導(dǎo)數(shù)與微分

一. 導(dǎo)數(shù)定義

若是極限\lim_{x\to0} \frac{△y}{△x} =  \lim_{x\to0} \frac{f(x_{0} + △x ) - f(x_{0} )}{△x} 存在,則稱函數(shù)y = f(x)在點(diǎn)x_{0} 處可倒

k值直線用一般函數(shù)關(guān)系就可以求出來(lái)冯凹, 曲線才需要求導(dǎo)谎亩,并稱次極限為函數(shù)y = f(x)在點(diǎn)x_{0} 處的導(dǎo)數(shù)。


二. 常用的導(dǎo)數(shù)定義形式

定義

f ^,(x_{0} ) = \lim_{x\to0} \frac{f(x) - f(x_{0} )}{x- x_{0} } 或者f ^,(x_{0} ) = \lim_{x\to0} \frac{f(x) + f(△x )}{△x }


單側(cè)導(dǎo)數(shù)

左導(dǎo):f_{-}^, (x_{0} ) =\lim_{x\to x_{0}^-  }  \frac{f(x) - f(x_{0} )}{x- x_{0}} \Rightarrow \lim_{x\to 0^- } \frac{f(x_{0} + △x) -  f(x_{0} )}{△x}

右導(dǎo):1^∞ f_{-}^, (x_{0} ) =\lim_{x\to x_{0}^+ }  \frac{f(x) - f(x_{0} )}{x- x_{0}} \Rightarrow \lim_{x\to 0^+ } \frac{f(x_{0} + △x) -  f(x_{0} )}{△x}

必要條件:左導(dǎo) =? 右導(dǎo)

例子1:

思路:注意關(guān)鍵字" 左導(dǎo) "根據(jù)公式f ^,(x_{0} ) = \lim_{x\to0} \frac{f(x) - f(x_{0} )}{x- x_{0} }宇姚,最后代入數(shù)據(jù)匈庭,需要用到1^∞關(guān)系求出結(jié)果。

例子2

函數(shù)在某點(diǎn)處可導(dǎo)的充分必要條件:f^,(x_{0} ) = A \Leftrightarrow   f_{-}^,(x_{0} ) = f_{+}^,(x_{0}) = A

分析:根據(jù)公式f ^,(x_{0} ) = \lim_{x\to0} \frac{f(x) - f(x_{0} )}{x- x_{0} }代入數(shù)據(jù)浑劳,得結(jié)果阱持。c選項(xiàng),畫(huà)圖可以看出左右兩邊的斜率一定是不相等魔熏,所以就是不可導(dǎo)的衷咽。



三. 導(dǎo)數(shù)定義式極限

快速解法技巧:

問(wèn)題來(lái)了怎么求R值?很簡(jiǎn)單:只要去f最后得出的數(shù)即是了

例一

解析:按照快速解法的技巧:\lim_{} y△ = Rf^,(x_{0} ) \Rightarrow R = \frac{3△x}{2△x} = \frac{3}{2}\Rightarrow 即 \lim_{} y△ = Rf^,(x_{0} ) = \frac{3}{2}* 1 = \frac{3}{2}

例二

解析:也是同樣的道理按照快速解法的技巧:

例三

解析:老辦法快速解法技巧:\lim_{} y△ = Rf^,(x_{0} )\Rightarrow R = \frac{3△x}{△x} = 3 \Rightarrow  \lim_{} y△ = Rf^,(x_{0} ) = 6\Rightarrow  f^, (x_{0} ) = 2

四. 可導(dǎo)與聯(lián)系

1.?連續(xù):不間斷的蒜绽,?可導(dǎo):光滑的

重要式子镶骗,轉(zhuǎn)折點(diǎn)(連續(xù)不可導(dǎo))

| x | ,? ? ? ? ????x = 0

| x - 1 | ,?? ? ??x = 1

| x+ 1 | ,? ? ? ? x = -1

2. 可導(dǎo)與連續(xù)的關(guān)系:可導(dǎo)\Rightarrow 連續(xù)

注:(1)充分條件:順箭頭推

? ? ? ?(2)必要條件:逆箭頭推

? ? ? ?(3)原命題成立,逆否命題也成立躲雅。


五. 導(dǎo)數(shù)公式與運(yùn)算

1. 導(dǎo)數(shù)的基本公式

2. 復(fù)合函數(shù)(從外到里)

特殊例子:

y = \sin x ^2\Leftrightarrow y  = sim^2 x  = (\sin x )^2


導(dǎo)數(shù)的的幾種形式:

f^,(x) \Leftrightarrow y^,\Leftrightarrow  \frac{dy}{dx}

六. 隱函數(shù)求導(dǎo)

1. 隱函數(shù):y = y(x)由方程F(x,y)= 0所確定鼎姊,求 \frac{dy}{dx} .?如:?x + e^yx -1 = 0

2. 方法:隱函數(shù)求導(dǎo)公式 \frac{dy}{dx} ?=?-\frac{F_{x} }{F_{y}} (注: \frac{dx}{dy}  = -\frac{F_{y} }{F_{x}} ),(F_{x} :實(shí)際上就是F對(duì)x的偏導(dǎo),同理F_{y} )相寇,(偏導(dǎo):就是只對(duì)x求導(dǎo)慰于,或者只對(duì)y求導(dǎo))

