分子分母求导的计算公式主要用于分式函数的导数计算,其核心公式及推导过程如下:
一、分式函数求导公式
对于分式函数 $f(x) = \frac{u(x)}{v(x)}$,其导数公式为: $$ f'(x) = \frac{u'(x)v(x) - u(x)v'(x)}{[v(x)]^2} $$
其中:
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$u(x)$ 和 $v(x)$ 分别是分子和分母的函数;
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$u'(x)$ 和 $v'(x)$ 分别是 $u(x)$ 和 $v(x)$ 的导数。
二、公式推导过程
该公式可通过以下步骤推导得出:
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分子求导 :使用乘积法则对 $u(x)v(x)$ 求导,得到 $u'(x)v(x) + u(x)v'(x)$;
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分母求导 :对 $[v(x)]^2$ 求导,使用链式法则得到 $2v(x)v'(x)$;
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应用商法则 :根据商法则 $\left(\frac{u}{v}\right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2}$,将分子和分母的导数代入,化简后得到最终公式。
三、注意事项
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分母不为零 :若 $v(x) = 0$,则导数不存在,需单独处理;
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常数分母 :若分母为常数(如 $v(x) = c$),则 $v'(x) = 0$,公式简化为 $\frac{u'(x)c}{c^2} = \frac{u'(x)}{c}$。
四、示例计算
以 $f(x) = \frac{x^2}{3x+1}$ 为例:
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求导分子:$(x^2)' = 2x$;
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求导分母:$(3x+1)' = 3$;
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代入公式:$f'(x) = \frac{2x(3x+1) - x^2 \cdot 3}{(3x+1)^2} = \frac{6x^2 + 2x - 3x^2}{(3x+1)^2} = \frac{3x^2 + 2x}{(3x+1)^2}$。
五、补充说明
该公式适用于由基本函数通过四则运算组合而成的分式函数,对于更复杂的复合函数,需先拆分再求导。