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第二章、导数与微分

第一节、导数定义

1f(x)(x=x0)

f(x0)=limxx0f(x)f(x0)xx0=limxx0f(x0+Δx)f(x0)Δx=limh0f(x0+h)f(x0)h

y|x=x0=dydx|x=x0=df(x)dx|x=x0

$\hspace{2em}2、导函数(本质是函数),若f(x)在某个开区间上处处可导,x \in I ,任意一个x都对应着一个导数(极限值) $

f(x)y=dydx=df(x)dx

f(x)=limh0f(x+h)f(x)h

求导数{某个点:极限某个区间:导函数

3

1f(x0)=limh0f(x0+h)f(x0)h

2f(x0)=limh0f(x0+h)f(x0)h

3f+(x0)=limh0f(x0+h)f(x0)h

4f(x)x=x0

4f(x)[a,b]{(a,b)x=ax=b

二、函数可导性与连续性的关系

1

第二节、函数的求导法则

一、四则运算求导法则

11u=u(x)v=v(x)xx

1[u(x)±v(x)]=u(x)±v(x)

2[u(x)v(x)]=u(x)v(x)+u(x)v(x)

3[u(x)v(x)]=u(x)v(x)u(x)v(x)v(x)2

二、反函数的求导法则

12x=f(y)Iyf(y)0y=f1(x)Ix={x|x=f(y),yIy}

[f1(x)]=1f(f(y))dydx=1dxdy

三、复合函数的求导法则

13u=g(x)xy=f(u)u=g(x)y=f(g(x))x

dydx=f(u)g(x)dydx=dydududx

四、常用导数公式

1(C)=0

2(xu)=μxu1

3(sinx)=cosx

4(cosx)=sinx

5(tanx)=sec2x

6(cotx)=csc2x

7(secx)=secxtanx

8(cscx)=cscxcotx

9(ax)=axlna(a>0,a1)

10(ex)=ex

11(logax)=1xlna(a>0,a1)

12(lnx)=1x

13(arcsinx)=11x2

14(arccosx)=11+x2

15(arctanx)=11+x2

16(arccotx)=11+x2

第三节、高阶导数

1

1(y)=y=f(x)=d2ydx2

2(y)=y=f(x)=d3ydx3

3(y)=y(4)=f(4)(x)=d4ydx4

4nyn=fn(x)=dnydxn

2n

1y=1ax+by(n)=(1)nn!an(ax+b)n+1

1y=sinx:y(n)=sin(x+nπ2)

2y=cosx:y(n)=cos(x+nπ2)

1y=1ax+by(n)=(1)nn!an(ax+b)n+1

3

$\hspace{4em}(1)(u \pm v)^{(n)} = u^{(n)} \pm v^{(n)} $

$\hspace{4em}(2)(u \cdot v)^{(n)} = \sum\limits_{k=0}^{n}C_n^k u^{(n-k)} v^{(k)} $

第四节、隐函数及由参数方程所确定的函数的导数 相关变化率

一、隐函数

1

1f(x)y=lnx+1x2

2f(x,y)=0xy31=0y=(1x)13

二、由参数方程所确定的函数的导数

1

{x=φ(t),y=ψ(t)

yx

φ(t)ψ(t)φ(t)ψ(t)

三、相关变化率

x=x(t)y=y(t)xydxdtdydt

第五节、函数的微分

一、微分的定义

1、函数在某点的微分

1y=f(x)x0+ΔxΔy=f(x0+Δx)f(x0)

Δy=AΔx+ο(Δx)

AΔxy=f(x)x0AΔxy=f(x)x0Δx

2、连续、可导、可微

1

2

3

4

f(x)x0

$\hspace{6em}\Delta y = A \Delta x + \omicron(\Delta x) $

f(x0)=limΔx0f(x0+Δx)f(x0)Δx=limΔx0ΔyΔx=limΔx0AΔx+ο(Δx)Δx

=limΔx0A+limΔx0ο(Δx)Δx=A+0=A

f(x)x0

f(x)=limΔx0ΔyΔx=A=A+α,αΔx0

$\hspace{6em}\Rightarrow \Delta y = A \Delta x + \alpha \Delta x \Rightarrow \Delta y = A \Delta x + \omicron(\Delta x) $

$\hspace{6em}y=f(x)在x_0处的微分:dy= A\Delta x =f'(x_0)\Delta x $

f(x0)0limΔx0Δyf(x0)Δx=limΔx0f(x0)Δxf(x0)Δx=1

Δx0Δydy

3、函数的微分

dy=f(x)Δx

y=sinx,dy=f(x)Δx=cosxΔx

y=ex,dy=f(x)Δx=exΔx

Δx=dx

dy=f(x)dxf(x)=dydx,

二、微分的几何意义

1

1线线

2线线

三、微分公式及运算法则

1、基本初等函数的微分公式

导数公式微分公式
(xμ)=μxμ1d(xμ)=μxμ1dx
(sinx)=cosxd(sinx)=cosxdx
(cosx)=sinx$ d(cosx)=-sinxdx$
(tanx)=sec2xd(tanx)=sec2xdx
(cotx)=csc2xd(cotx)=csc2xdx
(secx)=secxtanxd(secx)=secxtanxdx
(cscx)=csccotxd(cscx)=csccotxdx
(ax)=axlnad(ax)=axlnadx
(ex)=exd(ex)=exdx
(logax)=1xlnaa>0a1d(logax)=1xlnadxa>0a1
(lnx)=1xd(lnx)=1xdx
(arcsinx)=11x2d(arcsinx)=11x2dx
(arccosx)=11x2d(arccosx)=11x2dx
(arctanx)=11+x2d(arctanx)=11+x2dx
(arccotx)=11+x2d(arccotx)=11+x2dx

2、运算法则

1

d(u±v)=d(u)±d(v)

d(Cu)=Cd(u)

d(uv)=vd(u)+ud(v)

d(uv)=vd(u)ud(v)v2(v0)

2

dy=f(u)du=f(u)g(x)dx

四、近似计算

1

f(x)f(x0)+f(x0)(xx0)

2

x0=0f(x)f(0)+f(0)x

(1+x)α1+αx

sinxx

tanxx

ex1+x

ln(1+x)x