基礎導數關鍵性質簡記


定義常量 \(e\)

\[e=\lim_{n\to +\infty} (1+\frac1n)^n \]

這個定義在如下導函數性質證明中發揮巨大威力:

\[f(x)=\log_ax,f'(x)=\frac{1}{x\ln a} \]

\[f(x)=a^x ,f'(x)=x^a\ln a \]

具體推導均可以使用定義式進行,即

\[f'(x)=\frac{f(x+\Delta x)-f(x)}{\Delta\ x} \]

中間都會遇到

\[\lim_{\Delta x\to 0}\log_a(1+\frac{\Delta x}x )^\frac{x}{\Delta x} \]

而該式就是 \(e\) 的定義式

范式推導:

\[f(x)=\ln(x),f'(x)=\frac 1x \]

證明:先帶入導數定義式觀察

\[f'(x)=\lim_{\Delta x\to 0} \frac{\ln(x+\Delta x)-\ln(x)}{\Delta x} \]

\[=\lim_{\Delta x\to 0} \frac 1{\Delta x}\ln (1+\frac{\Delta x}x) \]

\[=\lim_{\Delta x\to 0} \ln [(1+\frac{\Delta x}x)^{\frac x{\Delta x}}]^{\frac1{x}} \]

\[=\frac 1x\lim_{\Delta x\to 0} \ln e=\frac 1x \]


下有導函數的另一個性質:

\[\lim_{\Delta x\to 0}f(x+\Delta x)=f(x)+f'(x)\times \Delta x \]

也就是說 \(f(x)\)\(x_0\) 處的導數是其在 \(x_0\) 處的斜率

這條性質在證明

\[[f(g(x))]'=f'(g(x))g'(x) \]

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

\[[f(x)g(x)]'=f'(x)g(x)+f(x)g'(x) \]

時會發揮巨大作用,而具體的和式變換是相對平凡的


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