当前课程知识点:微积分I >  第三章 导数与微分 >  3.2 求导法则 >  3.2.7 对数求导法

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3.2.7 对数求导法在线视频

下一节:3.3.1 高阶导数

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3.2.7 对数求导法课程教案、知识点、字幕

同学们好

这一讲课我们学习对数求导法

首先观察下面两个函数

如果要求出它们的导数

会如何计算呢

第一个函数

如果直接用商的求导法则

由于分子是两个分式的乘积

而且其中一个因式

还含有根号

你会发现计算过程和表达式都非常的复杂

而第二个函数y=xˢⁱⁿˣ

求y的导数

注意到底数和指数

都在变化

这样的函数是幂指函数

没有现成的求导公式

所以对这两种类型的题目

方法是先在方程两边取对数

然后利用复合函数的求导方法求出导数

也就是说

对数求导法的适用范围是

用乘除 根式表达比较复杂的函数

以及幂指函数u(x)ᵛ⁽ˣ⁾的情形

简而言之就是多个函数相乘除

或者是幂指函数的情形

对数求导法常常会用到

同学们高中学过的关于对数函数的公式

我们来给大家复习一下

设a>0

b>0

lnab=lna+lnb

lna/b=lna-lnb

lnaᵇ=blna

b属于实数

lnaᶺ(1/b)

就等于(1/b)lna

b属于实数

具体来说比如

ln[(x+1)(x-1)ᶺ1/3]

我们用乘积的对数就等于分别取对数作和

可以把它写开

写开以后

我们观察第二个式子

第二个式子里面

ln的自变量是(x-1)ᶺ(1/3)

我们把它用对数函数的性质

把这个开三次方拿到外面去

就写成是加上(1/3)ln(x-1)

下面我们用例题来给大家演示一下

对数求导法

来看例题1

求函数

y= 它的导数

根据刚才的分析

注意到函数y 是多个函数相乘除的形式

且含有根式

所以等式两边取对数

得到lny=ln(x+1)+(1/3)ln(x+1)-2ln(x+4)-x

在这个式子当中

涂红的部分是怎么得到的呢

这里其实用到了对数函数的性质

商的对数等于分别取对数作差

所以原来等式右边

分母中的两个因式取对数以后

再化简之后就会变成

减号了

即这里的-2ln(x+4)-x

这里减去x实际上是用到了

lneˣ=xlne

恰好等于x得到的

对于这一个式子

两边同时对x求导

左边先对ln求导得1/y

利用复合函数求导法则

还要乘以y对最终的自变量x求导

所以

1/y还要乘以y'

而右边逐项求导得到

这一个式子

最后再从方程中解出y'

这只需要把左边表达式里面的y

乘到等式右边即可

所以我们最后得到了y'的表达式

严格讲取对数时应该要加上绝对值符号

如lnx²写出来应该是等于2ln|x|

但是我们注意到lnx的绝对值的导数

是等于1/x的

所以在书写的时候

可以省略绝对值符号

观察对数求导法的过程

我们发现它大大简化了我们的计算

所以当函数是多个函数相乘除的形式

且含有根式的时候

求导数一定要用对数求导法

下面我们来看对数求导法在幂指函数求导问题当中的应用

例题2 设y=xˢⁱⁿˣ (x>0)

求y 的导数

利用lnaᵇ=blna

b属于实数

我们在这个等式两边

同时取对数以后

就会得到lny=sinxlnx

在这个式子两边同时对x求导

就会得到

(1/y) y'=cosx lnx+(sinx)(1/x)

这里要用到的是乘积的求导法则

接下来要把y'算出来

方程两边同时乘上y

再把y=xˢⁱⁿˣ代进去

这样我们就把y的导数算出来了

幂指函数求导数

除了用对数求导法

当然也可以用指数函数的性质

把原函数改写为

y=eᶺ(lnxˢⁱⁿˣ)

再利用对数函数的性质

把sinx拿到对数符号前面去

y=eˢⁱⁿˣˡⁿˣ

在两边同时对x求导

右边利用复合函数求导的法则

从外向内依次求导

首先对指数函数求导

得它本身

再乘以对指数函数的

指数求导

而求导时

注意用乘积的求导法则

这样就会得到和方法一

一样的结果

我们推荐用方法一去解题

因为它具有书写清晰的优点

但是同学们可以自己选取

自己习惯的方法

一般的 幂指函数的求导问题

两边取对数以后会得到lnf(x)=v(x) lnu(x)

