คณิตศาสตร์                            แคลคูลัส                    www.clipvidva.com



                                                                     แคลคูลส
                                                                           ั
         ในบทเรื่องแคลคูลัสนี้ เป็นบทที่สาคัญมากๆ ในวิชาคณิตศาสตร์ ที่สามารถนาไปใช้ต่อได้ ในวิชา
คณิตศาสตร์ขั้นสูง และในเนื้อหาบทนี้ค่อนข้างไม่ยากมากเมื่อเทียบกับอื่นๆ วิชาฟิสิกส์ในระดับมหาลัยวิทยาลัย,
ดังนั้นขอให้น้องๆตั้งใจ ที่จะทาความเข้าใจกับเนื้อหาบทนี้ด้วยเพราะจะเป็นประโยชน์อันดีในการทาคะแนน
สอบในวิชา Pat1



                                                                                                      0
                                                                             1.1) หาลิมิตในรูปของ
                                                                                                      0

                              1. ลิมิตและความต่อเนื่อง                       1.2) หาลิมิตค่าสัมบูรณ์

                                                                             1.3) หาลิมิตเป็นกรณี
                              2. อัตราการเปลี่ยนแปลง
                                                                             1.4) ความต่อเนื่อง
   แคลคูลัส
                                                                             3.1) อนุพันธ์อันดับสูง
                              3. อนุพันธ์ของฟังก์ชัน
                                                                             3.2) การประยุกต์

                                                                            4.1) ไม่จากัดเขต

                                                                             4.2) จากัดเขต
                              4. การอินทิเกรต
                                                                            4.3) พื้นที่ปิดล้อม
                                                                            ด้วยเส้นโค้ง




                                                  1
คณิตศาสตร์                                    แคลคูลัส   www.clipvidva.com


1. ลิมต และความต่อเนือง
      ิ              ่
            ทฤษฎีบทของลิมิต
            กล่าวไว้ว่า ถ้า lim f(x) L และ limg(x) M แล้ว
                                x a                   x a

1. limc c เมื่อ c เป็นค่าคงตัวใดๆ
  x a

2. lim x a
      x a

3. lim x n an เมื่อ n N
      x a

4. limcf(x) c L เมื่อ c เป็นค่าคงตัวใดๆ
      x a

5. lim(f(x) g(x)) lim f(x) limg(x) L M
      x a                       x a             x a

6. lim(f(x) g(x)) lim f(x) limg(x) L M
      x a                     x a             x a

       f(x)       lim f(x)            L
7. lim            x       a
                                        เมื่อ limg(x)  0
   x a g(x)       limg(x)             M       x a
                  x       a

8. lim f(x)       lim f(x)            L
  x    a          x       a

9. lim n f(x)         n   lim f(x)        n
                                              L และ n L R
  x a                     x a




ตัวอย่าง              จงหาค่าของ lim(x 2  x 5  9) (ถ้าลิมิตมีค่า)
                                       x 1




ตัวอย่าง              จงหาค่าของ lim(2 x  4 2x 1 ) (ถ้าลิมิตมีค่า)
                                       x 2




                                                            2
คณิตศาสตร์                            แคลคูลัส                  www.clipvidva.com

                                 x3  x2
ตัวอย่าง          จงหาค่าของ lim         (ถ้าลิมิตมีค่า)
                             x 1 x  1




                                                               0
           1.1 การหาลิมิตของฟังก์ชันที่อยู่ในรูปของ
                                                               0
                                  f(x)
           เมื่อโจทย์กาหนดให้หา lim    ในขั้นแรกเลย สิ่งที่เราต้องทาคือ แทน x = a เข้าไปในฟังก์ชันแต่
                              x a g(x)

                          f(a) 0
ถ้าแทนค่าเข้าไปแล้วได้ว่า      = เราจะมีวิธีแก้ปัญหาอยู่ วิธีคือ 2
                          g(a) 0
       1.ต้องแยกตัวประกอบ เมื่อเจอพหุนามกาลัง 3 หรือมากกว่า 2,3
       2.คูณคอนจูเกต เมื่อเจอรากที่ 3 หรือรากที่ 2


                                  x2  x  2
ตัวอย่าง          จงหาค่าของ lim             )ถ้าลิมิตมีค่า(
                             x 1    x 1




                                                   3
คณิตศาสตร์                                แคลคูลัส        www.clipvidva.com

                                      2x  1  3
ตัวอย่าง       จงหาค่าของ lim                      (ถ้ าลิมิตมีคา)
                                                                ่
                         x 1         x 2  2x  3




                                  3
                                      x 6 2
ตัวอย่าง       จงหาค่าของ lim                 (ถ้ าลิมิตมีคา)
                                                           ่
                         x 2          x 2




                                   x      2x  9 
ตัวอย่าง       จงหาค่าของ lim         2        (ถ้าลิมิตมีค่า)
                          x 3  x  3  x x 6 




                                       x3  x2  x
Pat1 มี.ค.54 จงหาค่าของ lim
                          x 0            x2




                                                     4
คณิตศาสตร์                              แคลคูลัส                      www.clipvidva.com

           1.2 การหาลิมิตของฟังก์ชันที่มีค่าสัมบูรณ์

         วิธีแก้ปัญหาเมื่อเจอฟังก์ชันที่มีค่าสัมบูรณ์คือ ต้องถอดค่าสัมบูรณ์ออกให้ได้ และอีกสิ่งที่เราต้องทาคือ
การหาลิมิตทางซ้ายและลิมิตทางขวา แล้วดูว่าลิมิต 2 ข้างมันเท่ากันหรือไม่ ถ้าเท่ากัน แสดงว่า ลิมิตมีค่า แต่
ถ้าลิมิต 2 ข้างไม่เท่ากัน แสดงว่า ไม่มีลิมิต
 ข้อควรรู้




                                      x2  x  2
ตัวอย่าง         จงหาค่าของ lim                    )ถ้าลิมิตมีค่า(
                               x 2     x 2




                                                     5
คณิตศาสตร์                                    แคลคูลัส               www.clipvidva.com

           1.3 การหาลิมิตของฟังก์ชันที่แบ่งเป็นกรณี
          ถ้าฟังก์ชันที่โจทย์กาหนดมาให้ มีการแบ่งเป็นหลายๆกรณี โดยที่ฟังก์ชันถูกแบ่งที่ตาแหน่ง x=a และ
โจทย์ก็สั่งให้เราหาค่าของ lim f(x) เราจะต้องแยกหาลิมิต 2 ทางนั่นคือ เราจะต้องหา lim f(x) และ
                            x a                                                      x a
 lim f(x) แล้วดูว่าค่า 2 ค่านี้ เป็นอย่างไร
x a
           1.ถ้า lim f(x) = lim f(x) = L เราจะได้ว่า lim f(x) = L และเราจะเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า
                x a          x a                             x a

ฟังก์ชัน f มีลิมิตที่ x=a
           2. lim f(x) ≠ lim f(x) เราจะได้ว่า lim f(x) ไม่มีค่า และเรา ) หรือจะบอกว่าหาค่าไม่ได้ ก็ได้(
              x a          x a                     x a

จะเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่าฟังก์ชัน f ไม่มีลิมิตที่ x=a




                                             1

                                       {
                                                 ;x 1
                                           3x 1
ตัวอย่าง             กาหนดให้ f(x)                         จงหาค่าของ lim f(x)
                                           2  5 x                    x 1
                                                      ;x 1
                                              x 1




                                       {
                                           3x 2 1;x 1
ตัวอย่าง             กาหนดให้ f(x)        x 2 2x 3
                                                               จงหา lim f(x)
                                                      ;x 1          x 1
                                               x 1




                                                           6
คณิตศาสตร์                                  แคลคูลัส                       www.clipvidva.com

