关于隐函数求导法与对数求导法的探讨

2111型Q:!!

科技教育

SClENCE&TECHNOL00Y1NFORMAT{0卜

关于隐函数求导法与对数求导法的探讨

蒋燕

(重庆建筑工程职业学院

重庆

400039)

摘要:介绍了蘑函数求导法.对敦求导法及其在求解过程中帝来的方便。特别对于对数求导法在使用过程中学生提出的疑惑做出了解释。

穗函数求导法对蔹求导法关键词:幂指函数

文献标识码:A文章编号:1672—379l(20儿)ol(b)一016l—02中图分类号:G7l2

在对函数),=厂(x)求导的过程中,对于一般类型的函数(比较简单的显函数)只需要用基本导数公式和求导法则就可以将其导数求出,且在使用求导法则时,能转化成和差求导的,就不用积商的求导法则,和差的求导比积商求导容易,积的求导又比商的求导

Ⅳ(x1,、…1

容易。有时候可利用),2jj2ⅣlxJV【工)变形,把商变成积,再用复

’、^,

,,rr、

合函数求导法,或则把),=≥羔变形为∥O)=“O),再用隐函数求7r,

1一,、

导法去计算。而对于形如y=}“(z)l7、…的幂指函数或者由多次乘

除运算和乘方、开方所得的函数的求导,则常利用对数求导法。1隐函数求导法

隐函数F(工,y)=o的求导方法如下。

(1)方程两边对z求导数,视y为工的函数,遇上y变成y,遇

上),的函数,先对y求导,再乘以/。

(2)解出/。

为了清楚说明这个问题,请看下面例题:

例1.求隐函数删一矿+一=0的导数。

解:(1)方程两边对x求导y+∥一矿+矿/=o。

(2)解出/,有/=壬_上。

这是对于隐函数求导法的直接应用,而这种方法有时也可以用在一些求解显函数导数的时候,使得求解简单。

例2.设函数y:竺二三掣,当x:√j时,取得极小值o,例2.设函数y=———r■一,当x=√3时,取得极小值o,

r。上l

求口和6。

解法一12J:

解:函数在定义域有:

一6工2+2f口一6一11工+6

2———i彳i酽二—一・(直接使用求导法则)

因为函数在工=√;时取得极值,所以:y’(√j)=o

即:2(口一6一1)√3一12=o(1)

又y(√3)=o,所以:3盯+“3+6+1=o(2)解方程(1)(2)得:口=一√3、6=一1—3√3。

解:将原显函数_y=竺掣

解法二:(加入隐函数求导)

化为隐函数_)’(x2+1)=饿2+6x+6+l。(把商求导化为积求导,

使得求导更为简单,又为之后的代值计算带来方便)

方程两边同时对x求导:y’(x2+1)+y・2J=2似+6(1)

因为函数在x=√i时取得极值,所以:),’(√互)=o,.,,(√3)=o代入(1)得:o=2√3口+6j口=-√3

又y(√3)=0,

所以:3口+6√3+6+1=oj0√3+6√3+6+l=oj6=一1一√3

万方数据

从上题的两种解法中我们可以看出,第二种解法从计算的角度来看比第一种简单,这是因为化为隐函数求导以后,得到一个只含有口的方程,只需要解方程而不是解第一种解法里面的方程组。2对数求导法

对数求导法的具体步骤如下。

(1)对函数两边同时取对数(一般取自然对数,运算简单),将其

转化为隐函数。

(2)利用隐函数的求导法求导数。同样的,我们来看下面的例子:

例3.求函数y=r,@>0)的导数【lJo

解方,则:/=z。(111z+1)

解:两边同时取对数:

lIly=圭[坼一1)籼(川)山(一)山(川)]

方程两边对x求导得:手=三(击+刍一击一击)

从上面这两道例题可以看出对数求导法的优点如下。

叭y’=圭孺皓+圭一击一击]

