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求导公式大全高等数学
【求导公式大全高等数学】在高等数学中,导数是研究函数变化率的重要工具,广泛应用于微积分、物理、工程等领域。掌握常见的求导公式对于学习和应用数学知识至关重要。以下是对常见求导公式的总结,便于查阅与记忆。
一、基本初等函数的导数
| 函数表达式 | 导数 |
| $ f(x) = C $(常数) | $ f'(x) = 0 $ |
| $ f(x) = x^n $(n为实数) | $ f'(x) = nx^{n-1} $ |
| $ f(x) = \sin x $ | $ f'(x) = \cos x $ |
| $ f(x) = \cos x $ | $ f'(x) = -\sin x $ |
| $ f(x) = \tan x $ | $ f'(x) = \sec^2 x $ |
| $ f(x) = \cot x $ | $ f'(x) = -\csc^2 x $ |
| $ f(x) = \sec x $ | $ f'(x) = \sec x \tan x $ |
| $ f(x) = \csc x $ | $ f'(x) = -\csc x \cot x $ |
| $ f(x) = a^x $(a>0, a≠1) | $ f'(x) = a^x \ln a $ |
| $ f(x) = e^x $ | $ f'(x) = e^x $ |
| $ f(x) = \log_a x $(a>0, a≠1) | $ f'(x) = \frac{1}{x \ln a} $ |
| $ f(x) = \ln x $ | $ f'(x) = \frac{1}{x} $ |
二、导数的运算法则
| 运算法则 | 表达式 |
| 常数倍法则 | $ [Cf(x)]' = C f'(x) $ |
| 加法法则 | $ [f(x) + g(x)]' = f'(x) + g'(x) $ |
| 减法法则 | $ [f(x) - g(x)]' = f'(x) - g'(x) $ |
| 乘积法则 | $ [f(x)g(x)]' = f'(x)g(x) + f(x)g'(x) $ |
| 商数法则 | $ \left[ \frac{f(x)}{g(x)} \right]' = \frac{f'(x)g(x) - f(x)g'(x)}{[g(x)]^2} $($ g(x) \neq 0 $) |
| 链式法则 | $ [f(g(x))]' = f'(g(x)) \cdot g'(x) $ |
三、高阶导数与隐函数求导
- 高阶导数:对函数连续求导多次,如:
- $ y'' = \frac{d^2y}{dx^2} $
- $ y''' = \frac{d^3y}{dx^3} $
- 隐函数求导:若 $ F(x, y) = 0 $,则:
$$
\frac{dy}{dx} = -\frac{\frac{\partial F}{\partial x}}{\frac{\partial F}{\partial y}}
$$
四、反函数的导数
设 $ y = f(x) $ 的反函数为 $ x = f^{-1}(y) $,则:
$$
\frac{dx}{dy} = \frac{1}{\frac{dy}{dx}} \quad \text{(当 } \frac{dy}{dx} \neq 0 \text{)}
$$
五、常用复合函数导数示例
| 复合函数 | 导数 |
| $ f(x) = \sin(2x) $ | $ f'(x) = 2\cos(2x) $ |
| $ f(x) = \ln(3x+1) $ | $ f'(x) = \frac{3}{3x+1} $ |
| $ f(x) = e^{x^2} $ | $ f'(x) = 2x e^{x^2} $ |
| $ f(x) = \arcsin(x) $ | $ f'(x) = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} $ |
| $ f(x) = \arctan(x) $ | $ f'(x) = \frac{1}{1 + x^2} $ |
六、小结
导数是高等数学的核心内容之一,熟练掌握各类函数的求导规则,不仅能提高解题效率,还能加深对函数性质的理解。通过不断练习和应用,可以更灵活地运用这些公式解决实际问题。建议在学习过程中结合图形理解导数的意义,并多做相关练习以巩固知识。
注:本文内容基于高等数学教材整理,适用于大学阶段数学课程学习或复习参考。
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