o b l e m s  

E x a m p l e s  

F i n d a l l t h e t a n g e n t s t o t h e c u r v e   y =

c o s (

x +

y )

, −

2 π ≤

x ≤

2 π 

t h a t a r e p a r a l l e l t o t h e l i n e   x +

2  y =

F i n d t h e e q u a t i o n o f t h e n o r m a l t o t h e c u r v e  

= (1 

+x 

)y  +s i n 

−1  (s i n 

)a t  x 

=0 

T h e c u r v e   y =

a x 

3  +b x 

2  +c x 

+5 t o u c h e s t h e   x  − a x i s   a t  P 

(−2 ,

0 )

a n d c u t s t h e   y −

a x i s   a t a p o i n t   Q  w h e r e t h e g r a d i e n t i s 3  .

T h e n  

n d t h e v a l u e s o f   a ,

b ,

S h o w t h a t t h e s u b t a n g e n t a t a n y p o i n t o n t h e c u r v e   x 

b  =c 

a  + b 

v a r i e s a s t h e a b s c i s s a  

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

O n a n o p e n i n t e r v a l  

8/3/2019 Application of Derivatives Part Presentation

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I n t e r s e c t i o n o f t w o c u r v e s  

D e n i t i o n  

A n g l e o f i n t e r s e c t i o n o f t w o c u r v e s i s d e n e d a s a n g l e b e t w e e n t a n g e n t s  

t o t h e c u r v e s a t t h e p o i n t o f i n t e r s e c t i o n .  

E x a m p l e s  

T h e e q u a t i o n o f t h e t w o c u r v e s a r e   y 

2  =4  a x  a n d  x 

2  =3 2  a y  t h e n  

n d t h e a n g l e o f i n t e r s e c t i o n o f t h e c u r v e s  

E q u a t i o n o f t h e t a n g e n t s t o t h e c u r v e  (

1 +

2  )y 

=1 a t t h e p o i n t s o f  

i t s i n t e r s e c t i o n w i t h t h e c u r v e  (

x +

1 )

y =

1 a r e g i v e n b y  

x +

2  y =

1 ;

y =

x +

2  y =

2 ;

x =

x +

2  y =

2 ;

y =

x +

2  y =

1 ;

x =

L e c t u r e @ V i d y a l a n k a r I n s t i t u t e A p p l i c a t i o n s o f D e r i v a t i v e s  

D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

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P r o b l e m s  

E x a m p l e s  

T h e c u r v e   y =

a n d  y =

i n t e r s e c t a t a n a n g l e o f  

t a n 

−1 

l n 

(a /

b )

1 +

l n  a  l n  b 

a b o v e s t a t e m e n t i s  

t r u e  

f a l s e  

c a n n o t s a y a n y t h i n g  

I f t h e p a r a m e t r i c e q u a t i o n o f a c u r v e i s g i v e n b y   x =

c o s  t  a n d 

y =

s i n  t  t h e n t h e t a n g e n t t o t h e c u r v e a t t h e p o i n t   t = π /

m a k e s w i t h a x i s o f   x  t h e a n g l e  

( a ) 0 ( b )  π 

/ 3 ( c )  π 

/ 4 ( d )  π 

/ 2 

T h e l e n g t h o f t h e s u b t a n g e n t t o t h e c u r v e  

√x 

+√

y =

3 a t t h e  

p o i n t  (

4 ,

1 )

i s 

( a ) 2 ( b )  

( c ) - 3 ( d ) N o n e o f t h e s e  

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D i s c o n t i n u o u s f u n c t i o n s - E x t r e m a  

G l o b a l M a x i m a a n d M i n i m a  

O n a C l o s e d i n t e r v a l  

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R e f e r e n c e s  

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