当前课程知识点:微积分——极限理论与一元函数 > 第四章 导数与微分 > 第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数 > 几种特殊函数的求导法
前面我们介绍了函数的导数运算法则
我们得到了一些基本初等函数的求导公式
在我们做导数运算时
有时候我们还会碰到一些特殊的函数
这些特殊的函数
有时候我们会用特殊的方法来处理
我们先看一下
我们碰到的几个特殊函数的求导法则
这是我们这一章第三节的内容
就是几个特殊函数的求导法
第一个我们就先看一个特殊函数
我们先看一下所谓的隐函数
它的求导方法所谓隐函数
我们先介绍一下隐函数的概念
因为我们现在没有多元函数的概念
所以说我们无法从一般的角度
讨论隐函数的概念以及隐函数的存在性
我们只是简单的大概的说一下
隐函数是什么意思
比如说隐函数的定义我们可以这样来描述
也就是说如果f(x,y)满足的一个等式
然后对于任意的x属于某一个范围I
我总能找到唯一的实数y
使得这个方程或者这个等式是成立的
我们为了体现以下这个y与x对应关系
我们也可以说对于任意的实数x_0
我都存在唯一的y_0使得这个方程
在x_0,y_0这点是成立的
如果这样子说
我们就说则称这个f(x,y)满足的方程
在我们这个范围I上确定了
确定了一个函数关系这个函数关系
因为我们没有看到y用x表示的这种数学表达关系
所以我们叫隐函数
也就确定的一个隐函数
然后记作y与x之间有一个函数关系
我想关于隐函数的概念在一元函数部分
我们只能简单的这样解释一下
接下来我们会通过一些具体的
x,y满足的等式来体会一下
为什么有的方程
就确确实实能确定一个从x到y的函数关系
那我们看一下就是说
对这样的隐函数我们怎么求导
比如说第一个例子
我们知道x等于y加上ε倍的siny
其中ε是大于0小于1的
我们知道y到x这么一个函数关系
这个函数关系
在后面我们介绍了导数符号与函数单调性关系之后
我们知道在这个函数里面x关于y求导
应该是1加上ε倍的cosy在ε在介于0到1之间时
这个导数明明是大于0的
实际上这个函数
x关于y是个单调递增函数
单调递增函数
我们就知道一定有一个从x到y的函数关系
但是我们在这个方程里面如果想要用x把y表示出来
我们是做不到的也就是我们解不出来
但这个函数关系确确实实是存在的
现在我们怎么样来求这个函数关系的导数
也就是要求y关于x 的导数
我们的处理方法是把等号两端都理解成x的函数
y是中间变量
y是中间变量
这样子的时候左边的导数就是显函数求导
而右边的导数应该是复合函数求导
因为y是中间变量
所以说我们在等式两端关于x求导
就会得到1等于y关于x导数再加上ε倍sin的导数是cosy
y再关于x求导是乘上y的导数
这样我们也就得到了
y关于x导数应该是等于1加上ε倍的cosy分之一
实际上这就是一个隐函数求导的方法
就是在等式两端关于自变量x求导
y作为中间变量来对待
在这个方法里面我们没有引进任何新的求导法则
用的就是前面我们介绍的四则运算
以及复合函数链导法则
我们再看一个例子
第二个例子说y等于y(x)这个函数关系
由这个方程确定
是e的x乘y次方加上tan(x乘y)再等于y
由这个方程确定了一个函数关系
我们求这个函数它在0这点的导数值
也就是说我们不仅求它的导数的表达式
我们也可以求隐函数在指定点的导数值
那这个我们怎么处理
方法跟刚才一样
也就是说我们在这个方程两端关于x求导
y作为中间变量
那么第一个利用复合函数的链导法则
应该是e的x乘y次方再乘上x乘y求导
也就是x导数乘上y
再加上x不动乘上y的导数
第二项tan又求导也就是sec方x乘y
再乘上x导数乘上y
再加上x不动乘上y的导数
右端是y求导
这样我们就得到了导数满足的等式
我们要求的是在x等于0那点的导数值
但是我们现在在x等于0那点的函数值y还不知道
那么我们就要在这个等式两端
也就是把x等于0代入我们这个条件等式
大家看一下x等于0e的0次方式1
x等0那么tan在0那点的值是0
这样我们就得到了函数在0那点的函数值应该是1
然后我们把x等于0y(0)等于1
代到这一个带有一阶导数的表达式里面
那么我们看一下这是e的0次方是1这个y是1
这个有x这个因子是0
所以第一项就是1
第二项这个sec在0那点的值也就是cos在0那点值的倒数
它应该是1它的平方自然还是1
而这个括号y(0)等于1这有x这个因子
所以第二项也是1
这有代入之后我们就得到
这个函数在0那点的导数值应该是等于2的
这是我们求隐函数在指定点的导数值的一般思路
然后第三个例子
我们来看一下
就是求曲线x的3次方加上y的3次方
等于9倍的xy在这个点
比如说(2,4)这一点处的切线方程
然后并求它的法线方程
这条线也就是著名的笛卡尔线
