求导过程主要分为以下五个步骤,结合定义、公式和法则进行计算:
一、导数定义(极限形式)
导数定义为函数在某一点处的瞬时变化率,计算公式为: $$ f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{f(x+h) - f(x)}{h} $$
适用于所有可导函数,是导数的基础定义。
二、基本导数公式
直接使用常见函数的导数公式,包括:
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常数函数:$c' = 0$
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幂函数:$(x^n)' = nx^{n-1}$
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指数函数:$(e^x)' = e^x$
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对数函数:$(\log_a x)' = \frac{1}{x \ln a}$
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三角函数:$(\sin x)' = \cos x$,$(\cos x)' = -\sin x$
(来源:)
三、导数运算法则
通过法则简化复杂函数求导:
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四则运算法则
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加法/减法:$(u \pm v)' = u' \pm v'$
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乘法:$(uv)' = u'v + uv'$
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除法:$\left(\frac{u}{v}\right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2}$
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链式法则
若$y = f(g(x))$,则$y' = f'(g(x)) \cdot g'(x)$。
四、化简与验证
求导后需化简表达式,并通过代入已知值或极限验证结果正确性。
五、示例计算
以$y = \frac{x - \sqrt{x}}{x + \sqrt{x}}$为例:
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分子分母分别求导:
$\left(x - \sqrt{x}\right)' = 1 - \frac{1}{2\sqrt{x}}$,$\left(x + \sqrt{x}\right)' = 1 + \frac{1}{2\sqrt{x}}$
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应用除法法则:
$y' = \frac{\left(1 - \frac{1}{2\sqrt{x}}\right)(x + \sqrt{x}) - \left(1 + \frac{1}{2\sqrt{x}}\right)(x - \sqrt{x})}{(x + \sqrt{x})^2}$
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化简后得到最终结果。