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导数的四则运算推导

导数的四则运算表如下:

加法法则

\[

(f(x) + g(x))' = f'(x) + g'(x)

\]

减法法则

\[

(f(x) - g(x))' = f'(x) - g'(x)

\]

乘法法则

\[

(f(x) \cdot g(x))' = f'(x) \cdot g(x) + f(x) \cdot g'(x)

\]

除法法则

\[

\left( \frac{f(x)}{g(x)} \right)' = \frac{f'(x) \cdot g(x) - f(x) \cdot g'(x)}{[g(x)]^2}

\]

这些法则适用于所有在相应区间内可导的函数 \( f(x) \) 和 \( g(x) \)。在使用这些法则时,请确保分母不为零,以避免除以零的错误。

示例

假设我们有两个函数:

\[

f(x) = 3x^2 + 2x + 1

\]

\[

g(x) = x^3 - 5x + 2

\]

计算它们的和的导数:

\[

(f(x) + g(x))' = (3x^2 + 2x + 1 + x^3 - 5x + 2)' = (3x^2 + x^3) + (2x - 5x) + (1 + 2) = 3x^2 + x^3 - 3x + 3

\]

计算它们的差的导数:

\[

(f(x) - g(x))' = (3x^2 + 2x + 1 - (x^3 - 5x + 2))' = (3x^2 + 2x + 1 - x^3 + 5x - 2)' = (3x^2 - x^3) + (2x + 5x) + (1 - 2) = 3x^2 - x^3 + 7x - 1

\]

计算它们的积的导数:

\[

(f(x) \cdot g(x))' = (3x^2 + 2x + 1)(x^3 - 5x + 2)' = (3x^2 + 2x + 1)(3x^2 - 5x + 2) + (3x^2 + 2x + 1)(1) = (3x^2 + 2x + 1)(3x^2 - 5x + 3)

\]

计算它们的商的导数:

\[

\left( \frac{f(x)}{g(x)} \right)' = \frac{(3x^2 + 2x + 1)'(x^3 - 5x + 2) - (3x^2 + 2x + 1)(x^3 - 5x + 2)'}{(x^3 - 5x + 2)^2}

\]

通过应用上述法则,我们可以方便地计算复合函数的导数。

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