           1.4 หาความต่อเนื่อง
           บทนิยาม              f เป็นฟังก์ชันต่อเนื่องที่ x=a ก็ต่อเมื่อ
                                1.f(a) หาค่าได้
                                2. lim f(x) หาค่าได้ นั่นคือ( lim f(x) = lim f(x) )
                                    x a                     x a         x a
                                3. f(a)= lim f(x)
                                           x a




ตัวอย่าง           ฟังก์ชันต่อไปนี้ มีความต่อเนื่องที่ x = 2 หรือไม่
                       x3  8
           ก. f(x) 
                       x 2




                           x 2 4

                       {
                                  ;x 2
                           x 2
           ข. f(x) 
                           4;x 2




                                                         7
คณิตศาสตร์                               แคลคูลัส                     www.clipvidva.com
                                                  x 3

                                     {
                                                            ;x 3
                                             2x 10  x 13
PAT1 มี.ค. 54 กาหนดให้ f(x)                                        โดยที่ a เป็นจานวนจริง ถ้า f เป็นฟังก์ชัน
                                           a;x 3
ต่อเนื่องที่จุด x=3 แล้ว a เท่ากับเท่าใด




2. อัตราการเปลียนแปลง
               ่
       ในฟังก์ชัน y=f(x) ใดๆเราพิจารณาหา “อัตราการเปลี่ยนแปลงค่าฟังก์ชัน” ได้ดังนี้
                        ที่จุด x=x1               จะได้ y=f(x1)
                        ที่จุด x=x2=x1+h          จะได้ y=f(x1+h)
       ดังนั้น อัตราการเปลี่ยนแปลงโดยเฉลี่ยของ y เทียบกับ x ในช่วง x1 ถึง x1+h ก็คือ
                         y f(x1  h)  f(x1 ) f(x1  h)  f(x1 )
                                                     
                         x (x1  h)  (x1 )                    h
       หรือ “อัตราการเปลี่ยนแปลงโดยเฉลี่ยของ y เทียบกับ x (ในช่วง x ถึง x+h ใดๆ)” คือ
                                   f(x  h)  f(x)         y
                                                      หรือ
                                          h                x
       และเมื่อเราบีบช่วง h ให้แคบลงจนใกล้ 0 ก็จะได้อัตราการเปลี่ยนแปลง ณ จุด x ที่กาหนด ฉะนั้น
“อัตราการเปลี่ยนแปลงของ y (ที่จุดใดๆ)”คือ
                               f(x  h)  f(x)           y
                         lim                   หรือ lim
                         h0          h             h0 x

       (ไม่สามารถแทนค่า h=0 ลงไปตรงๆได้ เพราะจะเป็น 0 0 จึงต้องใช้ลิมิตช่วยในการคานวณ)




                                                     8
คณิตศาสตร์                           แคลคูลัส                     www.clipvidva.com

ตัวอย่าง           y  f(x)  2x 2  3x  4 ให้หาอัตราการเปลี่ยนแปลงของ y เทียบกับ x
           ก.โดยเฉลี่ยในช่วง x=1 ถึง 4




           ข.ที่จุดซึ่ง x=2




         อัตราการเปลี่ยนแปลงของ y=f(x) ที่จุด x ใดๆ เรียกอีกอย่างได้ว่า อนุพันธ์ สัญลักษณ์ที่ใช้แทน
                         dy d
อนุพันธ์ของ f(x) ได้แก่       , f(x) , f '(x) หรือ y '
                         dx dx
                                                                                           dy
         ส่วนสัญลักษณ์ที่ใช้เจาะจงตาแหน่ง เช่น อนุพันธ์ที่จุดซึ่ง x=3 จะใช้ f '(3) หรือ
                                                                                           dx x 3
                                        f(x  h)  f(x) dy
         ฉะนั้น อนุพันธ์ f(x) ก็คือ lim                =          นั่นเอง และ ยังเรียกว่าเป็นค่า ความชัน ของ
                                    h0        h             dx
กราฟ y=f(x) ณ จุดนั้นๆด้วย



ตัวอย่าง          ถ้า y  x  2x 2 เป็นสมการเส้นโค้ง ให้หา
           ก.ความชันของเส้นโค้งนี่ที่จุด (2,-6)




                                                    9
คณิตศาสตร์                               แคลคูลัส                     www.clipvidva.com

        ข.หาสมการความชันของเส้นโค้งนี้ ณ จุด x ใดๆ ( ตอบติดในรูป x )




3. อนุพนธ์ของฟั งก์ชน
       ั            ั
       นิยาม ถ้า y=f(x) เป็นฟังก์ชันที่มีโดนเมนและเรนจ์เป็นสับเซตของจานวนจริง และ
    f(x  h)  f(x)                                                                                 d
lim                   หาค่าได้ เรียกค่าลิมิตที่ได้นี้ว่า อนุพันธ์ของฟังก์ชัน f ที่ x แทนด้วย f '(x), f(x) และ
h0         h                                                                                       dx
dy
dx
       สูตรของอนุพันธ์
       ให้ f, g เป็นฟังก์ชันของ x และ c เป็นค่าคงที่ใดๆ
                                                           dy
       1. ถ้า y=c โดยที่ c เป็นค่าคงที่ใดๆ จะได้ว่า  0
                                                           dx
                           dy
       2. ถ้า y=x แล้ว  1
                           dx
                                                                   dy
       3. ถ้า y  c  f(x) โดยที่ c เป็นค่าคงที่ใดๆจะได้ว่า  c  f '(x)
                                                                   dx
                                         dy
       4. ถ้า y  f(x)  g(x) แล้ว  f '(x)  g'(x)
                                          dx
                                                                dy
       5. ถ้า y  x n โดยที่เป็นจานวนจริงใดๆ จะได้ว่า  nx n1
                                                                dx
                                   dy
       6. ถ้า y=f(x)g(x) แล้ว  f(x)g'(x)  g(x)f '(x)
                                   dx
                     f(x)                                   dy g(x)f '(x)  f(x)g'(x)
       7. ถ้า y           โดยที่ g(x)  0 แล้วจะได้ว่า 
                     g(x)                                   dx            g(x) 2
                                                   dy
       8. ถ้า y=(fog)(x)=f(g(x)) แล้วจะได้ว่า  f '(g(x))  g'(x)
                                                   dx



                                                    10
คณิตศาสตร์                          แคลคูลัส           www.clipvidva.com

                                        dy
ตัวอย่าง       y  x 3  x 2  1 จงหา
                                        dx




                               x3         dy
ตัวอย่าง       ถ้า y  (x  1)(  9) จงหา
                         2

                               3          dx




                         x 2  3x  1
ตัวอย่าง       ถ้า f(x)  3           จงหา f '(x) และ หา f '(1)
                             x 2




                         5
                                          dy
ตัวอย่าง       ถ้า y  (x  2x) 3 จงหา
                         2
                                          dx




                          (x 2  1)(x 3  5x)
ตัวอย่าง       ถ้า f(x)                      จงหา f '(x)
                                (x  1)




                                               11
คณิตศาสตร์                            แคลคูลัส                   www.clipvidva.com
                                     1
                                                                    dy
ตัวอย่าง           ถ้า y  (x  3x  2 x ) 9  (x 4  5) 3 จงหา
                            2.5      3
                                                                    dx




PAT1 ก.ค.52 ถ้า f,g และ h สอดคล้องกับ f(1)=g(1)=h(1)=1 และ f '(1)  g'(1)  h'(1)  2 แล้วค่าของ
(fg  h)'(1) เท่ากับเท่าไหร่




