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  • 【笔记】一元函数微分学

    导数

    可导性判定

    1. $f(x)$在$x_0$可导的充分条件为:$f(x)$在$x_0$左右可导并有 $f'_-(x)=f'_+(x)$
    2. 可导一定连续,连续不一定可导

    链式法则求导

    设$y=f(x)$,则$f'(t)=frac{{ m d}y}{{ m d}x}=frac{{ m d}y}{{ m d}t}frac{{ m d}t}{{ m d}x}$

    常用于复杂的复合函数求导


    $eg.1求(a^x)'$
    $ax=e{xlna} ightarrow 令u=xlna Rightarrow$
    $$
    frac{{ m d}a^x}{{ m d}x}=frac{{ m d}e^u}{{ m d}u}frac{{ m d}u}{{ m d}x}=eulna=axlna
    $$


    $eg.2设y=sinsqrt{x^2+x+1},求y'$
    $设u=x^2+x+1,v=sqrt{u},由链式法则Rightarrow $
    $$frac{{ m d}y}{{ m d}x}=frac{{ m d}y}{{ m d}v}frac{{ m d}v}{{ m d}u}frac{{ m d}u}{{ m d}x}=cosvfrac{1}{2sqrt{u}}(2x+1)=frac{2x+1}{2sqrt{x2+x+1}}cossqrt{x2+x+1}$$


    对数求导

    $y=f(x) ightarrow lny=lnf(x) ightarrow (lny)'=(lnf(x))'Rightarrow$
    $y'frac{1}{y}=(lnf(x))'Rightarrow y'=y(lnf(x))'$

    $eg.3设y=sqrt[3]{frac{x2(x-1)(x-2)}{(x+1)(x+3)2}},求y'$
    $egin{aligned}
    y' & =y(lnfrac{x2(x-1)(x-2)}{(x+1)(x+3)2})' \
    & = y(frac{2}{3}lnx+frac{1}{3}ln(x-1)+frac{1}{3}ln(x+2)-frac{1}{3}ln(x+1)-frac{2}{3}ln(x+3))' \
    & = sqrt[3]{frac{x2(x-1)(x-2)}{(x+1)(x+3)2}}(frac{2}{3(x^2+1)}+frac{2}{x(x+3)}+frac{1}{3(x+2)}) \
    end{aligned}
    $

    对数求导用于函数中同时包含幂函数、乘法、除法的复杂复合函数

    反函数求导

    $由链式法则可得:frac{{ m d}y}{{ m d}x}=frac{1}{frac{{ m d}x}{{ m d}y}}$
    $eg.4设x=arcsiny,求x'$
    $x=arcsiny ightarrow y=sinxRightarrow $
    $$
    frac{{ m d}x}{{ m d}y} = frac{1}{frac{{ m d}y}{{ m d}x}} = frac{1}{frac{{ m d}sinx}{{ m d}x}} = frac{1}{cosx} = frac{1}{sqrt{1-sin2x}}=frac{1}{sqrt{1-y2}}
    $$


    幂指函数求导

    先将底化为常数,再对指数进行求导

    $eg.5设y=x^x求y'$
    $y'=(e{xlnx})'=(xlnx)'e{xlnx}=(lnx+1)x^x$


    高阶导数

    $(sinx)^{(n)}=sin(frac{npi}{2}+x)$
    $(cosx)^{(n)}=cos(frac{npi}{2}+x)$
    $ln(1+x){(n)}=frac{(-1){n-1}(n-1)!}{(1+x)^n}$
    $sin(ax+b){(n)}=ansin(ax+b+frac{npi}{2})$
    $(e{ax+b}){(n)}=ane{ax+b}$
    $[u(x)v(x)]{(n)}=sum_{k=0}{n}C_{n}{k}u{(k)}v^{(n-k)}$


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