3.3 常用求导公式
3.3.1幂函数的导函数
我们首先根据导函数的定义来推出f(x)=x2的导函数。
f′(x)=lim△x→0△xf(x+△x)−f(x)=lim△x→0△x(x+△x)2−x2
=lim△x→0△xx2+2x△x+△x2−x2
=lim△x→0△x2x△x+△x2
=2x+lim△x→0△x
=2x
接下来我们推导一下f(x)=xn的导函数。
二项式定理
(a+b)n=∑k=0nCnkan−kbk
首先复习一下二项式定理,n个(a+b)相乘,实际展开式中的每一项都是n个数的乘积。n个数里要么是a,要么是b。n个数里有k个a,n-k个b的概率就为Cnk
接下来我们进行幂函数的导函数推导:
f′(x)=lim△x→0△xf(x+△x)−f(x)=lim△x→0△x(x+△x)n−xn
对于(x+△x)n部分利用二项式定理展开:
(x+△x)n=xn+nxn−1△x+2n(n−1)xn−2△x2+⋅⋅⋅+△xn
将展开式带入幂函数求导极限式中有:
f′(x)=lim△x→0△xnxn−1△x+2n(n−1)xn−2△x2+⋅⋅⋅+△xn
f′(x)=lim△x→0nxn−1+(n−1)xn−2△x+⋅⋅⋅+△xn−1
f′(x)=nxn−1
所以最终得到f(x)=xn的导函数为nxn−1
3.3.2 常见函数的导函数
毕竟我们这个不是高数课,就不一一推导每种常见函数的导函数了。这里给出公式,都是必须记住的。
常数求导
如果f(x)=C,C为常数,则:f′(x)=0。导数描述的是因变量针对自变量而言在某一点的变化率,函数值为常数,变化率一直为0。
幂函数求导
如果f(x)=xn,其中n为实数,则f′(x)=nxn−1
指数函数求导
如果f(x)=ax,其中(a>0;a=1), 则f′(x)=axlna
特别的如果f(x)=ex,则f′(x)=ex (导函数和原函数相同)
对数函数求导
如果f(x)=logax,其中(a>0;a=1),则f′(x)=xlna1
特别的,如果f(x)=lnx,则f′(x)=x1
三角函数求导
如果f(x)=sinx,则f′(x)=cosx
如果f(x)=cosx,则f′(x)=−sinx