           3.1 อนุพันธ์อันดับสูง
                                                                                     dy
           สมมติ f(x)  y  x 3  2x 2  x  5 ดังนั้นจะหาอนุพันธ์ได้เป็น f '(x)        3x 2  4x  1
                                                                                     dx
และหากเราหาอนุพันธ์ของ f '(x) ต่อไปอีก จะเรียกว่าเป็นอนุพันธ์ อันดับสูง
                                                    d2 y
         เช่น อนุพันธ์อันดับสอง คือ f ''(x) = 2 =6x-4
                                                    dx
                                 d3 y
อนุพันธ์อันดับสาม คือ f '''(x) = 3 =6
                                 dx
                       (4)    d4 y
อนุพันธ์อันดับสี่ คือ f (x) = 4 =0
                              dx
                                                         dn y
         การเขียนสัญลักษณ์ อนุพันธ์อันดับที่ n จะเป็น n หรือ f (n) (x) แต่อันดับที่หนึ่ง สอง และสาม
                                                         dx
นิยมใช้เครื่องหมายขีด เป็น f '(x) , f ''(x) , f '''(x)



                                                   12
คณิตศาสตร์                            แคลคูลัส                     www.clipvidva.com
                                      3
ตัวอย่าง         ถ้า f(x)  (2x  1) ให้หาค่า f ''(4)และf (4) )1(
                                      2




Pat1 มี.ค.54 กาหนดให้ g(x) = x 2  2x  5 และ f(x) = x 3  x ค่าของ (f 'og')(1)  (g'of ')(0) เท่ากับ
เท่าใด




PAT1 ต.ค.53 กาหนดให้ f(x)  x 2  5x  6 ค่าของ f(f '(f ''(2553))) เท่ากับเท่าใด




           3.2 ฟังก์ชันเพิ่ม ฟังก์ชันลดและค่าสุดขีด
         ความหมายของฟังก์ชันเพิ่มคือ เมื่อ x เพิ่มขึ้นแล้ว f(x) ก็จะเพิ่มขึ้นด้วยหรือกล่าวว่า ความชันเป็น
บวก ส่วนฟังก์ชันลดนั้น เมื่อ x เพิ่มขึ้น f(x) กลับลดลง หรือกล่าวว่า ความชันเป็นลบนั่นเอง ดังนั้นเมื่อ
พิจารณาถึงอนุพันธ์ f '(x) ซึ่งเป็นค่าความชันของกราฟ จะได้กฎว่า
         ช่วงที่ f '(x) > 0 เป็นฟังก์ชันเพิ่ม และ ช่วงที่ f '(x) < 0 เป็นฟังก์ชันลด
         และเนื่องจากตาแหน่งที่ฟังก์ชันจะเปลี่ยนจากเพิ่มไปลด หรือจากลดไปเพิ่มจะต้องมีการวกกลับของ
กราฟ ซึ่งทาให้เกิดจุดยอด (จุดสุดขีด) ขึ้นสามารถหาโดย f '(x) = 0
         เราเรียกค่า x ณ ตาแหน่งที่ f '(x) = 0 ว่า ค่าวิกฤต




                                                   13
คณิตศาสตร์                               แคลคูลัส                     www.clipvidva.com

       จุดสุดขีดมี 2 แบบคือจุดสูงสุดและจุดต่าสุด ถ้าความชันเปลี่ยนจากลดไปเพิ่ม จะเกิดจุดต่าสุด และถ้า
ความชันเปลี่ยนจากเพิ่มไปลด ก็จะเกิดจุดสูงสุด

หมายเหตุ
          1. f '(x) =0 ไม่ได้เป็นจุดสูงสุดหรือต่าสุดเสมอไป อาจเป็นเพียงจุดเปลี่ยนเว้าเท่านั้น ซึ่งเราสามารถ
พิจารณาโดยละเอียดได้จาก อัตราการเปลี่ยนแปลงของความชัน หรือ f ''(x) ณ จุดนั้นๆ
          หาก f ''(x) > 0 แสดงว่าความชันกาลังมีค่ามากขึ้นเรื่อยๆ (เปลี่ยนจากลบเป็นศูนย์และเป็นบวก) จึง
เกิดจุดต่าสุดและหาก f ''(x) < 0 แสดงว่าความชันกาลังน้อยลงเรื่อยๆ (เปลี่ยนจากบวกเป็นศูนย์และเป็นลบ)
จึงเกิดจุดสูงสุด
          แต่หาก ณ จุดนั้น f ''(x) =0 อาจะเป็นจุดเปลี่ยนความเว้าหรือจุดสูงสุดหรือจุดต่าสุดก็ได้
          2.เราใช้ความรู้เรื่องค่าสูงสุดของฟังก์ชัน ในการคานวณโจทย์ปัญหาที่เป็นเหตุการณ์ จริง เช่น มีฟังก์ชัน
กาไร P(x) แล้วหาค่า x ที่ทาให้ได้กาไรมากที่สุด ดังจะได้ศึกษาจากตัวอย่างถัดไป
                    พิจารณากราฟต่อไปนี้ เพื่อทาความเข้าใจเรื่อง สัมพัทธ์ และ สัมบูรณ์




          ฟังก์ชันหนึ่งๆ หากมีการวกกลับของกราฟ ณ จุดใด ก็จะเรียกจุดนั้นว่าจุดสุดขีดสัมพัทธ์ (แปลว่าเทียบ
กับจุดข้างเคียง จึงมีได้หลายจุด) และหากจุดใดมีค่าฟังก์ชันมากที่สุดหรือน้อยที่สุดของกราฟแล้ว จะเรียกจุด
นั้นว่าจุดสุดขีดสัมบูรณ์ด้วย (สูงสุดกับต่าสุด มีได้อย่างละ 1 จุด)
                   จุดสูงสุดสัมพัทธ์ ได้แก่ จุดA, C, E
                   จุดสูงสุดสัมบูรณ์ คือ จุด C เท่านั้น
                   จุดต่าสุดสัมพัทธ์ ได้แก่ จุดB, D
                   จุดต่าสุดสัมบูรณ์ ไม่มี

  ข้อควรรู้




                                                    14
คณิตศาสตร์                                แคลคูลัส               www.clipvidva.com

ตัวอย่าง         f(x) เป็นฟังก์ชันพหุนามกาลังสาม ซึ่งหารด้วย x+1 แล้วเหลือเศษ 6 สัมผัสกับเส้นตรง
12x+y+7=0 ณ จุดตัดแกน y และค่าวิกฤตค่าหนึ่งเป็น 1
         ก.ให้หาฟังก์ชัน f(x) นี้




        ข.ฟังก์ชันนี้มีค่าสูงสุดสัมพัทธ์และต่าสุดสัมพัทธ์เป็นเท่าใด




        ค.ฟังก์ชันนี้เป็นฟังก์ชันลดในช่วงใดได้บ้าง




PAT1ต.ค.52 กาหนดให้ y  f(x) เป็นฟังก์ชันซึ่งมีค่าสูงสุดที่ x=1 ถ้า f ''(x)  4 ทุก x และ
 f(-1)+f(3)=0 แล้ว f มีค่าสูงสุดเท่าใด




                                                     15
คณิตศาสตร์                             แคลคูลัส                    www.clipvidva.com

ตัวอย่าง          ต้องการสร้างถังรูปทรงกระบอกเพื่อเก็บน้ามัน ปริมาตร 16π ลูกบาศก์เมตร โดยสิ้นเปลือง
วัสดุก่อสร้าง (รวมฝาบนและล่าง) ให้น้อยที่สุด ถังใบนี้จะต้องมีรัศมีหน้าตัดเท่าใด




PAT1ก.ค.53 โรงงานผลิตตุ๊กตาแห่งหนึ่ง มีต้นทุนในการผลิตตุ๊กตา x ตัว โรงงานจะต้องเสียค่าใช้จ่าย
x 3  450x 2  60,200x  10,000 บาท ถ้าขายตุ๊กตาราคาตัวละ 200 บาท โรงงานจะต้องผลิตตุ๊กตากี่ตัว
จึงจะได้กาไรมากที่สุด




