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函数求导

求导是微积分中的一个核心概念,它表示函数在某一点的瞬时变化率。以下是求导的基本步骤和规则:

基本步骤

确定函数:

明确你要求导的函数表达式。

应用导数规则:

使用基本的导数规则和运算法则。

求导数:

根据所选规则计算导数。

化简:

如有必要,化简导数表达式。

特殊情况:

注意导数不存在的点或需要使用极限计算导数的情况。

基本导数规则

幂规则:对于函数 \( f(x) = x^n \),其导数为 \( f'(x) = n \cdot x^{n-1} \)。

常数规则:常数的导数为零,即 \( f(x) = c \),则 \( f'(x) = 0 \)。

和差规则:对于函数 \( f(x) \) 和 \( g(x) \),它们的和或差的导数是 \( f'(x) \pm g'(x) \)。

乘积规则:对于函数 \( f(x) \) 和 \( g(x) \),它们的乘积的导数是 \( f(x) \cdot g'(x) + g(x) \cdot f'(x) \)。

商规则:对于函数 \( f(x) \) 和 \( g(x) \),它们的商的导数是 \( \frac{f'(x) \cdot g(x) - g'(x) \cdot f(x)}{[g(x)]^2} \)。

导数运算法则

乘法法则:对于函数 \( u(x) \) 和 \( v(x) \),它们的乘积的导数是 \( u'(x) \cdot v(x) + u(x) \cdot v'(x) \)。

除法法则:对于函数 \( u(x) \) 和 \( v(x) \),它们的商的导数是 \( \frac{u'(x) \cdot v(x) - u(x) \cdot v'(x)}{[v(x)]^2} \)。

链式法则:对于复合函数 \( y = f(g(x)) \),其导数是 \( f'(g(x)) \cdot g'(x) \)。

特殊函数求导

指数函数:以 \( a \) 为底的指数函数 \( a^x \) 的导数是 \( a^x \cdot \ln(a) \)。

对数函数:自然对数函数 \( \ln(x) \) 的导数是 \( \frac{1}{x} \)。

三角函数:正弦函数 \( \sin(x) \) 的导数是 \( \cos(x) \),余弦函数 \( \cos(x) \) 的导数是 \( -\sin(x) \)。

对数求导法

对于幂指函数,即形式为 \( f(x)^{g(x)} \) 的函数,可以通过取对数然后使用隐函数求导法来求导。

例子

求 \( y = x^2 \sin(x) \) 的导数:

1. 使用乘积规则:

\[ y' = (x^2)' \cdot \sin(x) + x^2 \cdot (\sin(x))' \]

2. 计算各部分导数:

\[ y' = 2x \cdot \sin(x) + x^2 \cdot \cos(x) \]

注意事项

求导时,注意函数的定义域,确保在求导的每一点函数都有定义。

对于复杂的函数,可能需要使用对数求导法或隐函数求导法。

复合函数的求导需要使用链式法则。

以上是求导的基本知识和规则。

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