導數入門


Part1 什么是導數

百度百科釋義:導數,也叫導函數值。又名微商,是微積分中的重要基礎概念。當函數 \(y=f(x)\) 的自變量 \(x\) 在一點 \(x_0\) 上產生一個增量 \(Δx\) 時,函數輸出值的增量 \(Δy\) 與自變量增量 \(Δx\) 的比值在 \(Δx\) 趨於 0 時的極限 \(a\) 如果存在,\(a\) 即為在 \(x0\) 處的導數,記作 \(f'(x)\)

Part2 導數有什么作用

導數是用來反映函數局部單調性的工具。 一個函數在某一點的導數描述了這個函數在這一點附近的變化率。通俗來講,導數描述了該函數在這點附近的波動趨勢。所以,在高中數學里面我們一般利用導數來進行對函數極值的求解。

Part3 普通函數求導

基本公式是這樣的:image
但是我們初中生肯定是不懂的對叭,所以這里有一些導數基本公式:
image
同時有一些運算法則:
image
\(C\) 是常數)
比如我們要求二次函數 \(y=f(x)=ax^2+bx+c\) 的最值,因為這個二次函數圖像只有一個波峰/波谷,其最值就是極值。
所以我們根據以上公式對原函數進行求導:
\(f_1(x)=ax^2\) , \(f_2(x)=bx\) , \(f_3(x)=c\) ,根據導數的加法法則,有:\(f'(x)=f_1'(x)+f_2'(x)+f_3'(x)\)
我們分別對三個函數進行求導: \(f_1'(x)=2ax, f_2'(x)=b,f_3'(x)=0\)
所以:\(f'(x)=2ax+b\)。當導數值等於 0 時,原函數取得極值,所以一個二次函數取得極值就是在 \(x=-\displaystyle{\frac{b}{2a}}\)的位置。

Part4 復合函數求導

對於復合函數 \(y=f(g(x))\) ,若 \(u=g(x)\) ,則 \(y_x'=y_u'\times u_x'\)
比方說 \(y=\ln \sin x\) ,對它求導,可這么做:
\(y=f(u)=\ln u\),\(u=g(x)=\sin x\),那么 \(y_x'=y_u'\times u_x'=\displaystyle{\frac{1}{u}}\times \cos x=\displaystyle{\frac{\cos x}{\sin x}}=\cot x\)

Part5 例題

  1. \(y=x^5+\displaystyle{\frac{1}{x}}\)+114514,求 \(y'\)
  2. \(y=\log_{a}{x}+e^x\)-54188,求 \(y'\)
  3. \(y=\log_{a}{\sin {\frac{637}{7x^2}}}\),求 \(y'\)


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