4. การอินทิเกรต

        4.1 การอินทิกรัลไม่จากัดเขต
        การกระทาที่ตรงข้ามกับกระบวนการหาอนุพันธ์ เราเรียกว่า การอินทิเกรต (Integration)
                       d
        นั่นคือ ถ้า F(x)  f(x) แล้ว                (การหาอนุพันธ์)
                      dx
                   จะได้ว่า  f(x)dx  F(x)         (การอินทิเกรต)
        สัญลักษณ์  เรียกว่าเครื่องหมายอินทิกรัล และเรียก f(x) ว่าตัวถูกอินทิเกรต(Integrand)
        ทุกสิ่งที่หาอนุพันธ์ได้ตรงตามค่าที่ต้องการ จะเรียกได้ว่า ปฏิยานุพันธ์ (Antiderivative) เช่น
                                                                                         d
F1 (x)  x 2 , F2 (x)  x 2  1 ต่างก็เป็นปฏิยานุพันธ์ของ f(x)=2x เนื่องจากล้วนทาให้ F(x)  f(x)
                                                                                        dx




                                                 16
คณิตศาสตร์                           แคลคูลัส                     www.clipvidva.com

         เห็นได้ว่า รูปทั่วไปของปฏิยานุพันธ์ของ f(x) = 2x คือ x2+c เมื่อ c เป็นค่าคงที่ใดๆ ซึ่งเราจะเรียก
“รูปทั่วไปของปฏิยานุพันธ์” นี้ว่า อินทิกรัลไม่จากัดเขต (Indefinite Integral) ของ f(x) และเขียนสัญลักษณ์
เป็น  f(x)dx

          สูตรการหาอินทิกรัล
               x n1
.1 x dx 
      n
                      c ,n  1
              n 1
2. cf  x  dx  c f  x dx , c R
3.   u  v  dx  udx  vdx


ตัวอย่าง             ให้หาค่าอินทิกรัลต่อไปนี้
           ก.  (x 3  2x 2  3)dx




           ข.  (4t 3  3t 2  2t  1)dt




           ค.  6(x  2)(x  1)dx




                                                   17
คณิตศาสตร์                              แคลคูลัส                     www.clipvidva.com

                               2  x
ตัวอย่าง         ถ้า F'(x) =          และ F(-1)=1 จะได้ฟังก์ชัน F(x) เป็นอย่างไร
                                 x3




                       dy
ตัวอย่าง         ถ้า       5x 4  3x 2  4x และ –y(1) = y(-1) แล้ว ให้หาค่าของ y(0)
                       dx




ตัวอย่าง          ถ้าเส้นโค้ง y=f(x) ผ่านจุด (0,1) และ (4,c) เมื่อ c เป็นจานวนจริงและความชันเส้นโค้งนี้ที่จุด
(x,y) ใดๆ มีค่าเท่ากับ x  1 แล้ว c มีค่าเท่าใด




ตัวอย่าง         กาหนดให้ f เป็นฟังก์ชันซึ่ง f(2)  1,f '(1)  3,และf '')x(  3 ทุกๆค่า x แล้ว f(0) มี
ค่าเท่าใด




                                                    18
คณิตศาสตร์                                แคลคูลัส                      www.clipvidva.com

  ข้อควรรู้




ตัวอย่าง         ในเวลา t วินาที รถไฟวิ่งด้วยความเร่ง a ฟุตต่อวินาที2 โดย a  12t 2  6t  10 หากเมื่อ
เวลาเริ่มต้นพบว่าระยะทางเป็น 10 ฟุต และความเร็วเป็นศูนย์ ให้หาระยะทางเมื่อเวลาผ่านไป 5 วินาที




ตัวอย่าง           ถ้ากาลังคนของบริษัทแห่งหนึ่งที่มีในปัจจุบันทาให้ได้ผลผลิต 3,000 ชิ้นต่อวัน และเมื่อมีคน
เพิ่ม x คน จะมีอัตราการเปลี่ยนแปลงผลผลิต 80-6 x ชิ้นต่อวัน ถามว่าเมื่อเพิ่มคน 25 คน บริษัทแห่งนี้จะ
ได้ผลผลิตกี่ชิ้นต่อวัน




        4.2 การอินทิกรัลจากัดเขต
       ให้ f เป็นฟังก์ชันต่อเนื่องบนช่วง [a,b] ถ้า F เป็นฟังก์ชันที่มีอนุพันธ์บนช่วง [a,b] โดยที่
F'(x)  f(x) แล้ว
                                          b
                                           f(x)dx  F(b)  F(a)
                                          a
              b
                                                                                     b
        เรียก  f(x)dx ว่า อินทิกรัลจากัดเขตของฟังก์ชัน f บน [a,b] ใช้สัญลักษณ์ F(x) a แทน F(b)-F(a)
               a




                                                     19
คณิตศาสตร์                           แคลคูลัส                 www.clipvidva.com

ตัวอย่าง           จงหาค่าอินทิกรัลต่อไปนี้
             3
           ก.  (x 3  2)dx
             1




              0
           ข.  (t 2  t)(t  1)dt
             3




                                                                     a             2
ตัวอย่าง           ถ้ากาหนดฟังก์ชัน f(x)  x  4x ให้หาค่า a ที่ทาให้  f(x)dx =
                                              2

                                                                    a             3




                                                          1
                                     2
PAT1 ก.ค.52 ถ้า f '(x)  3x  x  5 และ f(0)=1 แล้ว  f(x)dx มีค่าเท่ากับเท่าใด
                                                         1




                                                  20
คณิตศาสตร์                           แคลคูลัส                      www.clipvidva.com
                                        1
                             2
PAT1 ต.ค.52 ถ้า f '(x)  x  1 และ  f(x)dx  0 แล้ว f(1) มีค่าเท่ากับเท่าใด
                                        0




           4.3 พื้นที่ใต้โค้ง
       กาหนดให้ฟังก์ชัน f(x) ต่อเนื่องบน [a,b] พื้นที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้งของ f(x) จาก x=a ถึง x=b
หมายถึง พื้นที่ของบริเวณที่ล้อมรอบด้วยกราฟของ f แกน X เส้นตรง x=a และเส้นตรง x=b

       ทฤษฎีบท กาหนดให้ฟังก์ชัน f ต่อเนื่องบน [a,b] และ A เป็นพื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้งของ f จาก
x=a ถึง x=b จะหาได้จากสูตรต่อไปนี้
                                                  b
1.ถ้า f(x)  0 สาหรับทุก x ในช่วง [a,b] และ A   f(x)dx
                                                  a
                                                      b
2.ถ้า f(x)  0 สาหรับทุก x ในช่วง [a,b] และ A    f(x)dx
                                                      a



ตัวอย่าง         พื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นตรง y=3-x กับแกน x ในช่วง x=0 ถึง 4




                                                  21
คณิตศาสตร์                              แคลคูลัส                     www.clipvidva.com

ANet 50            พื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้ง y  x 3  2x 2  2x กับแกน x ในช่วง x=0 ถึง 4




ตัวอย่าง           ให้หาพื้นที่ที่ล้อมด้วยโค้ง f(x)  x 2  1 กับแกน x ในช่วงที่กาหนดให้ต่อไปนี้
           ก.ในช่วง x=1 ถึง 2




           ข.ในช่วง x=-1 ถึง 1




           ค.ในช่วง x=-2 ถึง 0




                                                     22
คณิตศาสตร์                              แคลคูลัส                     www.clipvidva.com

ตัวอย่าง         พื้นที่ปิดล้อมด้วยโค้ง y  x 2  3x  2 จาก x=0 ถึง 2 เฉพาะส่วนที่อยู่เหนือแกน x
เท่ากับเท่าใด




