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导数的基本公式推导


导数的基本公式推导

主要推导了人教版A版数学选择性必修二上直接给出的基本的导数公式

本文写于作者初三暑假,更新于高一暑假

可能含有很多不足,如果您方便的话可以联系我修改 awa

大概率会在高二暑假再更新一次吧


一、导数的四则运算法则

设 $f(x),~g(x)$ 均为可导函数

命题:${[f(x) \pm g(x)]}^{\prime} = f^{\prime}(x) \pm g^{\prime}(x)$

证明


命题:$[f(x)g(x)]^{\prime}=f^{\prime}(x)g(x)+f(x)g^{\prime}(x)$

证明


命题:$\left[\dfrac{f(x)}{g(x)}\right]^{\prime} = \dfrac{f^{\prime}(x)g(x)-f(x)g^{\prime}(x)}{\left[g(x)\right]^2}$

证明


二、复合函数的求导法则(链式法则)

命题:设函数 $y=f(u)$ 在 $u=g(x)$ 处可导,而 $u=g(x)$ 在 $x$ 处可导,

则函数 $y=f(g(x))$ 在 $x$ 处可导,且

证明

因为 $u=g(x)$ 在 $x$ 处可导,所以它在这一点也是连续的

也就是 $\Delta u \to 0$ 当 $\Delta x \to 0$ ,故


三、基本初等函数的导数公式

命题:若 $f(x)=x^a(a\in \mathbb{N})$ ,则 $f^{\prime}(x) = a x^{a-1}$

证明

可以推广到 $a\in \mathbb{R}$ 的情况,即

命题:若 $f(x)=x^a(a\in \mathbb{R})$ ,则 $f^{\prime}(x) = a x^{a-1}$

证明

令 $t=(1+\frac{\Delta x}{x})^a-1$ ,则


命题:若 $f(x)=\sin x$ ,则 $f^{\prime}(x)=\cos x$

证明


命题:若 $f(x)=\cos x$ ,则 $f^{\prime}(x) = -\sin x$

证明


命题:若 $f(x)=a^x (a>0,\,\texttt{且}\,a \ne 1)$ ,则 $f^{\prime}(x)=a^x\ln a$

证明

令 $t=a^{\Delta x}-1$ ,则$\Delta x = \log_a(t+1)$

则原极限可化为

特别地,当 $a=e$ 时,即 $f(x)=e^x$ ,有 $f^{\prime}(x)=e^x$


命题:若 $f(x)=\log_ax(a>0,\,\texttt{且}\,a \ne 1)$ ,则 $f^{\prime}(x) = \dfrac{1}{x\ln a}$

证明

令 $t=\dfrac{\Delta x}{x}$ ,则 $\dfrac{1}{\Delta x} = \dfrac{1}{tx}$

$\therefore$ 原极限可化为

特别地,当 $a=e$ 时,即 $f(x)=\ln x$ ,有 $f^{\prime}(x)=\dfrac{1}{x}$


命题:若 $f(x)=\varphi ( \varphi \texttt{为常数})$ ,则 $f^{\prime}(x)=0$

证明


参考文献

[1] 复合函数的导数(链式法则)

[2] 基本初等函数的导数


文章作者: q779
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