En kurvas tangent

Det skulle vara praktiskt om vi på något sätt kunde ange hur en kurva lutar i en punkt. För en punkt i sig själv ger oss inte mer information än ett x-värde och ett y-värde. Hur vet vi hur kurvan går i den undersökta punkten? Är kurvan på väg uppåt eller neråt, eller kanske mitt i en vändning? Många gånger är detta viktig information.

En tangents kurva

I ovanstående funktion f(x), ser vi att det inte bara är punkternas positioner på kurvan som skiljer sig, utan även kurvans lutning i punkterna skiljer sig. I (a) är kurvan dalande. I (b) är kurvan ökande precis efter en vändning. Och i (c) är kurvan också ökande. 

Nu ska vi gå igenom ett sätt att beräkna lutningen på kurvan, i en punkt. Börja med att minnas att en rät linje hade en koefficient som beskrev linjens lutning. Koefficienten, eller k-värdet som vi också kallar det räknades ut genom formeln:

k=\frac{y_{2}-y_{1}}{x_{2}-x_{1}}

Vi ska nu undersöka lutningen i (b) och börjar med att placera ut en ny punkt i närheten av (b). Vi kallar punkten för (x):

Lutningen i en kurva

Vi har nu två stycken punkter med två olika koordinater. Om vi binder ihop punkterna med en rät linje, kommer denna linje att få lutningen:

k=\frac{y-y_{b}}{x-x_{b}}

Nu ska vi sätta in värden på x- och y-koordinaterna. Vi läser av och ger (b) x-koordinaten 2 och y-koordinaten låter vi bara vara f(2). Punkten (x) är godtycklig och får bara x-koordinaten x och y-koordinaten f(x):

Lutningen i en punkt

Nu blir k-värdet:

k=\left (\frac{y-y_{b}}{x-x_{b}} \right )=\frac{f(x)-f(2)}{x-2}

Denna nya kvot kallas för ändringskvot. Den fungerar precis likadant som vanliga k-värdes-formeln, men med andra benämningar på koordinaterna. Vad händer nu om vi flyttar punkten (x) närmare punkten (b)?

Ändringskvot

Jo det som händer är att linjen mellan punkterna får en annan lutning (Koefficienten förändras). Jämför med hur lutningen var i förra figuren. Om vi fortsätter att flytta (x) närmare och närmare (b) så kommer vi till slut få ett så litet avstånd mellan punkterna att detta blir närmast obefintligt. Samtidigt ändras lutningen mer och mer - och justeras, och anpassas, efter en väldigt kort sträcka alldeles närmast punkten (b). Man skulle nästan kunna säga att man får en lutning som endast mäts över punkten (b)!

Lutning


Att punkten (x) närmar sig x=2 på detta sätt beskriver man som:

x\to 2

Detta utläses "x går mot 2". Slutligen kommer punkten (x) så nära (b) att den "snuddar", eller tangerar (b). Vi har kommit till det som kallas gränsläget. Mellan punkterna blir det en linje som tangerar kurvan i (b).

Tengent som tangerar