ตัวอย่าง       ให้ f(x)  x 2  c โดย c เป็นค่าคงตัว ซึ่ง c  4 ถ้าพื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้ง y=f(x)
จาก x=-2 ถึง x=1 เท่ากับ 24 ตารางหน่วย แล้ว c มีค่าเท่าใด




ตัวอย่าง         กาหนดฟังก์ชัน y=f(x) มีกราฟเป็นเส้นตรงตัดแกน x ที่จุด (-1,0) และผ่านจุด (3,6) แล้ว ค่า
      3
ของ  f(x)dx เท่ากับเท่าใด
     1




                                                   23
คณิตศาสตร์                             แคลคูลัส                     www.clipvidva.com

                                                                              3
ตัวอย่าง        เมื่อ f(x) เป็นกราฟเส้นตรงที่ผ่านจุด (3,5) และ (2,2) ให้หาค่า  f(x)dx
                                                                             2




ANET 49             กาหนดให้ กราฟของ y=f(x) มีความชันที่จุด (x,y) ใดๆ เป็น 2x+2 และ f มีค่าต่าสุดสัมพัทธ์
เท่ากับ -3 พื้นที่ปิดของอาณาบริเวณที่ปิดล้อมด้วยกราฟของ y=f(x) แกน X เส้นตรง x=-1 และเส้นตรง x=0
เท่ากับข้อใดต่อไปนี้




                                                   24
คณิตศาสตร์                               แคลคูลัส             www.clipvidva.com

                                            เอกสารอ้างอิง
คณิต มงคลพิทักษ์สุข, “MATH E-BOOK Release2.5”, สานักพิมพ์ Science Center, 2554.
ชัยรัตน์ เจษฎารัตติกร, “เอกสารประกอบคาสอนโครงการ Band Summer Camp 2010”
สมัย เหล่าวานิชย์, รศ., “ตะลุยคลังข้อสอบเข้ามหาวิทยาลัย วิชาคณิตศาสตร์ สาระการเรียนรู้พื้นฐานและ
       เพิ่มเติม”, สานักพิมพ์ไฮเอ็ด พับบลิชชิ่ง.
http://kruaun.wordpress.com/testbank/pat1/
http://th.wikipedia.org/wiki/แคลคูลัส