(1)当函数是幂指函数时,利用直接求导是不太可能的,但是通

过取对数可其转化成初等函数的形式,利用公式求出。

(2)当函数中有多次乘除运算和乘方,开方通过去对数转化为

和差的形式,求导起来简单。

但是同时有同学提出这样的问题:在对于y=厂(算)求取对数时有一个必要的条件是y=,(工)>o。例3中的显然是llly,lIlx@>o)符合

条件的,而例4中的解答里面ln(z—1),m(工一2)血(x一3),lIl(x一4)要有意义的话其定义域应该为(4'枷),这和其原函数y2

』(工一1)(z一2)

、『(j一3)(J一4)

的定义域(一,1卜J【2,3)u(4,佃)显然是不符的,也就是说,按原函

lIlIyl={(1ll卜一lI+lIllx一2l—lIl卜一3I—hk一4I),我们知道:

chIy。’={。h。一y;二≥苎。,:专,;::

科技资讯Sc『ENcE&TEcHNOLOOY

INFORMATION

16l

科技教育

l勰匝圆

lNFoRMATjo~UU二玉冒■■

弘。=,4’群+∥”《屯+3∥升屯露+厂屯蛾+/饥屯)+厂’红霞+傀(8)

:,一,《+6,,,《丸+4.,饥蛾+3厂磙+/k

厂{4’+,“=o,

设,=疗IlI(钟,

红+九=O,

根据方程得出c=一旷。

将(10)和(13)代入方程(5),可得:

(14)

令最高幂次项彰的系数为零,可得常微分方程:

(9)

剐,,=;,厂,4=笋,厂=尹,厂=笋,厂舢=等,

6一

刀4

这个方程的解:

由(14)得七,c的值:

吣力=鬻,

啦’f)=,瓴=孚,

七={,c=一言。

recurrence

(15)

≯4’

(16)

,=刮61II(≯)。

(10)

把(16)代入方程(15),获得方程的精确孤立波解:

第三,将厂(妒)的各阶导数的非线性项,用,(≯)的较高阶的导数来代替,再将,(们的各阶导数项分别合并在一起,并令其系数为零,而得烈x,r)的各次齐次型的超定偏微分方程组。因为:

础力=莩sec讯}札

参考文献

【l】N.J.Zabusky,M.D.Kmskal.InteractionofsolitonS

collisiomessplasmaandthe

of

in

产等∥=笋,厂,4=笋,

厂=等,广=等,

所以这方程的解还满足:

(,,)4=“,“’.

把(6),(7),(8)代入方程(2)的左端,利用(10),(11)得:

(11)

imtialstates【J】.

Phys.Rev.Lett.,15(1965):240~243.

【2】A.Ha9egawa。F.Tappert.TranSD[1i鼹ionofStatiomryNonlin一

∞ropticalpul9esindisperSivedie】ectricfibe瞒.I.AnomalousDispersion【J】.Appl.Phys.Lett.,23(1973):142~144.

=,舯霹+∥”(露东+屯霞)+4傀嚷+置,’曼+/。;‰+/獗力+.,沈+广群

=—5,H’彩+6。,”9;丸+厂,(霞谚+4●t纯+3髭)+,,(・l。+九)

得的各次齐次型的超定偏微分方程组:

“f+“4+够m

【3】王明亮,等.齐次平衡原则及其应用fJ】.兰州大学学报,1999.【4】楼森岳,等.非线性数学物理方程[M】.北京:科学出版社,2006.【5】李志斌.非线性数学物理方程的行波解[M】.北京:科学出版社,

2007.

(12)

一5彰=o,6妒?丸=o,4谚,霞+3旌+纯谚=o,谚。+九=o。

假设:

苁x,r)=1+exp(缸+甜),(13)

其中七和c为待定常数。将(13)代入到超定偏微分方程组:

4谚。破+3线+纯谚=o,

(上接161页)