或者是笛卡尔叶形线
它的图大概是这个样子
也就是说它的第一象限里面跟个树叶似的
然后接下来在第二象限里面有一条
然后在第四象限里面有一条
这是笛卡尔叶形线的大概形状
那我们的(2,4)点
(2,4)点大概是这个位置
那通过这个图大家可以看出
对这条曲线来说
你用垂直x轴的直线去穿过它
实际上这条直线与这条曲线交点远远不止一个
换句话说你给一个x的值
在这里面可以有几个y的值与它对应
那当然一个x对应着几个y的值
那不是我们谈的函数关系
那我们做这个问题怎么来理解
就是说它里面有一个函数关系
实际上我们可以在这个(2,4)这一点附近
也就是考虑一个局部问题
那么在这附近的时候
这个笛卡尔叶形线上的一段
那么对任何一个垂直于x轴的直线来说
它与这一段的交点是只有一个
换句话说如果我把问题限定在这个点附近
那么这个等式还是能够做到这一点的
也就是对任何一个x来说
我能找到唯一的y与它对应
所以说它应该也能确定一个y是x的这个隐函数
然后我现在要求它的切线和法线
我们先要求导数
求导数的时候跟前面两个例子一样我们两端关于x求导
y是中间变量
所以说我们求导这样就是
3倍的x的平方加上3倍的y的平方
乘上y关于x的导数
就等于9倍的y加上9倍xy'
然后这样我们就得到了导数满足的等式
在这个方程里面
我们把x=2,y=4代入
那么这就应该是12
y=4,然后这个地方也就是48倍的y'
这面等于一个36再加上
这是个18倍的y'
在这里面大家就可以把导数在x=2这点的值算出来
那我们来看一下
这个值应该是30分之24
当然我们可以化简一下
也就是5分之4
这实际就是这条曲线在(2,4)这一点切线的斜率
切线方程当然就可以写出来了
切线方程应该等于y等于4加上五分之四倍的(x减2)
大家可以化简一下就是我们最后的结果
法线方程就是y等于4减掉四分之五倍的(x减2)
那我们做个简单整理就可以得到最后的法线方程的形式
我想这是关于我们在微积分里面在导数运算里面
要是碰到隐函数的时候
请大家一定要体会一下我们隐函数的求导法
实际上就是说两个函数相等导数一定相等
也就是在等号两端同时关于自变量求导
不是自变量的东西通通当成中间变量
这样我们利用四则运算的求导法则
以及复合函数的链导法
就会得到我们隐函数导数满足的方程
而这个方程当然是一次方程
所以在解这个方程的时候
我们不会碰到任何问题
这样关于隐函数的求导法
-序言
--序言
-第一节 实数集的界与确界
--实数集的界
--实数集的确界
-第一节思考与练习
--思考题
--练习题
-第二节 函数的概念
--分段函数与隐函数
-第二节思考与练习
--思考题
--练习题
-第三节 函数的运算
--函数的反函数
-第三节思考与练习
--思考题
--练习题
-第四节 函数的初等性质
--函数的凸性
-第四节思考与练习
--思考题
--练习题
-第五节 初等函数
--初等函数
-第五节思考与练习
--思考题
--练习题
-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线
-第一节 数列极限的概念与性质
--无穷大量
-第一节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第一节思考与练习
-第二节 数列极限存在的充分条件
--单调有界收敛定理
-第二节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第二节思考与练习
-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则
-第三节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第三节思考与练习
-第四节 函数极限的概念与性质
--函数极限的概念
--函数极限的性质
-第四节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第四节思考与练习
-第五节 函数极限的运算
-第五节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第五节思考与练习
-第六节 无穷小量及其(阶的)比较
--无穷小量的比较
-第六节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第六节思考与练习
-第一节 连续函数的概念与性质
--间断点的分类
--连续函数的性质
-第一节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第一节 思考与练习
-第二节 闭区间上连续函数的性质