例題

例一

解析:一看就可以確定,我們可以拿 \frac{dy}{dx}  = -\frac{F_{x} }{F_{y}} 進(jìn)行偏導(dǎo)計(jì)算唤衫。

解:

因?yàn)椋?img class="math-inline" src="https://math.jianshu.com/math?formula=%20%5Cfrac%7Bdy%7D%7Bdx%7D%20%20%3D%20-%5Cfrac%7BF_%7Bx%7D%20%7D%7BF_%7By%7D%7D%20" alt=" \frac{dy}{dx} = -\frac{F_{x} }{F_{y}} " mathimg="1">

所以婆赠,令 F(x, y ) = x + y + xy  -1

得,F_{x} = 1+y战授;F_{y}= 1+x

所以有页藻,-\frac{F_{x} }{F_{y}}  = \frac{1+y}{1+x} = \frac{d_{y}}{d_{x}}

例二

解析:同樣道理,我們可以通過(guò) \frac{dy}{dx}  = -\frac{F_{x} }{F_{y}} 進(jìn)行偏導(dǎo)計(jì)算植兰。因?yàn)樗呀?jīng)把x值告訴你了份帐。所以,我們楣导,我們把它打入原式就可以得出y值废境,最后代入,得出結(jié)果筒繁。(省略步驟噩凹。。毡咏。驮宴。。呕缭。)



七. 參數(shù)方程求導(dǎo)

1. 參數(shù)方程



例一

思路: 按照公式\frac{dy}{dx}  = \frac{y’(t)}{x’(t)} 堵泽。分別對(duì)y, x進(jìn)行偏導(dǎo)恢总。然后在進(jìn)行化簡(jiǎn)迎罗,代數(shù),得出結(jié)果片仿。記住當(dāng)中有一個(gè)化簡(jiǎn)纹安,需要把正切幻化成余弦來(lái),計(jì)算方便砂豌。


例二


八. 對(duì)數(shù)函數(shù)求導(dǎo)

1. 單邊取對(duì)數(shù)

例子



2. 雙邊取對(duì)數(shù)

厢岂。

例一

y =  \sqrt{\frac{(x-1)(x-2)}{(x-3)(x-4)}} 的導(dǎo)數(shù)

解法: 像這種連乘連除的,應(yīng)該使用雙邊取對(duì)數(shù)的方式奸鸯。

所以y’ = \sqrt{\frac{(x-1)(x-2)}{(x-3)(x-4)}} * \frac{1}{2}( [\frac{1}{x-1}+ \frac{1}{x-2} - \frac{1}{x-3} - \frac{1}{x-4} ]



10. 求高階導(dǎo)

所求階數(shù)不熟太高的話咪笑,連續(xù)求導(dǎo)即可

解法思路:

如此可見(jiàn),他們相差兩個(gè)階位娄涩,所以只要窗怒,求兩次導(dǎo)就可以了


例題2

解法一:

排除BC不要問(wèn)為什么映跟,憑直覺(jué),然后把n = 1帶進(jìn)f(x)的導(dǎo)數(shù)函數(shù)去扬虚,得出前面系數(shù)努隙,是為1。所以在AC只有A前面系數(shù)才為1辜昵。


解法二:

本章節(jié)的核心是什么荸镊?就是求高階數(shù)時(shí),需要找規(guī)律的結(jié)果堪置,所以必須把前幾個(gè)階導(dǎo)求出來(lái)躬存,看他們規(guī)律。

常見(jiàn)的高階導(dǎo)


例子1


套公式可得


例2


解法:求導(dǎo)第3階舀锨,x^3 + 5x^2 就已經(jīng)變?yōu)?了岭洲,剩下的那個(gè),根據(jù)上面的公式可以得出最后的結(jié)果是:2^10*e^2x


例3


解題思路:我們可以看出原函數(shù)坎匿,去括號(hào)盾剩,最后的x的最高階數(shù)也是4次。而要求最后求導(dǎo)也是4階替蔬。所以呢 告私,只有一個(gè)數(shù)x^4是有效的,其他都會(huì)變?yōu)?.所以最終結(jié)果為:4承桥!


11. 求切線方程和法線方程(這小節(jié)過(guò)于簡(jiǎn)單驻粟,不展開(kāi)講)

應(yīng)用的是點(diǎn)斜式(y - y0) = k(x - x0)


例子


解法:求法線,需得切線凶异,求切線格嗅,因?yàn)檫@是一個(gè)參數(shù)方程,所以有\frac{dy}{dx} = \frac{f’(y) }{f’(x) } .最后化簡(jiǎn)方發(fā)現(xiàn)唠帝,分子為0,如此可以可知切線就是一條水平的直線玄柏,那么法線就是一條豎直的直線襟衰。所以在曲線中x = \cos t中有法線t = \frac{π}{4} 的值,所以最后可以求出x出來(lái)粪摘。


十二. 微分

定義微分的定義

注:

dy: y的微分瀑晒;

dx:x的微分

公式


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