则再对其两边同时求导,仍然为

02iI■了+=j—j一=il,对结果没影响。

v,

',

rl

1l

1、

=祥如砷鲁一刍)样

2kx一1x一2工一3,工一4/’一。硐小1工彬叩’。

很明显上面的结果在x≠一7,工={『二时成立,和我们分析的结

果一致。关键在于对在于在最终结果形式的处理(约分化简)。

我们再来看一下原函数在,=1,x=2处的导数的情况。我们在使用对数求导法对函数求导数时是在默认的在其可导的区间内求导,而不

.,

基于以上例子,发现当,(x)<o时,只需对,(工)<o稍作改变,

即先取绝对值,然后再取对数。并且/’(z)<0时,使用对数求导法所得结果同.,‘(工)>0时对数求导法所得结果是相同的。既然结果

应该仅仅看到其定义域。就是说我们在利用公式(1Il川)=÷时,并不是

没有考虑J,≠0,而是默认此公式在y≠o时不成立。其实我们不难发现例4中函数在x=l,x=2是使厂(葺)=o的点,而函数在工=l,x=2处时

不可导的。下面我们再看一个函数在使得,(x)=o点处可导的例子:

例s.求函数y=訾的导数㈦。

万方数据

不受厂Iz)正负的影响,所以通常在利用对数求直接把厂(z)当作

的大于。的函数对其直接取对数再求导。而对于使,(x)=o点处的导数,由例5可知对数求导法也是可行的。

参考文献

【l】龙辉.高职数学【M1.电子科技大学出版社,2007,70~71.

【2】龙辉.高职数学辅导与练习【M】.电子科技大学出版社,2008:

67~69.

J5

分析:注意到工=q是函数的可去间断点,x5刮j是使得

/(工):。的点,并且函数在x=捱处可,导,下面用对数求导法求

解来观察一下结果是否仍然体现这一点。

【3】张双德,郑乃法.医用高等数学【M1.天津科学技术出版社,2001,

38~47.

解:两边同时取对数ln_),=9lIl(2妒一5)+工】n(1+x2)一31n(x+7)

∥=(是札”卅+南一刍)铎

其两边同时求导号2夏;正j+m11+rJ+丽一i万其两边同时求导等=是他(1稃)+熹一南

科技资讯SCIENCE&TECHNOL00YlNFORMATlON

163

关于隐函数求导法与对数求导法的探讨

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

蒋燕

重庆建筑工程职业学院,重庆,400039科技资讯

SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2011(2)

参考文献(3条)

1. 张双德;郑乃法 医用高等数学 20012. 龙辉 高职数学辅导与练习 20083. 龙辉 高职数学 2007

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjzx201102131.aspx

2111型Q:!!

科技教育

SClENCE&TECHNOL00Y1NFORMAT{0卜

关于隐函数求导法与对数求导法的探讨

蒋燕

(重庆建筑工程职业学院

重庆

400039)

摘要:介绍了蘑函数求导法.对敦求导法及其在求解过程中帝来的方便。特别对于对数求导法在使用过程中学生提出的疑惑做出了解释。

穗函数求导法对蔹求导法关键词:幂指函数

文献标识码:A文章编号:1672—379l(20儿)ol(b)一016l—02中图分类号:G7l2

在对函数),=厂(x)求导的过程中,对于一般类型的函数(比较简单的显函数)只需要用基本导数公式和求导法则就可以将其导数求出,且在使用求导法则时,能转化成和差求导的,就不用积商的求导法则,和差的求导比积商求导容易,积的求导又比商的求导

Ⅳ(x1,、…1

容易。有时候可利用),2jj2ⅣlxJV【工)变形,把商变成积,再用复

’、^,

,,rr、

合函数求导法,或则把),=≥羔变形为∥O)=“O),再用隐函数求7r,

1一,、

导法去计算。而对于形如y=}“(z)l7、…的幂指函数或者由多次乘

除运算和乘方、开方所得的函数的求导,则常利用对数求导法。1隐函数求导法

隐函数F(工,y)=o的求导方法如下。

(1)方程两边对z求导数,视y为工的函数,遇上y变成y,遇

上),的函数,先对y求导,再乘以/。

(2)解出/。

为了清楚说明这个问题,请看下面例题:

例1.求隐函数删一矿+一=0的导数。

解:(1)方程两边对x求导y+∥一矿+矿/=o。

(2)解出/,有/=壬_上。

这是对于隐函数求导法的直接应用,而这种方法有时也可以用在一些求解显函数导数的时候,使得求解简单。

例2.设函数y:竺二三掣,当x:√j时,取得极小值o,例2.设函数y=———r■一,当x=√3时,取得极小值o,

r。上l

求口和6。

解法一12J:

解:函数在定义域有:

一6工2+2f口一6一11工+6

2———i彳i酽二—一・(直接使用求导法则)

因为函数在工=√;时取得极值,所以:y’(√j)=o

即:2(口一6一1)√3一12=o(1)

又y(√3)=o,所以:3盯+“3+6+1=o(2)解方程(1)(2)得:口=一√3、6=一1—3√3。

解:将原显函数_y=竺掣

解法二:(加入隐函数求导)

化为隐函数_)’(x2+1)=饿2+6x+6+l。(把商求导化为积求导,

使得求导更为简单,又为之后的代值计算带来方便)

方程两边同时对x求导:y’(x2+1)+y・2J=2似+6(1)

因为函数在x=√i时取得极值,所以:),’(√互)=o,.,,(√3)=o代入(1)得:o=2√3口+6j口=-√3

又y(√3)=0,

所以:3口+6√3+6+1=oj0√3+6√3+6+l=oj6=一1一√3

万方数据

从上题的两种解法中我们可以看出,第二种解法从计算的角度来看比第一种简单,这是因为化为隐函数求导以后,得到一个只含有口的方程,只需要解方程而不是解第一种解法里面的方程组。2对数求导法

对数求导法的具体步骤如下。

(1)对函数两边同时取对数(一般取自然对数,运算简单),将其

转化为隐函数。

(2)利用隐函数的求导法求导数。同样的,我们来看下面的例子:

例3.求函数y=r,@>0)的导数【lJo

解方,则:/=z。(111z+1)

解:两边同时取对数:

lIly=圭[坼一1)籼(川)山(一)山(川)]

方程两边对x求导得:手=三(击+刍一击一击)

从上面这两道例题可以看出对数求导法的优点如下。

叭y’=圭孺皓+圭一击一击]

(1)当函数是幂指函数时,利用直接求导是不太可能的,但是通

过取对数可其转化成初等函数的形式,利用公式求出。

(2)当函数中有多次乘除运算和乘方,开方通过去对数转化为

和差的形式,求导起来简单。

但是同时有同学提出这样的问题:在对于y=厂(算)求取对数时有一个必要的条件是y=,(工)>o。例3中的显然是llly,lIlx@>o)符合

条件的,而例4中的解答里面ln(z—1),m(工一2)血(x一3),lIl(x一4)要有意义的话其定义域应该为(4'枷),这和其原函数y2

』(工一1)(z一2)

、『(j一3)(J一4)

的定义域(一,1卜J【2,3)u(4,佃)显然是不符的,也就是说,按原函

lIlIyl={(1ll卜一lI+lIllx一2l—lIl卜一3I—hk一4I),我们知道:

chIy。’={。h。一y;二≥苎。,:专,;::

科技资讯Sc『ENcE&TEcHNOLOOY

INFORMATION

16l

科技教育

l勰匝圆

lNFoRMATjo~UU二玉冒■■

弘。=,4’群+∥”《屯+3∥升屯露+厂屯蛾+/饥屯)+厂’红霞+傀(8)

:,一,《+6,,,《丸+4.,饥蛾+3厂磙+/k

厂{4’+,“=o,

设,=疗IlI(钟,

红+九=O,

根据方程得出c=一旷。

将(10)和(13)代入方程(5),可得:

(14)

令最高幂次项彰的系数为零,可得常微分方程:

(9)

剐,,=;,厂,4=笋,厂=尹,厂=笋,厂舢=等,

6一

刀4

这个方程的解:

由(14)得七,c的值:

吣力=鬻,

啦’f)=,瓴=孚,

七={,c=一言。

recurrence

(15)

≯4’

(16)

,=刮61II(≯)。

(10)

把(16)代入方程(15),获得方程的精确孤立波解:

第三,将厂(妒)的各阶导数的非线性项,用,(≯)的较高阶的导数来代替,再将,(们的各阶导数项分别合并在一起,并令其系数为零,而得烈x,r)的各次齐次型的超定偏微分方程组。因为:

础力=莩sec讯}札

参考文献

【l】N.J.Zabusky,M.D.Kmskal.InteractionofsolitonS

collisiomessplasmaandthe

of

in

产等∥=笋,厂,4=笋,

厂=等,广=等,

所以这方程的解还满足:

(,,)4=“,“’.

