導函式

導函式

如果函式f(x)在(a,b)中每一點處都可導,則稱f(x)在(a,b)上可導,則可建立f(x)的導函式,簡稱導數,記為f'(x)如果f(x)在(a,b)內可導,且在區間端點a處的右導數和端點b處的左導數都存在,則稱f(x)在閉區間[a,b]上可導,f'(x)為區間[a,b]上的導函式,簡稱導數。

基本信息

分類

複合函式與其導函式複合函式與其導函式
基本函式的導函式

C'=0(C為常數)
(x^n)'=nx^(n-1)(n∈R)
(sinx)'=cosx
(cosx)'=-sinx
(e^x)'=e^x
(a^x)'=(a^x)*lna(a>0且a≠1)
[logax)]'=1/(x·lna)(a>0且a≠1且x>0)
[lnx]'=1/x
和差積商函式的導函式
[f(x)+g(x)]'=f'(x)+g'(x)
[f(x)-g(x)]'=f'(x)-g'(x)
[f(x)g(x)]'=f'(x)g(x)+f(x)g'(x)
[f(x)/g(x)]'=[f'(x)g(x)-f(x)g'(x)]/[g(x)^2]
複合函式的導函式
設y=u(t),t=v(x),則y'(x)=u'(t)v'(x)=u'[v(x)]v'(x)
例:y=t^2,t=sinx,則y'(x)=2t*cosx=2sinx*cosx=sin2x

一般定義

複合函式與其導函式導函式
函式在點x。的某個鄰域內有定義,當自變數在處取得增量Δx(點仍在該鄰域內)時,相應地函式取得增量Δy;如果Δy與Δx之比當Δx→0時的極限存在,則稱函式在點處可導,並稱這個極限為函式在點x.處的導數。
也可記作f′(x)〡x=x.,或f′(x.)。
若將一點擴展成函式f(x)在其定義域包含的某開區間I內每一個點,那么函式f(x)在開區間內可導,這時對於內每一個確定的,都對應著f(x)的一個確定的導數,如此一來每一個導數就構成了一個新的函式,這個函式稱作原函式f(x)的導函式,記作:y'或者f′(x)。
函式f(x)在它的每一個可導點x。處都對應著一個唯一確定的數值——導數值f′(x),這個對應關係給出了一個定義在f(x)全體可導點的集合上的新函式,稱為函式f(x)的導函式,記為f′(x)。
導函式的定義表達式為:
值得注意的是,導數是一個數,是指函式f(x)在點x0處導函式的函式值。但通常也可以說導函式為導數,其區別僅在於一個點還是連續的點。
幾何意義
1.代表函式上某一點在該點處切線的斜率。
如右圖所示,設P0為曲線上的一個定點,P為曲線上的一個動點。當P沿曲線逐漸趨向於點P0時,並且割線PP0的極限位置P0T存在,則稱P0T為曲線在P0處的切線。
若曲線為一函式y=f(x)的圖像,那么割線PP0的斜率為:
當P0處的切線P0T,即PP0的極限位置存在時,此時,,則P0T的斜率tanα為:
上式與一般定義中的導數定義是完全相同,則f'(x0)=tanα,故導數的幾何意義即曲線y=f(x)在點P0(x0,f(x0))處切線的斜率。

條件

如果一個函式的定義域為全體實數,即函式在上都有定義,那么該函式是不是在定義域上處處可導呢?答案是否定的。函式在定義域中一點可導需要一定的條件是:函式在該點的左右兩側導數都存在且相等。這實際上是按照極限存在的一個充要條件(極限存在它的左右極限存在且相等)推導而來。
例如:f(x)=|x|在x=0處雖連續,但不可導(左導數-1,右導數1)
上式中,後兩個式子可以定義為函式在x0處的左右導數:
左導數:
右導數:

單調性

一般地,設函式y=f(x)在某個區間內有導數,如果在這個區間y'>0,那么函式y=f(x)在這個區間上為增函式:如果在這個區間y'<0,那么函式y=f(x)在這個區間上為減函式;如果在這個區間y'=0,那么函式y=f(x)在這個區間上為常數函式。

導數極值

導函式導函式
一般地,設函式y=f(x)在x=x0及其附近有定義,如果f(x0)的值比x0附近所有各點的函式值都大,我們說f(x0)是函式y=f(x)的一個極大值;如果f(x0)的值比x0附近所有各點的函式值都小,我們說f(x0)是函式y=f(x)的一個極小值。極大值極小值統稱極值
在定義中,取得極值的點稱為極值點,極值點是自變數的值,極值指的是函式值。請注意以下幾點:
1.極值是一個局部概念。由定義,極值只是某個點的函式值與它附近點的函式值比較是最大或最小,並不意味著它在函式的整個的定義域內最大或最小。
2.函式的極值不是唯一的。即一個函式在某區間上或定義域內極大值或極小值可以不止一個。
3.極大值與極小值之間無確定的大小關係。即一個函式的極大值未必大於極小值。
4.函式的極值點一定出現在區間的內部,區間的端點不能成為極值點。而使函式取得最大值、最小值的點可能在區間的內部,也可能在區間的端點。
5.在函式取得極值處,如果曲線有切線的話,則切線是水平的,從而有f'(x)=0。但反過來不一定。如函式y=x3,在x=0處,曲線的切線是水平的,但這點的函式值既不比它附近的點的函式值大,也不比它附近的點的函式值小。 若x0滿足=0,且在x0的兩側f(x)的導數異號,則x0是f(x)的極值點,f(x0)是極值,並且如果在x0兩側滿足“左正右負”,則x0是f(x)的極大值點,f(x0)是極大值;如果在x0兩側滿足“左負右正”,則x0是f(x)的極小值點,f(x0)是極小值。
6.極值與最值得區別:極值是在局部對函式進行比較,最值是在整體區間上對函式值進行比較。

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