                                                   25

Calculus www.clipvidva.com

  • 1.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com แคลคูลส ั ในบทเรื่องแคลคูลัสนี้ เป็นบทที่สาคัญมากๆ ในวิชาคณิตศาสตร์ ที่สามารถนาไปใช้ต่อได้ ในวิชา คณิตศาสตร์ขั้นสูง และในเนื้อหาบทนี้ค่อนข้างไม่ยากมากเมื่อเทียบกับอื่นๆ วิชาฟิสิกส์ในระดับมหาลัยวิทยาลัย, ดังนั้นขอให้น้องๆตั้งใจ ที่จะทาความเข้าใจกับเนื้อหาบทนี้ด้วยเพราะจะเป็นประโยชน์อันดีในการทาคะแนน สอบในวิชา Pat1 0 1.1) หาลิมิตในรูปของ 0 1. ลิมิตและความต่อเนื่อง 1.2) หาลิมิตค่าสัมบูรณ์ 1.3) หาลิมิตเป็นกรณี 2. อัตราการเปลี่ยนแปลง 1.4) ความต่อเนื่อง แคลคูลัส 3.1) อนุพันธ์อันดับสูง 3. อนุพันธ์ของฟังก์ชัน 3.2) การประยุกต์ 4.1) ไม่จากัดเขต 4.2) จากัดเขต 4. การอินทิเกรต 4.3) พื้นที่ปิดล้อม ด้วยเส้นโค้ง 1
  • 2.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 1. ลิมต และความต่อเนือง ิ ่ ทฤษฎีบทของลิมิต กล่าวไว้ว่า ถ้า lim f(x) L และ limg(x) M แล้ว x a x a 1. limc c เมื่อ c เป็นค่าคงตัวใดๆ x a 2. lim x a x a 3. lim x n an เมื่อ n N x a 4. limcf(x) c L เมื่อ c เป็นค่าคงตัวใดๆ x a 5. lim(f(x) g(x)) lim f(x) limg(x) L M x a x a x a 6. lim(f(x) g(x)) lim f(x) limg(x) L M x a x a x a f(x) lim f(x) L 7. lim x a เมื่อ limg(x)  0 x a g(x) limg(x) M x a x a 8. lim f(x) lim f(x) L x a x a 9. lim n f(x) n lim f(x) n L และ n L R x a x a ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim(x 2  x 5  9) (ถ้าลิมิตมีค่า) x 1 ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim(2 x  4 2x 1 ) (ถ้าลิมิตมีค่า) x 2 2
  • 3.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com x3  x2 ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim (ถ้าลิมิตมีค่า) x 1 x  1 0 1.1 การหาลิมิตของฟังก์ชันที่อยู่ในรูปของ 0 f(x) เมื่อโจทย์กาหนดให้หา lim ในขั้นแรกเลย สิ่งที่เราต้องทาคือ แทน x = a เข้าไปในฟังก์ชันแต่ x a g(x) f(a) 0 ถ้าแทนค่าเข้าไปแล้วได้ว่า = เราจะมีวิธีแก้ปัญหาอยู่ วิธีคือ 2 g(a) 0 1.ต้องแยกตัวประกอบ เมื่อเจอพหุนามกาลัง 3 หรือมากกว่า 2,3 2.คูณคอนจูเกต เมื่อเจอรากที่ 3 หรือรากที่ 2 x2  x  2 ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim )ถ้าลิมิตมีค่า( x 1 x 1 3
  • 4.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 2x  1  3 ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim (ถ้ าลิมิตมีคา) ่ x 1 x 2  2x  3 3 x 6 2 ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim (ถ้ าลิมิตมีคา) ่ x 2 x 2 x 2x  9  ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim   2  (ถ้าลิมิตมีค่า) x 3  x  3 x x 6  x3  x2  x Pat1 มี.ค.54 จงหาค่าของ lim x 0 x2 4
  • 5.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 1.2 การหาลิมิตของฟังก์ชันที่มีค่าสัมบูรณ์ วิธีแก้ปัญหาเมื่อเจอฟังก์ชันที่มีค่าสัมบูรณ์คือ ต้องถอดค่าสัมบูรณ์ออกให้ได้ และอีกสิ่งที่เราต้องทาคือ การหาลิมิตทางซ้ายและลิมิตทางขวา แล้วดูว่าลิมิต 2 ข้างมันเท่ากันหรือไม่ ถ้าเท่ากัน แสดงว่า ลิมิตมีค่า แต่ ถ้าลิมิต 2 ข้างไม่เท่ากัน แสดงว่า ไม่มีลิมิต ข้อควรรู้ x2  x  2 ตัวอย่าง จงหาค่าของ lim )ถ้าลิมิตมีค่า( x 2 x 2 5
  • 6.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 1.3 การหาลิมิตของฟังก์ชันที่แบ่งเป็นกรณี ถ้าฟังก์ชันที่โจทย์กาหนดมาให้ มีการแบ่งเป็นหลายๆกรณี โดยที่ฟังก์ชันถูกแบ่งที่ตาแหน่ง x=a และ โจทย์ก็สั่งให้เราหาค่าของ lim f(x) เราจะต้องแยกหาลิมิต 2 ทางนั่นคือ เราจะต้องหา lim f(x) และ x a x a lim f(x) แล้วดูว่าค่า 2 ค่านี้ เป็นอย่างไร x a 1.ถ้า lim f(x) = lim f(x) = L เราจะได้ว่า lim f(x) = L และเราจะเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า x a x a x a ฟังก์ชัน f มีลิมิตที่ x=a 2. lim f(x) ≠ lim f(x) เราจะได้ว่า lim f(x) ไม่มีค่า และเรา ) หรือจะบอกว่าหาค่าไม่ได้ ก็ได้( x a x a x a จะเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่าฟังก์ชัน f ไม่มีลิมิตที่ x=a 1 { ;x 1 3x 1 ตัวอย่าง กาหนดให้ f(x)  จงหาค่าของ lim f(x) 2  5 x x 1 ;x 1 x 1 { 3x 2 1;x 1 ตัวอย่าง กาหนดให้ f(x)  x 2 2x 3 จงหา lim f(x) ;x 1 x 1 x 1 6
  • 7.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 1.4 หาความต่อเนื่อง บทนิยาม f เป็นฟังก์ชันต่อเนื่องที่ x=a ก็ต่อเมื่อ 1.f(a) หาค่าได้ 2. lim f(x) หาค่าได้ นั่นคือ( lim f(x) = lim f(x) ) x a x a x a 3. f(a)= lim f(x) x a ตัวอย่าง ฟังก์ชันต่อไปนี้ มีความต่อเนื่องที่ x = 2 หรือไม่ x3  8 ก. f(x)  x 2 x 2 4 { ;x 2 x 2 ข. f(x)  4;x 2 7
  • 8.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com x 3 { ;x 3 2x 10  x 13 PAT1 มี.ค. 54 กาหนดให้ f(x)  โดยที่ a เป็นจานวนจริง ถ้า f เป็นฟังก์ชัน a;x 3 ต่อเนื่องที่จุด x=3 แล้ว a เท่ากับเท่าใด 2. อัตราการเปลียนแปลง ่ ในฟังก์ชัน y=f(x) ใดๆเราพิจารณาหา “อัตราการเปลี่ยนแปลงค่าฟังก์ชัน” ได้ดังนี้ ที่จุด x=x1 จะได้ y=f(x1) ที่จุด x=x2=x1+h จะได้ y=f(x1+h) ดังนั้น อัตราการเปลี่ยนแปลงโดยเฉลี่ยของ y เทียบกับ x ในช่วง x1 ถึง x1+h ก็คือ y f(x1  h)  f(x1 ) f(x1  h)  f(x1 )   x (x1  h)  (x1 ) h หรือ “อัตราการเปลี่ยนแปลงโดยเฉลี่ยของ y เทียบกับ x (ในช่วง x ถึง x+h ใดๆ)” คือ f(x  h)  f(x) y หรือ h x และเมื่อเราบีบช่วง h ให้แคบลงจนใกล้ 0 ก็จะได้อัตราการเปลี่ยนแปลง ณ จุด x ที่กาหนด ฉะนั้น “อัตราการเปลี่ยนแปลงของ y (ที่จุดใดๆ)”คือ f(x  h)  f(x) y lim หรือ lim h0 h h0 x (ไม่สามารถแทนค่า h=0 ลงไปตรงๆได้ เพราะจะเป็น 0 0 จึงต้องใช้ลิมิตช่วยในการคานวณ) 8
