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  • 陶哲轩实分析定理10.1.3:导数运算的积法则和商法则

    设$X$是$\mathbf{R}$的子集,$x_0$是$X$的极限点,设$f:X\to\mathbf{R},g:X\to\mathbf{R}$是函数.

     

     

    如果$f$和$g$在$x_0$处可微,则$fg$在$x_0$处也可微,且
      \begin{equation}
        \label{eq:15.12.14}
        (fg)'(x_0)=f'(x_0)g(x_0)+f(x_0)g'(x_0)
      \end{equation}

    证明:
    \begin{align*}
            (fg)'(x_0)&=\lim_{\Delta x\to 0;\Delta x\neq 0}\frac{f(x_0+\Delta x)g(x_0+\Delta x)-f(x_0)g(x_0)}{\Delta x}\\&=\lim_{\Delta x\to 0;\Delta x\neq 0}\frac{f(x_0+\Delta x)g(x_0+\Delta x)-f(x_0)g(x_0+\Delta x)+f(x_0)g(x_0+\Delta x)-f(x_0)g(x_0)}{\Delta x}\\&=\lim_{\Delta x\to 0;\Delta x\neq 0}g(x_0+\Delta x)f'(x_0)+f(x_0)g'(x_0)\\&=f'(x_0)g(x_0)+f(x_0)g'(x_0)
    \end{align*}



    如果$g$在$x_0$处可微,且$g$在$X$上不取零值,则$\frac{1}{g}$在$x_0$处也可微,且
    \begin{equation}
      \label{eq:15.12.29}
      (\frac{1}{g})'(x_0)=-\frac{g'(x_0)}{g^2(x_0)}
    \end{equation}


    证明:
    $$
      (\frac{1}{g})'(x_0)=\lim_{\Delta x\to 0;\Delta x\neq
        0}\frac{\frac{1}{g(x_0+\Delta x)}-\frac{1}{g(x_0)}}{\Delta x}=\lim_{\Delta x\to 0;\Delta x\neq 0}\frac{g(x_0)-g(x_0+\Delta x)}{g(x_0+\Delta x)g(x_0)\Delta x}=-\frac{g'(x_0)}{g^2(x_0)}
    $$

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