导数回顾

2024/08/14

导数回顾

基础导数公式

  1. 常数函数的导数: 如果f(x) = c (c为常数),则 f’(x) = 0。
  2. 线性函数的导数: 对于一次函数f(x) = ax + b (a, b为常数),其导数为f’(x) = a。
  3. 幂函数的导数: 如果f(x) = x^n (n为实数),则f’(x) = n*x^(n-1)。
  4. 指数函数的导数: 若f(x) = e^x,则f’(x) = e^x。
  5. 对数函数的导数: 若f(x) = ln x (自然对数),则f’(x) = 1/x (x ≠ 0)。
  6. 三角函数的导数:
    若f(x) = sin(x),则f'(x) = cos(x)。
    若f(x) = cos(x),则f'(x) = -sin(x)。
    若f(x) = tan(x),则f'(x) = sec^2(x)。
    
  7. 复合函数的导数: 若有函数y = f(g(x)),则根据链式法则,y’ = f’(g(x)) * g’(x)。

运算法则

  1. 常数倍法则:(kf(x))’ = kf’(x),其中 k 是常数。
  2. 线性组合法则(加法法则):(f(x) ± g(x))’ = f’(x) ± g’(x)。
  3. 乘积法则:(f(x) * g(x))’ = f’(x) * g(x) + f(x) * g’(x)。
  4. 商法则(或 quotient rule):如果 g(x) ≠ 0,则 [(f(x)) / g(x)]’ = [f’(x) * g(x) - f(x) * g’(x)] / [g(x)]^2
  5. 链式法则:若y = f(g(x)),则 y’ = f’(g(x)) * g’(x)。

如何求极值点

  1. 求导: 首先计算函数 f(x) 的导数,记作 f’(x)。
  2. 确定临界点: 寻找导数为零的点或导数不存在(即函数未定义)的点,这些点称为临界点,因为在这点函数的斜率变化或者无法定义斜率。
  3. 判断临界点两侧导数符号: 对每个临界点 xk,检查其左右两侧导数 f’(x) 的符号变化。 如果左侧导数为正,右侧导数为负(或反之),则该点可能是极大值点;如果左侧导数和右侧导数均为负(或均为正),那么该点可能不是极值点。
  4. 运用二阶导数测试: 为了确认临界点是否为极值点,并且进一步区分是极大值还是极小值,可以使用二阶导数(f’‘(x))进行检验:
    • 如果 f’(x0) = 0 并且 f’‘(x0) > 0,则 x0 是函数 f(x) 的局部极小值点。
    • 如果 f’(x0) = 0 并且 f’‘(x0) < 0,则 x0 是函数 f(x) 的局部极大值点。
    • 如果 f’‘(x0) = 0,二阶导数测试不充分,需要考虑更高阶导数或者使用其他方法判断。

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