-第二节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第二节 思考与练习
-第三节 函数的一致连续性
--一致连续的概念
-第三节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第三节 思考与练习
-第一节 导数与微分的概念
--导数的概念
--导数的几何意义
--微分概念
-第一节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习
-第二节 导数与微分的运算
--导数的四则运算
--反函数求导法
-第二节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习
-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数
--高阶导数
-第三节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习
-第一节 微分中值定理
--Fermat定理
--Rolle定理
-第一节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第一节 思考与练习
-第二节 L'Hospital 法则
--0/0型不定式
--∞/∞型不定式
--其他形式的不定式
-第二节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第二节 思考与练习
-第三节 函数的单调性与极值
--函数的单调性
--函数的极值
--函数最值的求法
-第三节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第三节 思考与练习
-第四节 函数的凸性与拐点
--函数凸性的判别法
--拐点
--曲线的渐近性
-第四节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第四节 思考与练习
-第五节 Taylor 公式
-第五节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第五节 思考与练习
-第一节 概念与性质
--原函数的概念
--6-1视频纠正
-第一节思考与练习
--思考题
--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习
-第二节 换元积分法
--第一换元法
--第二换元法
-第二节思考与练习
--思考题
--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习
-第三节 分部积分法
--分步积分法
-第四节 有理函数的积分
--html
--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习
-第五节 简单无理式的积分
--无理函数的有理化
--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习
-第一节 积分概念与积分存在条件
--定积分的概念
-- 函数的可积性
--第七章 定积分--第一节思考与练习
-第二节 定积分的性质
--定积分的性质
--定积分性质的应用
-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式
--变上限积分
--复合变限积分
--定积分的计算
--第七章 定积分--第三节思考与练习
-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法
--第七章 定积分--第四节思考与练习
-第五节 定积分的几何应用
--平面区域的面积
--曲线的弧长
--平面曲线的曲率
--第七章 定积分--第五节思考与练习
-第六节 定积分的物理应用
--物理应用简介
-第七节 反常积分
--反常积分
--其他无穷积分
--第七章 定积分--第七节思考与练习
-第一节 数项级数的概念与性质
--第八章 级数--第一节 思考与练习
-第二节 正项级数的收敛判别法
--第八章 级数--第二节 思考与练习
-第三节 任意项级数
--交错项级数
--绝对值判敛法
--第八章 级数--第三节 思考与练习
-第四节 函数级数
--第八章 级数--第四节 思考与练习
-第五节 幂级数
--Abel判别法
--收敛半径与收敛域
--幂级数的分析性质
--幂级数求和
--第八章 级数--第五节思考与练习
-第六节 傅里叶级数
--三角函数的正交性
--第八章 级数--第六节思考与练习