微分乘法律

d/dx[(x+1)(x-1)^7] d/dx[(mx+n d/dx[(mx+n

概述

當我們需要求出(x+1)(x-1)的導數時,我們可以將其展開成為x^2-1,然後進行微分,得出2x。但是當我們遇到(x+1)(x-1)^7這種式子的時候,將其展開極為繁瑣,而連鎖律也不能直接使用,這時我們就需要乘法律拆分這個式子,然後才能對其求導。
乘法律的基本公式為:d/dx(uv)=u(dv/dx)+v(du/dx)

乘法律的推導

假設u和v都是自變數為x的函式:
y=uv
y+δy=(u+δu)(v+δv)
y+δy=uv+uδv+vδu+δuδv (展開)
δy=uδv+vδu+δuδv (y=uv)
δy/δx=u(δv/δx)+v(δu/δx)+(δuδv)/δx (兩邊除以δx)
limδx→0 δy/δx=u(limδx→0 δv/δx)+v(limδx→0 δu/δx)+limδx→0 δuδv/δx (加上極限)
dy/dx=u(dv/dx)+v(du/dx)+(limδx→0 δu/δx)×(limδx→0 δv)
dy/dx=u(dv/dx)+v(du/dx)+(du/dx)×0 (當δx→0時,δv→0)
dy/dx=u(dv/dx)+v(du/dx)
最後得出乘法律:
d/dx(uv)=u(dv/dx)+v(du/dx)
我們用乘法律對(x+1)(x-1)^7求導:
d/dx[(x+1)(x-1)^7]
=(x+1)d/dx[(x-1)^7]+[(x-1)^7]d/dx(x+1) (乘法律)
=(x+1)[7(x-1)^6]+(x-1)[(x-1)^6] (連鎖律)
=(7x+7)[(x-1)^6]+(x-1)[(x-1)^6]
=(7x+7+x-1)[(x-1)^6]
=(8x+6)(x-1)^6

乘法律的套用

[(mx+n)^a][(px+q)^b]的導數在微分(x+1)(x-1)^7時,我們需要進行繁瑣的因式分解,我們可以總結出一個公式,以解決類似的問題。
假設a、b、m、n、p和q都是常數:
d/dx[(mx+n)^a][(px+q)^b]
=[(mx+n)^a]d/dx[(px+q)^b]+[(px+q)^b]d/dx[(mx+n)^a] (乘法律)
=[(mx+n)^a][bp(px+q)^(b-1)]+[(px+q)^b][am(mx+n)^(a-1)] (連鎖律)
=bp[(mx+n)^a][(px+q)^(b-1)+am[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^b]
=bp(mx+n)[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]+am(px+q)[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
=(bpmx+bpn)[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]+(ampx+amq)[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
=(bpmx+ampx+bpn+amq)[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
=[(a+b)mpx+(amq+bnp)][(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
得出公式:
d/dx[(mx+n)^a][(px+q)^b]=[(a+b)mpx+(amq+bnp)][(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
這個公式可以用來對形如[(mx+n)^a][(px+q)^b]的式子求導。

u√v的導數

有時我們會接觸u√v類型的式子,我們試著對它求導:
d/dx(u√v)
=u(d/dx√v)+√v[d/dx(u)] (乘法律)
=u(dv/dx)/(2√v)+(√v)(du/dx)
=(u/2)(dv/dx)/(√v)+v(du/dx)/(√v)
=[(u/2)(dv/dx)+v(du/dx)]/(√v)
得出公式:
d/dx(u√v)=[(u/2)(dv/dx)+v(du/dx)]/(√v)

AY的導數

假設y是自變數為x的函式且a為常數,我們來嘗試對ay求導。
=d/dx(ay)
=a(dy/dx)+y[d/dx(a)] (乘法律)
=a(dy/dx) (d/dx(a)=0)
從結果得出公式:
d/dx(ay)=a(dy/dx)

所有乘法律公式

d/dx(uv)=u(dv/dx)+v(du/dx)
d/dx[(mx+n)^a][(px+q)^b]=[(a+b)mpx+(amq+bnp)][(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
d/dx(u√v)=[(u/2)(dv/dx)+v(du/dx)]/(√v)
d/dx(ay)=a(dy/dx)

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