求導

求導

數學計算方法
求導是數學計算中的一個計算方法,導數定義為:當自變量的增量趨于零時,因變量的增量與自變量的增量之商的極限。在一個函數存在導數時,稱這個函數可導或者可微分。可導的函數一定連續。不連續的函數一定不可導。物理學、幾何學、經濟學等學科中的一些重要概念都可以用導數來表示。如,導數可以表示運動物體的瞬時速度和加速度、可以表示曲線在一點的斜率、還可以表示經濟學中的邊際和彈性。數學中的名詞,即對函數進行求導,用f'(x)表示。
    中文名:求導 外文名: 适用領域: 所屬學科: 特性:可導的函數一定連續。 應用:物理學、幾何學、經濟學 表示:f(x) 對象:因變量的增量

基本方法

方法

⑴求函數y=f(x)在x處導數的步驟:

① 求函數的增量Δy=f(x+Δx)-f(x)

② 求平均變化率

③ 取極限,得導數。

⑵基本初等函數的導數公式:

1 .C'=0(C為常數);

2 .(X)'=nX (n∈Q);

3 .(sinX)'=cosX;

4 .(cosX)'=-sinX;

5 .(a)'=aIna (ln為自然對數)

特别地,(e)'=e

6 .(logX)'=(1/X)loge=1/(Xlna) (a>0,且a≠1)

特别地,(ln x)'=1/x

7 .(tanX)'=1/(cosX)=(secX)

8 .(cotX)'=-1/(sinX)=-(cscX)

9 .(secX)'=tanX secX

10.(cscX)'=-cotX cscX

⑶導數的四則運算法則:

①(u±v)'=u'±v'

②(uv)'=u'v+uv'

③(u/v)'=(u'v-uv')/ v²

④複合函數的導數

[u(v)]'=[u'(v)]*v' (u(v)為複合函數f[g(x)])

複合函數對自變量的導數,等于已知函數對中間變量的導數,乘以中間變量對自變量的導數--稱為鍊式法則。

導數是微積分的基礎,同時也是微積分計算的一個重要的支柱。

重要極限

當 x 趨于0時 sin x=tan x=x

當 x 趨于0時 (1+x)=e

上式等價于 當 x 趨于 正無窮時,(1+1/x)=e

部分證明

(a)'=aIna

b為一個趨于0的量

(f(x+b)-f(x)) / b

=(a-a)/b

=a(a-1)/b

令c=a-1,則c是一個趨于0的量

故b=loga(c+1)

所以上式變為a*c/loga(c+1)

=a*c/(c*loga((c+1)))

=a*c/(c*logae)

=a/logae

=alna

(logaX)'=(1/X)logae=1/(Xlna) (a>0,且a≠1)

b為一個趨于0的量

(f(x+b)-f(x)) / b

=loga(1+b/x)/b

=(b/x)*(loga((1+b/x)))/b

=logae/x

=1/(x*ln a)

表示

用()'表示

求導 - 對數求導法

對數求導的法則

根據隐函數求導的方法,對某一函數先取函數的 自然對數 ,然後在求導。

注:此方法特别适用于幂函數的求導問題。

例題: 已知x>0,求

此題若對其直接求導比較麻煩,我們可以先對其兩邊取自然對數,然後再把它看成 隐函數 進行求導,就比較簡便些。如下

解答: 先兩邊取對數:

把其看成隐函數,再兩邊求導

因為,所以

應用實例

程序應用

matlab求導命令diff調用格式:

diff(函數),求函數的一階導數;

diff(函數,n) 求函數的n階導數(n是具體整數);

diff(函數,變量名),求對變量的偏導數;

diff(函數,變量名,n),求對的n階偏導數;

matlab求雅可比矩陣命令jacobian,調用格式:

jacobian([函數;函數;函數] )給出矩陣:

實例

下面給出的是求函數x^2的導數的例子.

輸入: syms x ;

diff(x^2);

可以得到結果:ans =2*x

分析:

如果一個極限過程你發現分母為零,那就看分子是不是零。

如果分子也是零,或者嘗試一下再化簡,能把分子分母共同的無窮小量給約掉,或用洛必達法則;

如果分子不是零,就意味着這個極限是無窮,也即發散的。

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