02.25 想学好微积分的进来,花2分钟就能理解导数本质,5分钟学会求导

导数是什么?可能很多人不知道或者早已经还给老师了。但是“微商”这个词,应该很多人都知道,前两年这个词太火。没错,微商就是导数,导数也叫微商,只不过此微商非彼“微商”罢了。

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导数的一些概念大概是这样:

1、导数是函数的局部性质。一个函数在某一点的导数描述了这个函数在这一点附近的变化率;

2、若某函数在某一点导数存在,则称其在这一点可导,否则称为不可导。

3、当自变量的增量趋于零时,因变量的增量与自变量的增量之商的极限。也就是当函数y=f(x)的自变量x在一点x0上产生一个增量Δx时,函数输出值的增量Δy与自变量增量Δx的比值在Δx趋于0时的极限a如果存在,a即为在x0处的导数。


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定义很生涩难懂吧,做个形象的比如:有一个函数f(x),它在坐标上显示就是一条弧线(如上图)。关于这个函数是怎样,f(x)你可以认为是一个复杂的y,之所以f里面包含x,就是表明它是随x这个变量变化而变化的。比如函数f(x)=x其实就是y=x,只是这个y=x函数太简单了,在坐标上就是一条直线。

这个函数f(x)的x原来在x0的地方,现在x它变了△x,也就是现在x=x0+△x,比如如现在x=5+0.1=5.1位置。因为f(x)就是y,那么对应的f(x)的变化就是 △y。当△x趋向0的时候,就是△x无穷小0.000…01,这时候 △y/ △x的存在极限数a,那么这个a就是导数了。在数值上看,导数的值是不是就是斜率的数值?


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导数的本质是什么,我在网上看到一句话是这样的:导数的本质完全融在它的定义之中,也就是定
义中抽象的数学表达式本身就是它最基础的本质!说的非常好。

lim(△x→0) [y(x+△x)-y(x)] /△x
= lim(△x→0) △y/△x = dy/dx
被定义为y(x) 的导数,所以导数代表的含义要从它的定义及所处领域中寻找。

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通过上面可知,导数其实也是极限的问题,它反映的是瞬间自变量(x)极小的变化引起因变量(y)变化的比值的倒数dy/dx,也称为为变化率。我们这个世界万事万物无时无刻都在变化,包括我们的心跳,因此要研究这个世界是如何变化,要掌握它的运动规律,导数就是一个重要的工具了。导数在不同领域中的意义有不同的解释,在数学函数中它表示斜率;在物理位移和时间关系中它是瞬时速度、加速度;在经济学中导数可以分析实际的动态变化,如它可以表示边际成本。这也是导数在实际应用的作用,任何变化的东西,通过导数就可以分析它的瞬态。

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明白了导数的概念后,我们看看常见一些导数的求导,从中掌握导数是怎么计算的。

1、y=c,函数等于常数的时候,如f(x)=c,一条平行于x的线,斜率为0,导数肯定等于0了。

2、y=x²,y'=lim(△x→0) [(x+△x)² - x²]/△x=lim(△x→0) (2x△x+△x²)/△x=lim(△x→0) (2x+△x),注意,这里△y=(x+△x)² - x²。当△x→0时,lim(△x→0) (2x+△x)=2x。

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不过以后这种函数记住公式y=x^m,y'=mx^(m-1)直接求导即可,上面计算只是让理解本质过程。

3、x²﹢y²=1,这是一个隐函数,隐函数求导是直接看出复合函数求导,复合函数求导的结果先外层函数求导,然后乘以内层函数求导结果。令y=f(x),那么y²'=f(x)²'=f(x)*f(x)]²'= f(x)*f(x)'+f(x)'*f(x)= 2f(x)*f(x)'= 2yy'。所以,对两边方程两边求导得到结果2x+2yy′=0 。

我们看一下常见的求导公式有哪些,以后求遇到类似的求导直接套用就可以。

1、初等函数的求导公式

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网上有人总结这些求导公式的口诀,大家看看有没有什么帮助,有用的话可以自己背熟(千万要理解它意思,光背熟不知道什么意思就白忙活了):

1、常为零,幂降次(这个很简单);

2、对倒数(e为底时直接倒数,x为底时乘以1/lnx);

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3、指不变(特别的,自然对数的指数函数完全不变,一般的指数函数须乘以lnx);

4、正变余,余变正(记住余弦求导后正弦前面的负号);

5、切割方(即切函数(正切、余切的导数)是相应割函数(切函数的倒数)的平方);

6、割乘切,反分式(割乘切:正割、余割的导数则乘以相应正切、余切;反分式:函数的导数则不再是三角函数了)。

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导数是微积分的重要基础,要学会、学精导数需要下功夫钻研下去。还有很多概念及高阶函数求导等本文都没有提及,由于笔着水平原因,就不一一介绍了。本文旨在帮助初学者掌握导数的本质及理解其作用,加上时间比较仓促,可能有一些说得不太好的地方,请见谅。

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通过理解数学背后本义,找到它在实际运用中为什么会被产生,然后再去求学、钻研,自然可以很快上手。当你爱上数学的时候,它就不再枯燥,甚至你还发现这个世界,无处不存在着数学的美。


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