Bevis

Du forventes å kunne dette beviset til eksamen

Hvis II er deriverbar i xx og YY er deriverbar i I(x)I(x), er den sammensatte funksjonen h(x)=Y(I(x))h(x) = Y(I(x)) deriverbar, og h′(x)=Y′(I(x))⋅I′(x)h'(x) = Y'(I(x)) \cdot I'(x) (kjerneregelen).

Forutsetninger:

  • Definisjonen av den deriverte som grenseverdi av differansekvotienten: h′(x)=lim⁡Δx→0h(x+Δx)−h(x)Δxh'(x) = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{h(x+\Delta x)-h(x)}{\Delta x}.
  • At II er deriverbar i xx innebærer at II også er KONTINUERLIG i xx: en liten endring Δx\Delta x gir da en Δu=I(x+Δx)−I(x)\Delta u = I(x+\Delta x)-I(x) som går mot 00 når Δx→0\Delta x \to 0.
  • Grenseregelen for produkt: grenseverdien av et produkt av to uttrykk er produktet av de to enkelt-grenseverdiene, forutsatt at begge finnes. Dette er en generell regneregel for grenseverdier (ikke eksplisitt navngitt i grenseverdier-og-kontinuitet/R1, men en direkte konsekvens av at hver faktor nærmer seg sin egen grenseverdi uavhengig av den andre).
  1. La u=I(x)u = I(x), og skriv om differansekvotienten til hh ved å multiplisere med ΔuΔu\frac{\Delta u}{\Delta u}: lovlig så lenge Δu≠0\Delta u \neq 0 for Δx\Delta x nær (men ikke lik) 00:
    h(x+Δx)−h(x)Δx=Y(u+Δu)−Y(u)Δu⋅ΔuΔx,Δu=I(x+Δx)−I(x)\frac{h(x+\Delta x)-h(x)}{\Delta x} = \frac{Y(u+\Delta u)-Y(u)}{\Delta u} \cdot \frac{\Delta u}{\Delta x}, \quad \Delta u = I(x+\Delta x)-I(x)
  2. Ta grenseverdien av begge sider når Δx→0\Delta x \to 0, og bruk grenseregelen for produkt (forutsetningene) til å dele opp høyresiden i to separate grenseverdier:
    h′(x)=lim⁡Δx→0h(x+Δx)−h(x)Δx=(lim⁡Δx→0Y(u+Δu)−Y(u)Δu)⋅(lim⁡Δx→0ΔuΔx)h'(x) = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{h(x+\Delta x)-h(x)}{\Delta x} = \left(\lim_{\Delta x \to 0} \frac{Y(u+\Delta u)-Y(u)}{\Delta u}\right) \cdot \left(\lim_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta u}{\Delta x}\right)
  3. Siden II er deriverbar (og dermed kontinuerlig) i xx, går Δu→0\Delta u \to 0 når Δx→0\Delta x \to 0 (forutsetningene). Da blir den første grensen nettopp differansekvotienten til YY i punktet uu, altså Y′(u)Y'(u):
    lim⁡Δx→0Y(u+Δu)−Y(u)Δu=lim⁡Δu→0Y(u+Δu)−Y(u)Δu=Y′(u)=Y′(I(x))\lim_{\Delta x \to 0} \frac{Y(u+\Delta u)-Y(u)}{\Delta u} = \lim_{\Delta u \to 0} \frac{Y(u+\Delta u)-Y(u)}{\Delta u} = Y'(u) = Y'(I(x))
  4. Den andre grensen er per definisjon den deriverte av II i xx:
    lim⁡Δx→0ΔuΔx=lim⁡Δx→0I(x+Δx)−I(x)Δx=I′(x)\lim_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta u}{\Delta x} = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{I(x+\Delta x)-I(x)}{\Delta x} = I'(x)

h′(x)=Y′(I(x))⋅I′(x)h'(x) = Y'(I(x)) \cdot I'(x)