  • 9.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com ตัวอย่าง y  f(x)  2x 2  3x  4 ให้หาอัตราการเปลี่ยนแปลงของ y เทียบกับ x ก.โดยเฉลี่ยในช่วง x=1 ถึง 4 ข.ที่จุดซึ่ง x=2 อัตราการเปลี่ยนแปลงของ y=f(x) ที่จุด x ใดๆ เรียกอีกอย่างได้ว่า อนุพันธ์ สัญลักษณ์ที่ใช้แทน dy d อนุพันธ์ของ f(x) ได้แก่ , f(x) , f '(x) หรือ y ' dx dx dy ส่วนสัญลักษณ์ที่ใช้เจาะจงตาแหน่ง เช่น อนุพันธ์ที่จุดซึ่ง x=3 จะใช้ f '(3) หรือ dx x 3 f(x  h)  f(x) dy ฉะนั้น อนุพันธ์ f(x) ก็คือ lim = นั่นเอง และ ยังเรียกว่าเป็นค่า ความชัน ของ h0 h dx กราฟ y=f(x) ณ จุดนั้นๆด้วย ตัวอย่าง ถ้า y  x  2x 2 เป็นสมการเส้นโค้ง ให้หา ก.ความชันของเส้นโค้งนี่ที่จุด (2,-6) 9
  • 10.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com ข.หาสมการความชันของเส้นโค้งนี้ ณ จุด x ใดๆ ( ตอบติดในรูป x ) 3. อนุพนธ์ของฟั งก์ชน ั ั นิยาม ถ้า y=f(x) เป็นฟังก์ชันที่มีโดนเมนและเรนจ์เป็นสับเซตของจานวนจริง และ f(x  h)  f(x) d lim หาค่าได้ เรียกค่าลิมิตที่ได้นี้ว่า อนุพันธ์ของฟังก์ชัน f ที่ x แทนด้วย f '(x), f(x) และ h0 h dx dy dx สูตรของอนุพันธ์ ให้ f, g เป็นฟังก์ชันของ x และ c เป็นค่าคงที่ใดๆ dy 1. ถ้า y=c โดยที่ c เป็นค่าคงที่ใดๆ จะได้ว่า  0 dx dy 2. ถ้า y=x แล้ว  1 dx dy 3. ถ้า y  c  f(x) โดยที่ c เป็นค่าคงที่ใดๆจะได้ว่า  c  f '(x) dx dy 4. ถ้า y  f(x)  g(x) แล้ว  f '(x)  g'(x) dx dy 5. ถ้า y  x n โดยที่เป็นจานวนจริงใดๆ จะได้ว่า  nx n1 dx dy 6. ถ้า y=f(x)g(x) แล้ว  f(x)g'(x)  g(x)f '(x) dx f(x) dy g(x)f '(x)  f(x)g'(x) 7. ถ้า y  โดยที่ g(x)  0 แล้วจะได้ว่า  g(x) dx g(x) 2 dy 8. ถ้า y=(fog)(x)=f(g(x)) แล้วจะได้ว่า  f '(g(x))  g'(x) dx 10
  • 11.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com dy ตัวอย่าง y  x 3  x 2  1 จงหา dx x3 dy ตัวอย่าง ถ้า y  (x  1)(  9) จงหา 2 3 dx x 2  3x  1 ตัวอย่าง ถ้า f(x)  3 จงหา f '(x) และ หา f '(1) x 2 5 dy ตัวอย่าง ถ้า y  (x  2x) 3 จงหา 2 dx (x 2  1)(x 3  5x) ตัวอย่าง ถ้า f(x)  จงหา f '(x) (x  1) 11
  • 12.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 1 dy ตัวอย่าง ถ้า y  (x  3x  2 x ) 9  (x 4  5) 3 จงหา 2.5 3 dx PAT1 ก.ค.52 ถ้า f,g และ h สอดคล้องกับ f(1)=g(1)=h(1)=1 และ f '(1)  g'(1)  h'(1)  2 แล้วค่าของ (fg  h)'(1) เท่ากับเท่าไหร่ 3.1 อนุพันธ์อันดับสูง dy สมมติ f(x)  y  x 3  2x 2  x  5 ดังนั้นจะหาอนุพันธ์ได้เป็น f '(x)   3x 2  4x  1 dx และหากเราหาอนุพันธ์ของ f '(x) ต่อไปอีก จะเรียกว่าเป็นอนุพันธ์ อันดับสูง d2 y เช่น อนุพันธ์อันดับสอง คือ f ''(x) = 2 =6x-4 dx d3 y อนุพันธ์อันดับสาม คือ f '''(x) = 3 =6 dx (4) d4 y อนุพันธ์อันดับสี่ คือ f (x) = 4 =0 dx dn y การเขียนสัญลักษณ์ อนุพันธ์อันดับที่ n จะเป็น n หรือ f (n) (x) แต่อันดับที่หนึ่ง สอง และสาม dx นิยมใช้เครื่องหมายขีด เป็น f '(x) , f ''(x) , f '''(x) 12
  • 13.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 3 ตัวอย่าง ถ้า f(x)  (2x  1) ให้หาค่า f ''(4)และf (4) )1( 2 Pat1 มี.ค.54 กาหนดให้ g(x) = x 2  2x  5 และ f(x) = x 3  x ค่าของ (f 'og')(1)  (g'of ')(0) เท่ากับ เท่าใด PAT1 ต.ค.53 กาหนดให้ f(x)  x 2  5x  6 ค่าของ f(f '(f ''(2553))) เท่ากับเท่าใด 3.2 ฟังก์ชันเพิ่ม ฟังก์ชันลดและค่าสุดขีด ความหมายของฟังก์ชันเพิ่มคือ เมื่อ x เพิ่มขึ้นแล้ว f(x) ก็จะเพิ่มขึ้นด้วยหรือกล่าวว่า ความชันเป็น บวก ส่วนฟังก์ชันลดนั้น เมื่อ x เพิ่มขึ้น f(x) กลับลดลง หรือกล่าวว่า ความชันเป็นลบนั่นเอง ดังนั้นเมื่อ พิจารณาถึงอนุพันธ์ f '(x) ซึ่งเป็นค่าความชันของกราฟ จะได้กฎว่า ช่วงที่ f '(x) > 0 เป็นฟังก์ชันเพิ่ม และ ช่วงที่ f '(x) < 0 เป็นฟังก์ชันลด และเนื่องจากตาแหน่งที่ฟังก์ชันจะเปลี่ยนจากเพิ่มไปลด หรือจากลดไปเพิ่มจะต้องมีการวกกลับของ กราฟ ซึ่งทาให้เกิดจุดยอด (จุดสุดขีด) ขึ้นสามารถหาโดย f '(x) = 0 เราเรียกค่า x ณ ตาแหน่งที่ f '(x) = 0 ว่า ค่าวิกฤต 13
  • 14.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com จุดสุดขีดมี 2 แบบคือจุดสูงสุดและจุดต่าสุด ถ้าความชันเปลี่ยนจากลดไปเพิ่ม จะเกิดจุดต่าสุด และถ้า ความชันเปลี่ยนจากเพิ่มไปลด ก็จะเกิดจุดสูงสุด หมายเหตุ 1. f '(x) =0 ไม่ได้เป็นจุดสูงสุดหรือต่าสุดเสมอไป อาจเป็นเพียงจุดเปลี่ยนเว้าเท่านั้น ซึ่งเราสามารถ พิจารณาโดยละเอียดได้จาก อัตราการเปลี่ยนแปลงของความชัน หรือ f ''(x) ณ จุดนั้นๆ หาก f ''(x) > 0 แสดงว่าความชันกาลังมีค่ามากขึ้นเรื่อยๆ (เปลี่ยนจากลบเป็นศูนย์และเป็นบวก) จึง เกิดจุดต่าสุดและหาก f ''(x) < 0 แสดงว่าความชันกาลังน้อยลงเรื่อยๆ (เปลี่ยนจากบวกเป็นศูนย์และเป็นลบ) จึงเกิดจุดสูงสุด แต่หาก ณ จุดนั้น f ''(x) =0 อาจะเป็นจุดเปลี่ยนความเว้าหรือจุดสูงสุดหรือจุดต่าสุดก็ได้ 2.เราใช้ความรู้เรื่องค่าสูงสุดของฟังก์ชัน ในการคานวณโจทย์ปัญหาที่เป็นเหตุการณ์ จริง เช่น มีฟังก์ชัน กาไร P(x) แล้วหาค่า x ที่ทาให้ได้กาไรมากที่สุด ดังจะได้ศึกษาจากตัวอย่างถัดไป พิจารณากราฟต่อไปนี้ เพื่อทาความเข้าใจเรื่อง สัมพัทธ์ และ สัมบูรณ์ ฟังก์ชันหนึ่งๆ หากมีการวกกลับของกราฟ ณ จุดใด ก็จะเรียกจุดนั้นว่าจุดสุดขีดสัมพัทธ์ (แปลว่าเทียบ กับจุดข้างเคียง จึงมีได้หลายจุด) และหากจุดใดมีค่าฟังก์ชันมากที่สุดหรือน้อยที่สุดของกราฟแล้ว จะเรียกจุด นั้นว่าจุดสุดขีดสัมบูรณ์ด้วย (สูงสุดกับต่าสุด มีได้อย่างละ 1 จุด) จุดสูงสุดสัมพัทธ์ ได้แก่ จุดA, C, E จุดสูงสุดสัมบูรณ์ คือ จุด C เท่านั้น จุดต่าสุดสัมพัทธ์ ได้แก่ จุดB, D จุดต่าสุดสัมบูรณ์ ไม่มี ข้อควรรู้ 14
  • 15.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com ตัวอย่าง f(x) เป็นฟังก์ชันพหุนามกาลังสาม ซึ่งหารด้วย x+1 แล้วเหลือเศษ 6 สัมผัสกับเส้นตรง 12x+y+7=0 ณ จุดตัดแกน y และค่าวิกฤตค่าหนึ่งเป็น 1 ก.ให้หาฟังก์ชัน f(x) นี้ ข.ฟังก์ชันนี้มีค่าสูงสุดสัมพัทธ์และต่าสุดสัมพัทธ์เป็นเท่าใด ค.ฟังก์ชันนี้เป็นฟังก์ชันลดในช่วงใดได้บ้าง PAT1ต.ค.52 กาหนดให้ y  f(x) เป็นฟังก์ชันซึ่งมีค่าสูงสุดที่ x=1 ถ้า f ''(x)  4 ทุก x และ f(-1)+f(3)=0 แล้ว f มีค่าสูงสุดเท่าใด 15
