【高数学习笔记】2.一元函数微分学
文章目录
- 一、连续、可导
- 二、f(x^2^),f(u),f(φ(x))的区别
- 三、微分dx和dy
- 四、求导流程总结(最重要)
- 一阶求导
- 1.反函数求导法则
- 2.隐函数求导法则
- 3.对数求导法
- 4.参数方程求导法
- 5.分段函数求导法
- 6.利用有关导数的重要结论
- 高阶导数
- 1.直接法:一直往下导就行
- 2.间接法:高阶导数四则运算法则和常用高阶导数公式
- 五、求微分流程总结
- 六、函数与导函数有界性关系
- 七、判断极值和拐点的流程
一、连续、可导
- 只有在某点处连续的时候,该点的极限才等于该点的值
二、f(x2),f(u),f(φ(x))的区别
在φ(x)=x2下, f(x2),f(u),f(φ(x))的区别
- 在做这种题的时候脑子里经常会有一个声音:“把xxx当做整体来看待”,到底如何严格定义这句话呢?
- 首先,f(□\Box□)表示一个“函数”,函数由自变量,因变量和映射关系构成,在这种写法下,只能看出映射关系,而看不出自变量和因变量是什么。举个例子y=f(x2),映射关系为f是毫无疑问的,但是自变量到底是x还是x2?,答案是不知道,因为仅凭y=f(x2)这个式子是无法知道自变量和因变量到底是什么的,必须额外说明,如“自变量为x”或“自变量为x2”,平时没有额外说明是因为省略了。
- 还是以y=f(x2)为例,什么叫做“把x2当做整体来看待”?其实这里有两种解释的方法:
- 第一种是仅把x2当做整体参与映射,但是自变量依然是x,这时f(x2)和f(φ(x))表示的意义相同;
- 第二种是既把x2当做整体参与映射,并认为自变量是x2,这时f(x2)就和f(u)表示的意义相同;
- 为什么要强调自变量是什么呢?其实是要引出一个重要的结论:求导一定是指对“自变量”求导!并且f’(□\Box□)的写法是将□\Box□当做自变量来求导,也即第二种理解方式。但是[f(□\Box□)]'则表示的是把x当做自变量求导,也即第一种理解。下面依然以y=f(x2)举例说明:
- y’=[f(x2)]‘=f’(x2)·2x
- 另外,形如f’(x2)的导函数是算不出来的,只能通过代值来确定某一点处的导数值
三、微分dx和dy
- 在求导的时候,y和x的地位是不一样的,要时刻谨记“y是x的函数”,但是在求微分的时候,x和y的运算规则是相同的
四、求导流程总结(最重要)
能求导的前提是连续,导数的定义是基于极限的
求导的基本法则是:基本初等函数的导数公式、四则运算求导法则和复合函数求导法则。其中基本初等函数的导数公式则是根据导数的定义推出来的定理,因此导数的定义非常非常重要,两种定义时等价的,但表达侧重点不同
求导的常用技巧有:反函数求导法则、隐函数求导法、对数求导法、参数方程求导法、分段函数求导法、根据奇偶性和周期性求导数
求导又可分为求导数(具体到某一点)和求导函数(求区间上的一般规律),一般情况下无论要求的是导数还是导函数,都可以按照“求出导函数->如果需要的话代入值得到具体导数”的流程来,上述的方法里除了两个例外,其余都是先求导函数在求导数的。这两个例外分别是:利用定义求导和利用奇偶性和周期性求导数
利用定义求导既可以做到求导数,也可以做到求导函数,是求导的根本依据.
下面详述各个求导技巧的使用场景和注意事项:
一阶求导
1.反函数求导法则
- 使用场景:函数本身的导函数因为种种原因难以求得,但是其反函数的导函数比较易得
- 使用方法:若y=f(x)y=f(x)y=f(x),则x=φ(y)x=\varphi(y)x=φ(y),那么f′(x)=1φ′(y)f'(x)=\frac{1}{\varphi'(y)}f′(x)=φ′(y)1
- 注意事项:求反函数的导数时候势必会涉及到“对y求导”这一比较陌生的问题,这时候需要注意把y当成自变量来看待,并且在求完导数以后才去把式子中的y根据映射关系替换为f(x),在如何看待y上,显然反函数求导和后面的隐函数求导有重要区别
2.隐函数求导法则
- 使用场景:y=y(x)的表达式未知,仅仅知道y=y(x)由方程F(x,y)=0所确定。用人话说就是:没有也无法把y单独抽出放到左边
- 使用方法:左右分别求导,求完后把y’单独整理到左边
- 注意事项:时刻谨记y是x的函数,这与反函数求导法是不同的
3.对数求导法
- 使用场景:当出现难以处理的幂指数形式时
- 使用方法:两边取对数,不用考虑定义域问题,之后再按照其他方法求导
- 注意事项:对数求导法本质上是一种对式子的处理和变形,之后还需要搭配其他方法求导
4.参数方程求导法
- 使用场景:y=y(x)由参数方程确定
- 使用方法:y′(x)=y′(t)x′(t)y'(x)=\frac{y'(t)}{x'(t)}y′(x)=x′(t)y′(t)
- 注意事项:无
5.分段函数求导法
- 使用场景:对于分段函数求导
- 使用方法:区间内用常规方法,分段点处用导数定义来求
- 注意事项:分段点处只能用导数定义来求
6.利用有关导数的重要结论
- 可导的偶函数的导数是奇函数
- 可导的奇函数的导数是偶函数
- 可导的周期函数的导数仍是周期函数,且周期不变
高阶导数
1.直接法:一直往下导就行
2.间接法:高阶导数四则运算法则和常用高阶导数公式
五、求微分流程总结
六、函数与导函数有界性关系
- 在有限区间上,f(x)有界⇒f′(x)有界f(x)有界\Rightarrow f'(x)有界f(x)有界⇒f′(x)有界,但f′(x)有界⇏f(x)有界f'(x)有界\nRightarrow f(x)有界f′(x)有界⇏f(x)有界
- 在无穷区间上,二者没有绝对关系
七、判断极值和拐点的流程
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