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导函数八个公式三个法则(借力打力求导数)

导函数八个公式三个法则(借力打力求导数)我们先对直接函数g(y)=a^y求导,得:g'(y)=a^y*ln a。导数是需要极限运算的,上式中的g'(y)和f'(x)略去了极限字符lim,但这不影响两者的互为倒数关系。值得注意的一点是,对数函数y=log(a)x和指数函数y=a^x互为正反函数,是从它们的函数法则上讲的。对于反函数y=log(a)x或f(x)=log(a)x,它的正函数(或直接函数)表达式应为:x=a^y或g(y)=a^y。设存在一个直接函数(或正函数)x=g(y)(导数已知),它的反函数为y=f(x)。直接函数(或正函数)x=g(y)的导数g'(y)=△x/△y,而反函数y=f(x)的导数f'(x)=△y/△x。所以有f'(x)=1/g'(y)。也就是说,正反函数的导数互为倒数。

本篇是上一篇文章

为了打通微积分的“任督二脉”,让我们来愉快地求导数吧的延续阅读。

在对幂函数y=x^μ求导时,我们用到了以自然常数e为底数的对数函数y=ln x的求导结果(ln x)'=1/x。那么,它的求导过程是怎么样的呢?我们一起来了解一下。

对数函数y=log(a)x直接求导是很难实现的,因为[log(a)(x h)-log(a)x]没法继续合并或分解。但前文中,我们已经求得了指数函数y=a^x的导数,(a^x)'=a^x*ln a。既然两者互为正反函数,我们据此,来推导一下它们的导数之间的关系。

导函数八个公式三个法则(借力打力求导数)(1)

值得注意的一点是,对数函数y=log(a)x和指数函数y=a^x互为正反函数,是从它们的函数法则上讲的。对于反函数y=log(a)x或f(x)=log(a)x,它的正函数(或直接函数)表达式应为:x=a^yg(y)=a^y。

设存在一个直接函数(或正函数)x=g(y)(导数已知)它的反函数为y=f(x)。

直接函数(或正函数)x=g(y)的导数g'(y)=△x/△y,而反函数y=f(x)的导数f'(x)=△y/△x。所以有f'(x)=1/g'(y)。也就是说,正反函数的导数互为倒数。

导数是需要极限运算的,上式中的g'(y)和f'(x)略去了极限字符lim,但这不影响两者的互为倒数关系。

我们先对直接函数g(y)=a^y求导,得:g'(y)=a^y*ln a。

那么,反函数f(x)=log(a)x的导数f'(x)=1/(a^y*ln a)。再把x=a^y代入上式,得:f'(x)=1/(x*ln a),记作(log(a)x)'=1/(x*ln a)。a=e,(ln x)'=1/x。

比较常见的正反函数还有三角函数和反三角函数。

我们以正弦函数和正切函数为例,来推导一下它们的反函数的导数。

先给出正弦函数y=sin x的导数f'(x)=cos x,正切函数y=tg x的导数f'(x)=sec^2 x。在后面的文章里我们会再作推导,欢迎关注阅读。

1、设正弦函数x=sin y为直接函数,它的反函数为反正弦函数y=arc sin x。略过对定义域的讨论,我们直接推导:

(arc sin x)'=1/(sin y)'=1/cos y。接下来,我们把余弦cos y转换成正弦sin y,并进一步转换成x。

因为,cos y=√(1-sin^2y)=√(1-x^2),所以有,(arc sin x)'=√(1-x^2)。

导函数八个公式三个法则(借力打力求导数)(2)

2、设正切函数x=tg y为直接函数,它的反函数为反正切函数y=arc tg x。略过对定义域的讨论,我们直接推导:

(arc tg x)'=1/(tg y)'=1/sec^2 y。接下来,我们把正割sec y转换成正切tg y,并进一步转换成x。

因为,sec^2 y=1 tg^2 y=1 x^2,所以有,(arc tg x)'=1 x^2。

导函数八个公式三个法则(借力打力求导数)(3)

看到此处,有的小伙伴可能会产生一些困惑:怎么一会y,一会x的,闹哪样啊?

对于反函数y=f(x)x是自变量,y是因变量;而对于直接函数(或正函数)x=g(y),y是自变量,x是因变量。但在计算过程中,自变量和因变量的身份已经不重要了,重要的是xy之间的函数法则不变。

比如,上面的等式(arc sin x)'=1/cos y,我们用y'来替代f'(x),y'=f'(x)=(arc sin x)'。可以得到一个新的等式:y'=1/cos y。等式里已经看不到自变量x,但这样的表达式也是成立的,因为它已经是一个微分方程了

无论原函数还是导函数,我们都可以把它看作是一个方程式。式中,无论x、y、x'、y'、dy、 dx,都是可以同时存在的,只要它们遵循正确的函数法则。

而我们要做的,是把它们转换成我们需要的样子。

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