把(6),(7),(8)代入方程(2)的左端,利用(10),(11)得:

(11)

imtialstates【J】.

Phys.Rev.Lett.,15(1965):240~243.

【2】A.Ha9egawa。F.Tappert.TranSD[1i鼹ionofStatiomryNonlin一

∞ropticalpul9esindisperSivedie】ectricfibe瞒.I.AnomalousDispersion【J】.Appl.Phys.Lett.,23(1973):142~144.

=,舯霹+∥”(露东+屯霞)+4傀嚷+置,’曼+/。;‰+/獗力+.,沈+广群

=—5,H’彩+6。,”9;丸+厂,(霞谚+4●t纯+3髭)+,,(・l。+九)

得的各次齐次型的超定偏微分方程组:

“f+“4+够m

【3】王明亮,等.齐次平衡原则及其应用fJ】.兰州大学学报,1999.【4】楼森岳,等.非线性数学物理方程[M】.北京:科学出版社,2006.【5】李志斌.非线性数学物理方程的行波解[M】.北京:科学出版社,

2007.

(12)

一5彰=o,6妒?丸=o,4谚,霞+3旌+纯谚=o,谚。+九=o。

假设:

苁x,r)=1+exp(缸+甜),(13)

其中七和c为待定常数。将(13)代入到超定偏微分方程组:

4谚。破+3线+纯谚=o,

(上接161页)

则再对其两边同时求导,仍然为

02iI■了+=j—j一=il,对结果没影响。

v,

',

rl

1l

1、

=祥如砷鲁一刍)样

2kx一1x一2工一3,工一4/’一。硐小1工彬叩’。

很明显上面的结果在x≠一7,工={『二时成立,和我们分析的结

果一致。关键在于对在于在最终结果形式的处理(约分化简)。

我们再来看一下原函数在,=1,x=2处的导数的情况。我们在使用对数求导法对函数求导数时是在默认的在其可导的区间内求导,而不

.,

基于以上例子,发现当,(x)<o时,只需对,(工)<o稍作改变,

即先取绝对值,然后再取对数。并且/’(z)<0时,使用对数求导法所得结果同.,‘(工)>0时对数求导法所得结果是相同的。既然结果

应该仅仅看到其定义域。就是说我们在利用公式(1Il川)=÷时,并不是

没有考虑J,≠0,而是默认此公式在y≠o时不成立。其实我们不难发现例4中函数在x=l,x=2是使厂(葺)=o的点,而函数在工=l,x=2处时

不可导的。下面我们再看一个函数在使得,(x)=o点处可导的例子:

例s.求函数y=訾的导数㈦。

万方数据

不受厂Iz)正负的影响,所以通常在利用对数求直接把厂(z)当作

的大于。的函数对其直接取对数再求导。而对于使,(x)=o点处的导数,由例5可知对数求导法也是可行的。

参考文献

【l】龙辉.高职数学【M1.电子科技大学出版社,2007,70~71.

【2】龙辉.高职数学辅导与练习【M】.电子科技大学出版社,2008:

67~69.

J5

分析:注意到工=q是函数的可去间断点,x5刮j是使得

/(工):。的点,并且函数在x=捱处可,导,下面用对数求导法求

解来观察一下结果是否仍然体现这一点。

【3】张双德,郑乃法.医用高等数学【M1.天津科学技术出版社,2001,

38~47.

