指数函数 \( f(x) = a^x \) 的导数可以通过以下公式求得:
\[
(a^x)' = a^x \cdot \ln(a)
\]
其中,\( a \) 是一个大于0且不等于1的常数,\( \ln(a) \) 是 \( a \) 的自然对数。
这个公式可以通过对指数函数取自然对数,然后利用链式法则和对数函数的导数来推导。具体步骤如下:
1. 设 \( y = a^x \),则 \( \ln(y) = x \cdot \ln(a) \)。
2. 对两边关于 \( x \) 求导数,得到:
\[
\frac{d}{dx} (\ln(y)) = \frac{d}{dx} (x \cdot \ln(a))
\]
3. 利用链式法则,左边变为:
\[
\frac{1}{y} \cdot \frac{dy}{dx}
\]
4. 右边利用常数乘法规则,得到:
\[
\ln(a)
\]
5. 将两边相等,得到:
\[
\frac{1}{y} \cdot \frac{dy}{dx} = \ln(a)
\]
6. 解出 \( \frac{dy}{dx} \),得到:
\[
\frac{dy}{dx} = y \cdot \ln(a) = a^x \cdot \ln(a)
\]
因此,指数函数 \( a^x \) 的导数为 \( a^x \cdot \ln(a) \)。
例题
1. 求 \( y = e^{2x} \cos(3x) \) 的导数。
\[
y' = \frac{d}{dx} (e^{2x} \cos(3x)) = e^{2x} \cdot 2 \cdot \cos(3x) + e^{2x} \cdot (-3 \sin(3x)) = e^{2x} (2 \cos(3x) - 3 \sin(3x))
\]
2. 求 \( y = a^{5x} \) 的导数。
\[
y' = \frac{d}{dx} (a^{5x}) = a^{5x} \cdot \ln(a) \cdot 5 = 5a^{5x} \cdot \ln(a)
\]
通过这些例子,可以看到指数函数求导公式的应用。