UNIT 1B LESSON 7 USING LIMITS TO FIND TANGENTS 1 Slopes of Secant Lines The slope of secant PQ is given by đ đ + đ − đ(đ) đ= đ+đ −đ đ¸ đđ, đđ đđ đ¸(đ + đ, đ đ + đ ) đˇ đđ, đđ đđ đˇ(đ, đ đ ) 2 Slopes of Tangent Lines As the difference in the x values of points P and Q approaches ZERO we can express the slope of a tangent line as the following limit. đ đ + đ − đ(đ) đ = đĨđĸđĻ đ→đ đ+đ −đ 3 Lesson 7 EXAMPLE 1 Page 1 We want to find the slope and the equation of any tangent line to the curve y = 2x2 + 4x – 1 using the general slope formula and having h (the change in x) approach 0. m = lim h→0 [2(x + h)2 + 4(x + h) – 1] – [2x2 + 4x – 1] (x + h) – x [2(x2 + 2xh + h2) + 4(x + h) – 1] – [2x2 + 4x – 1] h→0 (x + h) – x m = lim m = lim h→0 [2x2 + 4xh + 2h2 + 4x + 4h – 1 – 2x2 – 4x + 1] h m = lim [ 4xh + 2h2 + 4h] h→0 h 4 Lesson 7 EXAMPLE 1 (continued) m = lim h→0 m = lim h→0 m = lim Page 1 [ 4xh + 2h2 + 4h] h h(4x + 2h + 4) h [4x + 2h + 4] h→0 m =[4x + 2(0) + 4] m = 4x + 4 The equation for the slope of any tangent line = m = 4x + 4 5 Lesson 7 Page 1 con’t The equation for the slope of any tangent line m = 4x + 4 This equation for the slope of any tangent line can be used for any x value slope of tangent line at đ = đ 4(2) + 4 = 12 Point of tangency at đ = đ đ đ đ + đ đ − đ = đđ (2,15) Equation of tangent line 15 = 12(2) + b b= –9 y = 12x – 9 6 Lesson 7 Page 1 con’t The equation for the slope of any tangent line = m = 4x + 4 This equation for the slope of any tangent line can be used for any x value slope of tangent line at đ = −đ 4(–1) + 4 = 0 Point of tangency at đ = −đ đ −đ đ + đ −đ − đ = −đ (−1,−3) Equation of tangent line – 3 = 0(– 1) + b b=–3 y=–3 7 Lesson 7 Page 1 con’t The equation for the slope of any tangent line = m = 4x + 4 This equation for the slope of any tangent line can be used for any x value slope of tangent line at đ = −đ Point of tangency at đ = −đ đ −đ đ 4(–3) + 4 = –8 + đ −đ − đ = đ (−3, 5) Equation of tangent line 5 = –8(–3) + b b = –19 y = – 8x – 19 8 Practice Question #1 Find the equation for the slope of the tangent line to the parabola y = 2x – x2 [2(x + h) – (x + h)2] – [2x – x2] (x + h) – x m = lim h→0 m = lim h→0 2x + 2h – x2 – 2xh – h2 – 2x + x2 h đ m = lim h→0 2h – 2xh – h2 h m = lim 2 – 2x – h = 2 – 2x – 0 = 2 – 2x h→0 9 Practice Question #1a Find the equation the tangent line to the parabola y = 2x – x2 when x = 2 Slope = m = 2 – 2x = 2 – 2(2) = – 2 đ = đ đ − đ đ =đ Point of tangency (2, 0) 0 = – 2(2) + b b=4 (đ, đ) y = –2 x + 4 10 Practice Question #1b Find the equation the tangent line to the parabola y = 2x – x2 when x = –3 Slope = m = 2 – 2x = 2 – 2(–3 ) = 8 đ = đ(–3) − (–3)đ = –15 Point of tangency (-3, -15) –15 = 8(–3) + b b=9 y = 8x + 9 (−đ , −đđ ) 11 Practice Question #1c Find the equation the tangent line to the parabola y = 2x – x2 when x = 0 Slope = m = 2 – 2x = 2 – 2(0) = 2 đ = đ 0 − 0 đ = 0= – 2(0) + b đ Point of tangency (0, 0) (đ, đ) b=0 y = 2x 12 Practice Question #2a Find the equation for the slope of the tangent line to the parabola y = x2 + 4x – 1 m = lim h→0 m = lim h→0 [(x + h)2 + 4(x + h) – 1 ] – [x2 + 4x – 1] (x + h) – x x2+ 2xh + h2 + 4x + 4h – 1 – x2 – 4x + 1 h đ m = lim h→0 2xh + h2 + 4h h m = lim 2x + h + 4 h→0 Slope = m =2x + 0 + 4 = 2x + 4 13 Practice Question #2 a Find the equation of the tangent line to the parabola y = x2 + 4x – 1 when x = –3 Slope = m = 2x + 4 = 2(–3) + 4 = –2 y = (–3)2 + 4(–3) – 1 = – 4 Point of tangency (-3, –4) – 4 = –2(–3) + b b = – 10 y = –2x – 10 (−đ, −đ) 14 Practice Question #2 b Find the equation of the tangent line to the parabola y = x2 + 4x – 1 when x = –2 Slope = m = 2x + 4 = 2(–2) + 4 = 0 y = (–2)2 + 4(–2) – 1 = – 5 Point of tangency (-2, –5) – 5 = 0(–2) + b b = –5 y = –5 (−đ, −đ) 15 Practice Question #2 c Find the equation of the tangent line to the parabola y = x2 + 4x – 1 when x = 0 Slope = m = 2x + 4 = 2(0) + 4 = 4 y = (0)2 + 4(0) – 1 = – 1 Point of tangency (0, – 1 ) – 1 = 4(0) + b b= –1 y = 4x – 1 16 Lesson 7 Page 4 Consider this: ī¨7 īĢ 2īŠ īŊ ī¨7 īĢ 2īŠ ī¸ 3 īŊ ī¨7 īĢ 2īŠ ī´ 1 īŊ 7 īĢ 2 ī¨5 ī 1īŠ ī¨5 ī 1īŠ ī¨5 ī 1īŠ 3 3ī¨5 ī 1īŠ 3ī¨7 īĢ 2īŠ ī¨7 īĢ 2īŠ ī¨ 7 īĢ 2īŠ 1 7īĢ2 ī¨5 ī 1īŠ īŊ ī¨5 ī 1īŠ ī¸ 3 īŊ ī¨5 ī 1īŠ ī´ 3 īŊ 3ī¨5 ī 1īŠ 3 ī¨7 īĢ 2īŠ īŊ ī¨7 īĢ 2īŠ ī¸ 3 īŊ ī¨7 īĢ 2īŠ ī´ 1 īŊ 7 īĢ 2 ī¨5 ī 1īŠ ī¨75 īĢī 21īŠ ī¨7 īĢ ī¨25īŠī 1īŠ ī¨37 īĢ 23īŠī¨5 ī11īŠ 7 īĢ 2 īŊ ī¸3 īŊ ī´ īŊ ī¨5 ī 1īŠ ī¨5 ī 1īŠ 3 ī¨5 ī 1īŠ 3 3ī¨5 ī 1īŠ 3 17 Working with Compound fractions īĻ3īļ đ đ đ đ ī§ īˇ ī¨ 4 ī¸ īŊ đ ÷ đ =đ × đ = đđ 7 īĻ 5x īĢ 7 īļ ī§ īˇ ī¨ 4 ī¸ 3 đđ + đ = ÷đ đ OR OR đ đ = (đ)(đ) đđ đđ + đ đ đđ + đ = × = đ đ đđ đđ + đ đđ + đ = (đ)(đ) đđ 18 Lesson 7 Page 4 Example 2 Find the slope of the tangent to đ−đ đ đ = đ at the point where x = 3. đ+đ−đ đ−đ − đ đ + đ đĨđĸđĻ đ→đ đ+đ −đ (đ + đ) đ − đ đ đ+đ−đ − đ(đ + đ) đ đ+đ đĨđĸđĻ đ→đ đ đ đ + đ − đ − (đ + đ)(đ − đ) đ→đ đđ đ + đ đĨđĸđĻ continued→ 19 Lesson 7 Page 4 Example 2 con’t đđ + đđ − đđ − (đđ − đđ + đđ − đđ) đĨđĸđĻ đ→đ đđ đ + đ đđ + đđ − đđ − đđ + đđ − đđ + đđ đĨđĸđĻ đ→đ đđ đ + đ đđ đĨđĸđĻ đ→đ đđ đ + đ đ đĨđĸđĻ đ→đ đ đ + đ đ đ = đ đ(đ + đ) đ so at x = 3 the slope of the tangent is đ đ = đ đ đ 20 PRACTICE QUESTION 3 đ+đ đ đ = Find the slope of the tangent to đ at the point where x = 5. đ+đ+đ đ+đ − đ đ + đ đĨđĸđĻ đ→đ đ+đ −đ (đ + đ) đ + đ đ đ+đ+đ − đ(đ + đ) đ đ+đ đĨđĸđĻ đ→đ đ đ đ + đ + đ − (đ + đ)(đ + đ) đĨđĸđĻ đ→đ đđ đ + đ continued→ 21 Practice question 3 con’t đđ + đđ + đ − (đđ + đ + đđ + đ) đĨđĸđĻ đ→đ đđ đ + đ đđ + đđ + đ − đđ − đ − đđ − đ đĨđĸđĻ đ→đ đđ đ + đ −đ −đ đ→đ đđ đ + đ đĨđĸđĻ −đ −đ = đ(đ + đ) đđ so at x = 5 the slope of the tangent is −đ −đ = đ đ đđ 22 đ+đ đ đ = đ đ+đ đ đ = đ đ đ đ = đ so at x = 5 the slope of the tangent is Slope = −đ đđ −đ −đ = đđ đđ 23 Practice Question 4 Find the slope of the tangent to đ đ = đ − đđ đ at the point where x = -2. đ − đ(đ + đ) đ − đđ − đ đ + đ đ = đĨđĸđĻ đ→đ đ đ − đđ − đđ đ − đđ − đ đ + đ đ = đĨđĸđĻ đ→đ đ đ(đ − đđ − đđ) đ + đ (đ − đđ) − đ(đ + đ) đ(đ + đ) đ = đĨđĸđĻ đ→đ đ đ − đđđ − đđđ − (đ − đđđ + đ − đđđ) đ = đđđ đ→đ đđ(đ + đ) continued→ 24 Practice Question 4 con`t đ − đđđ − đđđ − (đ − đđđ + đ − đđđ) đ = đđđ đ→đ đđ(đ + đ) −đ đ = đđđ đ→đ đđ(đ + đ) −đ −đ −đ đ = đđđ = = đ→đ đ(đ + đ) đ(đ + đ) đđ −đ đ đ= =− −đ đ đ continued→ 25 đ − đđ đ đ = đ đ − đ(−đ) đ đ −đ = =− (−đ) đ −đ đ= đ đ −đ đ đ= =− đ (−đ) đ 26