求導

求導

求導是數學計算中的一個計算方法,導數定義為:當自變數的增量趨於零時,因變數的增量與自變數的增量之商的極限。在一個函式存在導數時,稱這個函式可導或者可微分。可導的函式一定連續。不連續的函式一定不可導。 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,即對函式進行求導,用f'(x)表示。

基本信息

基本方法

方法

求導基本格式求導基本格式

⑴求函式y=f(x)在x處導數的步驟:

① 求函式的增量Δy=f(x+Δx)-f(x)

② 求平均變化率

③ 取極限,得導數。

⑵基本初等函式的導數公式:

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)

特別地,(e)'=e

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

特別地,(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')/ v

④複合函式的導數

[u(v)]'=[u'(v)]*v',(u(v)為複合函式f[g(x)])

複合函式對自變數的導數,等於已知函式對中間變數的導數,乘以中間變數對自變數的導數--稱為鏈式法則。

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 趨於0時 sin x=tan x=x

當 x 趨於0時 (1+x)=e

上式等價於 當 x 趨於正無窮時,(1+1/x)=e

部分證明

(a)'=aIna

b為一個趨於0的量

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

=(a-a)/b

=a(a-1)/b

令c=a-1,則c是一個趨於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為一個趨於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)

註明

不是所有的函式都可以求導!可導的函式一定連續,但連續的函式不一定可導!比如y=|x|在y=0處不可導。

表示

用()'表示

套用實例

程式套用

diff(函式),求函式的一階導數;

diff(函式,n),求函式的n階導數(n是具體整數);

diff(函式,變數名),求對變數的偏導數;

diff(函式,變數名,n),求對的n階偏導數;

matlab求雅可比矩陣命令jacobian,調用格式:

jacobian([函式;函式;函式],[])給出矩陣:

實例

下面給出的是求函式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,就意味著這個極限是無窮,也即發散的。

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