  • 16.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com ตัวอย่าง ต้องการสร้างถังรูปทรงกระบอกเพื่อเก็บน้ามัน ปริมาตร 16π ลูกบาศก์เมตร โดยสิ้นเปลือง วัสดุก่อสร้าง (รวมฝาบนและล่าง) ให้น้อยที่สุด ถังใบนี้จะต้องมีรัศมีหน้าตัดเท่าใด PAT1ก.ค.53 โรงงานผลิตตุ๊กตาแห่งหนึ่ง มีต้นทุนในการผลิตตุ๊กตา x ตัว โรงงานจะต้องเสียค่าใช้จ่าย x 3  450x 2  60,200x  10,000 บาท ถ้าขายตุ๊กตาราคาตัวละ 200 บาท โรงงานจะต้องผลิตตุ๊กตากี่ตัว จึงจะได้กาไรมากที่สุด 4. การอินทิเกรต 4.1 การอินทิกรัลไม่จากัดเขต การกระทาที่ตรงข้ามกับกระบวนการหาอนุพันธ์ เราเรียกว่า การอินทิเกรต (Integration) d นั่นคือ ถ้า F(x)  f(x) แล้ว (การหาอนุพันธ์) dx จะได้ว่า  f(x)dx  F(x) (การอินทิเกรต) สัญลักษณ์  เรียกว่าเครื่องหมายอินทิกรัล และเรียก f(x) ว่าตัวถูกอินทิเกรต(Integrand) ทุกสิ่งที่หาอนุพันธ์ได้ตรงตามค่าที่ต้องการ จะเรียกได้ว่า ปฏิยานุพันธ์ (Antiderivative) เช่น d F1 (x)  x 2 , F2 (x)  x 2  1 ต่างก็เป็นปฏิยานุพันธ์ของ f(x)=2x เนื่องจากล้วนทาให้ F(x)  f(x) dx 16
  • 17.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com เห็นได้ว่า รูปทั่วไปของปฏิยานุพันธ์ของ f(x) = 2x คือ x2+c เมื่อ c เป็นค่าคงที่ใดๆ ซึ่งเราจะเรียก “รูปทั่วไปของปฏิยานุพันธ์” นี้ว่า อินทิกรัลไม่จากัดเขต (Indefinite Integral) ของ f(x) และเขียนสัญลักษณ์ เป็น  f(x)dx สูตรการหาอินทิกรัล x n1 .1 x dx  n  c ,n  1 n 1 2. cf  x  dx  c f  x dx , c R 3.   u  v  dx  udx  vdx ตัวอย่าง ให้หาค่าอินทิกรัลต่อไปนี้ ก.  (x 3  2x 2  3)dx ข.  (4t 3  3t 2  2t  1)dt ค.  6(x  2)(x  1)dx 17
  • 18.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 2  x ตัวอย่าง ถ้า F'(x) = และ F(-1)=1 จะได้ฟังก์ชัน F(x) เป็นอย่างไร x3 dy ตัวอย่าง ถ้า  5x 4  3x 2  4x และ –y(1) = y(-1) แล้ว ให้หาค่าของ y(0) dx ตัวอย่าง ถ้าเส้นโค้ง y=f(x) ผ่านจุด (0,1) และ (4,c) เมื่อ c เป็นจานวนจริงและความชันเส้นโค้งนี้ที่จุด (x,y) ใดๆ มีค่าเท่ากับ x  1 แล้ว c มีค่าเท่าใด ตัวอย่าง กาหนดให้ f เป็นฟังก์ชันซึ่ง f(2)  1,f '(1)  3,และf '')x(  3 ทุกๆค่า x แล้ว f(0) มี ค่าเท่าใด 18
  • 19.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com ข้อควรรู้ ตัวอย่าง ในเวลา t วินาที รถไฟวิ่งด้วยความเร่ง a ฟุตต่อวินาที2 โดย a  12t 2  6t  10 หากเมื่อ เวลาเริ่มต้นพบว่าระยะทางเป็น 10 ฟุต และความเร็วเป็นศูนย์ ให้หาระยะทางเมื่อเวลาผ่านไป 5 วินาที ตัวอย่าง ถ้ากาลังคนของบริษัทแห่งหนึ่งที่มีในปัจจุบันทาให้ได้ผลผลิต 3,000 ชิ้นต่อวัน และเมื่อมีคน เพิ่ม x คน จะมีอัตราการเปลี่ยนแปลงผลผลิต 80-6 x ชิ้นต่อวัน ถามว่าเมื่อเพิ่มคน 25 คน บริษัทแห่งนี้จะ ได้ผลผลิตกี่ชิ้นต่อวัน 4.2 การอินทิกรัลจากัดเขต ให้ f เป็นฟังก์ชันต่อเนื่องบนช่วง [a,b] ถ้า F เป็นฟังก์ชันที่มีอนุพันธ์บนช่วง [a,b] โดยที่ F'(x)  f(x) แล้ว b  f(x)dx  F(b)  F(a) a b b เรียก  f(x)dx ว่า อินทิกรัลจากัดเขตของฟังก์ชัน f บน [a,b] ใช้สัญลักษณ์ F(x) a แทน F(b)-F(a) a 19
  • 20.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com ตัวอย่าง จงหาค่าอินทิกรัลต่อไปนี้ 3 ก.  (x 3  2)dx 1 0 ข.  (t 2  t)(t  1)dt 3 a 2 ตัวอย่าง ถ้ากาหนดฟังก์ชัน f(x)  x  4x ให้หาค่า a ที่ทาให้  f(x)dx = 2 a 3 1 2 PAT1 ก.ค.52 ถ้า f '(x)  3x  x  5 และ f(0)=1 แล้ว  f(x)dx มีค่าเท่ากับเท่าใด 1 20
  • 21.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 1 2 PAT1 ต.ค.52 ถ้า f '(x)  x  1 และ  f(x)dx  0 แล้ว f(1) มีค่าเท่ากับเท่าใด 0 4.3 พื้นที่ใต้โค้ง กาหนดให้ฟังก์ชัน f(x) ต่อเนื่องบน [a,b] พื้นที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้งของ f(x) จาก x=a ถึง x=b หมายถึง พื้นที่ของบริเวณที่ล้อมรอบด้วยกราฟของ f แกน X เส้นตรง x=a และเส้นตรง x=b ทฤษฎีบท กาหนดให้ฟังก์ชัน f ต่อเนื่องบน [a,b] และ A เป็นพื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้งของ f จาก x=a ถึง x=b จะหาได้จากสูตรต่อไปนี้ b 1.ถ้า f(x)  0 สาหรับทุก x ในช่วง [a,b] และ A   f(x)dx a b 2.ถ้า f(x)  0 สาหรับทุก x ในช่วง [a,b] และ A    f(x)dx a ตัวอย่าง พื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นตรง y=3-x กับแกน x ในช่วง x=0 ถึง 4 21
  • 22.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com ANet 50 พื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้ง y  x 3  2x 2  2x กับแกน x ในช่วง x=0 ถึง 4 ตัวอย่าง ให้หาพื้นที่ที่ล้อมด้วยโค้ง f(x)  x 2  1 กับแกน x ในช่วงที่กาหนดให้ต่อไปนี้ ก.ในช่วง x=1 ถึง 2 ข.ในช่วง x=-1 ถึง 1 ค.ในช่วง x=-2 ถึง 0 22
  • 23.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com ตัวอย่าง พื้นที่ปิดล้อมด้วยโค้ง y  x 2  3x  2 จาก x=0 ถึง 2 เฉพาะส่วนที่อยู่เหนือแกน x เท่ากับเท่าใด ตัวอย่าง ให้ f(x)  x 2  c โดย c เป็นค่าคงตัว ซึ่ง c  4 ถ้าพื้นที่ที่ปิดล้อมด้วยเส้นโค้ง y=f(x) จาก x=-2 ถึง x=1 เท่ากับ 24 ตารางหน่วย แล้ว c มีค่าเท่าใด ตัวอย่าง กาหนดฟังก์ชัน y=f(x) มีกราฟเป็นเส้นตรงตัดแกน x ที่จุด (-1,0) และผ่านจุด (3,6) แล้ว ค่า 3 ของ  f(x)dx เท่ากับเท่าใด 1 23
  • 24.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com 3 ตัวอย่าง เมื่อ f(x) เป็นกราฟเส้นตรงที่ผ่านจุด (3,5) และ (2,2) ให้หาค่า  f(x)dx 2 ANET 49 กาหนดให้ กราฟของ y=f(x) มีความชันที่จุด (x,y) ใดๆ เป็น 2x+2 และ f มีค่าต่าสุดสัมพัทธ์ เท่ากับ -3 พื้นที่ปิดของอาณาบริเวณที่ปิดล้อมด้วยกราฟของ y=f(x) แกน X เส้นตรง x=-1 และเส้นตรง x=0 เท่ากับข้อใดต่อไปนี้ 24
  • 25.
    คณิตศาสตร์ แคลคูลัส www.clipvidva.com เอกสารอ้างอิง คณิต มงคลพิทักษ์สุข, “MATH E-BOOK Release2.5”, สานักพิมพ์ Science Center, 2554. ชัยรัตน์ เจษฎารัตติกร, “เอกสารประกอบคาสอนโครงการ Band Summer Camp 2010” สมัย เหล่าวานิชย์, รศ., “ตะลุยคลังข้อสอบเข้ามหาวิทยาลัย วิชาคณิตศาสตร์ สาระการเรียนรู้พื้นฐานและ เพิ่มเติม”, สานักพิมพ์ไฮเอ็ด พับบลิชชิ่ง. http://kruaun.wordpress.com/testbank/pat1/ http://th.wikipedia.org/wiki/แคลคูลัส 25