借力打力求导数,如果一个函数不好求导,不妨先求它反函数的导数

本篇是上一篇文章

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。

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)。

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。

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。

反函数求导数很简单

求导数的学习里,有一个公式好像不太好记,这就就是反函数的求导公式。这个公式是这样的:

假设一个函数是,则这个函数的反函数的导数是

其实,我们只要理解导数的意义,以及函数与其反函数之间的几何关系,这个公式就很显然了,我们来看一个图。

函数与其反函数的几何关系

一个函数和其反函数的几何关系,是这两个函数关于y=x这条直线对称。图中红色函数曲线和紫色函数曲线是互为反函数关系,其中,蓝色点和绿色点对称,如果蓝色点的坐标为,那么其对应的绿色点的坐标为。关于y=x的对称点,也就是把x坐标和y坐标互换一下。

而在一个函数在某点导数的意义,是函数在该点处切线的斜率。图中蓝色点和绿色点处的切线,显而易见,也是关于y=x对称的,也就是说,蓝色点与绿色点切线的斜率互为倒数

如果这两点理解了,反函数的求导公式就很自然了,因为:

求导公式的左边正是反函数在绿色点处的切线斜率,而公式的右边则是函数在绿色点关于y=x的对称点——蓝色点处的切线斜率的倒数,所以左右是相等的。

当然,图中画的函数曲线只是一个特例,对于其他函数道理也是一样的。

这个公式还是很好记的吧:)

专升本数学导数的十大求导法

1.导数的定义求导数:根据导数的定义求导数,考试一般考的都是在根据导数的定义求某一点的导数。你需要充分的理解导数的定义讲的是什么,熟练掌握如下的导数定义形式:

1)求函数的增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0)

2)求平均变化率

3)取极限,得导数。需要注意的是这里的可以通过任意的形式出现,考试的时候通常不是,而是或者,你要明白他们实质上是一样的。2.导数的基本公式求导数:y=c(c为常数)y\’=O、y=x^ny\’=nx^(n-1);运算法则:加(减)法则[f(x)+g(x)]\’=f(x)\’+g(x)\’。1导数公式1)·y=a^xy\’=a^xInaу=e^х у\’=e^x2).y=logaxy\’=logae/xy=lnxy\’=1/x3).y=sinxy\’=cosx4).y=cosx y\’=-sinx5)y=tanxy\’=1/cos^2×6)y=cotxy=-1/sin^2×3.导数的四则运算法则求导数:四则运算法则就是加减乘除减法法则:(f(x)-g(x))\’=f\'(x)-g\'(x)加法法则:(f(x)+g(x))\’=f\'(x)+g\'(x)乘法法则:(f(x)g(x))\’=f\'(x)g(x)+f(x)g\'(x)除法法则:(g(x)/f(x))\’=(g\'(x)f(x)-f\'(x)g(x))/(f(x))^2

4.反函数求导法则: 即y对x的导数,是x对y导数的倒数。5.复合函数求导法则:f[g(x)]中,设g(x)=u,则f[g(x)]=f(u),从而(公式):f\'[g(x)]=f\'(u)*g\'(x)举个例子f[g(x)]=sin(2x),则设g(x)=2x,令g(x)=2x=u,则f(u)=sin(u)所以f\'[g(x)]=[sin(u)]\’*(2x)\’=2cos(u),再用2x代替 u,得f\'[g(x)]=2cos(2x).以此类推y=[cos(3x)]\’=-3sin(x)y\’={sin(3-x)]\’=-cos(x)6.高阶导数求导法则:①递推法 ②莱布尼兹公式 7.隐函数求导数法则:方程两边同时对x求导,将y看作复合函数的中间变量;从求导后的方程中解出y’

8.取对数求导数法则:适用于幂指型函数或者函数由几个初等函数经过乘除、平方、开方等构成。方法:先方程两边同时取对数,然后利用隐函数求导方法求导即可。9.参数方程求导数法则:1)y=y(0),对参数0求导dy/d0=dy()/d[左式是求导符号,右式是函数]x=x(0),对参数0求导dx/d0=dx(0)/d0[左式是求导符号,右式是函数]2)用dy/d0除以dx/d0,左式得到dy/dx,右式得到一个关于参数0的函数.这样就完成了.10.分段函数求导数法则:特别要注意分段点处左导是否等于右导。以上就是10种求导数的方法,大家可以对着相关试题进行练习巩固。每年专升本考试中,导数的定义,分段函数求导数,导数的基本公式考的还是很多的,上面说的求导方法希望大家能够全部熟练掌握。

今天,你学废了嘛[灵光一闪]

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