以下是常见的高阶导数公式大全,综合多个权威来源整理而成,共包含24个核心公式及应用说明:
一、基本初等函数的高阶导数
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常数函数:$(c)'=0$,$(c^{(n)})=0$($n\geq1$)
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幂函数:$(x^n)'=nx^{n-1}$,$(x^n)^{(n)}=n!$,$(x^n)^{(m)}=0$($m>n$)
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指数函数:
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$(a^x)'=a^x\ln a$,$(a^x)^{(n)}=a^x(\ln a)^n$
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$(e^x)'=e^x$,$(e^x)^{(n)}=e^x$
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对数函数:
- $(\log_a x)'=\frac{1}{x\ln a}$,$(\ln x)'=\frac{1}{x}$
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三角函数:
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$(\sin x)'=\cos x$,$(\cos x)'=-\sin x$,$(\sin x)^{(n)}=\sin(x+n\frac{\pi}{2})$,$(\cos x)^{(n)}=\cos(x+n\frac{\pi}{2})$
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$(\tan x)'=\sec^2 x$,$(\cot x)'=-\csc^2 x$
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反三角函数:
- $(\arcsin x)'=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}$,$(\arccos x)'=-\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}$,$(\arctan x)'=\frac{1}{1+x^2}$
二、导数的运算法则(适用于低阶导数计算)
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四则运算法则:
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$(u\pm v)'=u'\pm v'$
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$(uv)'=u'v+uv'$
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$(\frac{u}{v})'=\frac{u'v-uv'}{v^2}$
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链式法则:
- $(f(g(x)))'=f'(g(x))g'(x)$
三、高阶导数的特殊公式
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莱布尼茨公式(乘积法则):
- $(uv)^{(n)}=\sum_{k=0}^n C_n^k u^{(n-k)}v^{(k)}$
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高阶导数的分部积分法:
- $\int u^{(n)}v'dx=u^{(n-1)}v-\int u^{(n-1)}v''dx$
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泰勒公式(展开式):
- $f(x)=\sum_{n=0}^{\infty}\frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x-a)^n$,通过求导可得到高阶导数
四、补充说明
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多变量函数的高阶偏导数需使用链式法则和偏导数的加法公式
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复变函数的高阶导数涉及柯西-黎曼方程等特殊理论
注:实际应用中,泰勒公式和莱布尼茨公式是解决高阶导数计算问题的重要工具,建议结合具体问题灵活运用。