解:两边同时取对数ln_),=9lIl(2妒一5)+工】n(1+x2)一31n(x+7)

∥=(是札”卅+南一刍)铎

其两边同时求导号2夏;正j+m11+rJ+丽一i万其两边同时求导等=是他(1稃)+熹一南

科技资讯SCIENCE&TECHNOL00YlNFORMATlON

163

关于隐函数求导法与对数求导法的探讨

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

蒋燕

重庆建筑工程职业学院,重庆,400039科技资讯

SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2011(2)

参考文献(3条)

1. 张双德;郑乃法 医用高等数学 20012. 龙辉 高职数学辅导与练习 20083. 龙辉 高职数学 2007

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjzx201102131.aspx


相关内容

  • 关于一类含绝对值函数的求导问题
  • V01.11.NO.5Sep.,2008 高等数学研究 STUDIESINC01.LEGEMATHEMATICS 17 关于一类含绝对值函数的求导问题' 宋洪雪 (南京邮电大学敷理学院 南京 210003) 摘要介绍了一类含绝对值函数的简洁而统一的求导方法,并给出了判断含绝对值的分段函数在分段点处绝 ...

  • 关于两个重要极限的认识
  • 关于两个重要极限的认识 陈乙德 (河南大学 计算机与信息工程学院,开封 475001) 摘要:本文重点讨论了微积分中的两个重要极限,一是它在概念引出中的重要作用,二是两个重要极限的一般形式和应用 关键词:两个重要极限:一般形式:应用 中途分类号:O172 文献标志码:A 1x 在微积分的众多常用极限 ...

  • 复合函数的导数.对数与指数函数的导数
  • 二. 本周教学重.难点: 1. 复合函数的求导法则 设 在点 处有导数 , 在点 的对应点 处有导数 ,则 在点 处也有导数,且 或 2. 对数函数的导数 (1) (2) 3. 指数函数的导数 (1) (2) [典型例题] [例1] 求下列函数的导数 (1) (2) (3) (4) (5) (6) ...

  • 如何推导a的x次方的导数
  • 如何推导a 的x 次方的导数? 如何推导a 的x 次方的导数? (a^x)' =[e^(lna^x)]' =[e^(xlna)]' =e^(xlna)*(xlna)' =e^(xlna)*lna =e^(lna^x)*lna =a^x*lna 对数函数的导数的证明 对数函数的导数的证明 对数函数的导 ...

  • 高等数学基本公式
  • 高等数学公式 导 数 求导数的方法: 1. 用导数定义求导 2. 用导数的基本公式和四则运算法求导 3. 用链式法则对复合函数求导 4. 用对数求导法对幂指函数等求导 5. 隐函数和参数方程求导法 函数和.差的求导法则:两个可导函数之和(差)的导数等于这两个函数的导数之和(差) 函数积的求导法则:两 ...

  • 数学系本科毕业论文-对两个重要极限的重要性的认识
  • ************ 本科毕业论文 题 目: 专 业: 系 毕业年份: **** 姓 名: **** 学 号: ******* 指导教师: 职 称: ***********教务处 制 对两个重要极限的重要性的认识 **** (***********数学与信息科学学院数学与应用数学专业*****) ...

  • 导数的计算方法技巧及应用
  • 江西师范大学商学院学士论文 导数的计算方法技巧及其应用 The calculation method of derivative skills and its application 导数的计算方法技巧及其应用 杨阳晟超 [摘要] 导数是微积分中的重要基础概念.当自变量的增量趋于零时,因变量的增量与 ...

  • 一元函数的导数公式和微分
  • 一.一元函数微分学 一元函数微分学由导数和微分组成.导数:样本量随自变量的变化而变化的快慢程度:微分:曲线的切线上的纵坐标的增量. 二.常数和基本初等函数求导公式 (1) (3) (C ) '=0 (2) (4) (x μ) '=μx μ-1 (cosx ) '=-sin x (sinx ) '=c ...

  • 洛必达法则求极限的方法与技巧探讨
  • 兰QQ§生:丝旦:工塑 - 利用洛必达法则求极限的方法与技巧探讨 夏滨 (四川建筑职业技术学院618000) 摘要:本文主要通过一些典型例题介绍利用洛学达法则求极限的方法与技巧,从而更好地解决未定式问题.关键词:洛必迭法则未定式极限 两个无穷小量或两个无穷大量之比在给定的极限过程中,随着这些无穷小量 ...