再两边同时对x求导

要特别注意

左边的lnf(x)对x求导

要用复合函数求导

先对ln求会得到1/f(x)

然后再乘以ln的自变量

f的导数 要乘以一个f'(x)

从中解出

f'(x)等于f(x)乘上右边的lnf(x)对x求导数

由于lnf(x)=v(x)lnu(x) 代进去

我们把这个lnf(x)的导数算出来

正好就是我们这个表达式里面的

方括号的这个写法

这个方括号里面就是lnf(x)的导数

前面乘上这个幂指函数本身

所以幂指函数求导数

结果里面是一定有这个幂指函数本身

作为因式放在前面的

为巩固刚才的方法

我们再来看一个例子

例题3

设y=(1+1/x)ˣ

求y在x=1/2这一点处的导数

注意到这是幂指函数两边取自然对数

用对数函数的性质得到这个式子

对第二个因式其真数先通分

得到ln((1+x)/x)

然后用对数函数的性质就改写为ln(1+x)-lnx

接下来两边

同时对x求导

左边先对ln求导得到1/y

利用复合函数求导法则

左边还要乘以

y对最终的自变量x求导

所以1/y还要乘以y'

右边用乘积的求导法则会得到

这一个式子

这个式子通分化简

我们把后面就变成了减去1/(1+x)

所以在y'的表达式里面把y乘到右边去

再把y 的表达式代入

这样就得到了y的一阶导数的表达式

特殊的在x=1/2这一点处的值呢

那我们把x=1/2

代入我们刚才求出的这个表达式里面

就得到了最终的结果

最后我们小结一下今天的内容

首先要明确对数求导法的适用范围是什么

对数求导法的适用范围是

多个函数相乘 除

或者是幂指函数u(x)ᵛ⁽ˣ⁾的情形

特别提醒同学们

我们取对数以后

左边的表达式是lny

而lny对x求导要用复合函数的求导法则

lny对x求导得到的是

1/y乘上y'

幂指函数

u(x)ᵛ⁽ˣ⁾取对数后

会变成v(x)lnu(x)

这么一个式子

一定要用乘积的求导法则来计算

这一讲课的学习就到这里了

谢谢大家

微积分I课程列表:

导言 课程介绍

-微积分简要介绍

第一章 函数

-1.1 预备知识

--1.1.1 实数简介

--1.1.2本节作业

-1.2 函数的概念

--1.2.1 函数的概念

--1.2.2 本节作业

-1.3 函数的基本特性

--1.3.1 函数的几个特性

--1.3.2 本节作业

-1.4 反函数与复合函数

--1.4.1 反函数与复合函数

--1.4.2 本节作业

-1.5 基本初等函数与初等函数

--1.5.1 基本初等函数与初等函数

--1.5.2 本节作业

-1.6 经济学中几个常见的函数

--1.6.1 经济学中常见的几个函数

--1.6.2 本节作业

-第一章单元练习

--习题训练

--数学实验一 函数图形

第二章 极限与连续

-2.1 数列的极限

--2.1.1 数列极限的描述性定义

--2.1.2 数列极限的分析定义

--2.1.3 本节作业

-2.2 函数的极限

--2.2.1 函数在无穷远处的极限定义

--2.2.2 函数在一点处的极限定义

--课堂思考

--2.2.3 函数在一点处的单侧极限定义

--2.2.4 本节作业

-2.3 无穷小量与无穷大量

--2.3.1 无穷小量的定义及其性质

--2.3.2 无穷小量阶的比较

--课堂思考

--2.3.3 无穷大量的定义

--2.3.4 本节作业

-2.4 极限的性质

--2.4.1 极限的几个性质

--2.4.2 极限的四则运算法则

--课堂思考

--2.4.3 极限的四则运算法则的应用

--2.4.4 本节作业

-2.5 两个重要极限

--2.5.1 极限存在的两个准则(单调有界及两边夹)

--2.5.2 第一重要极限

--2.5.3 第一重要极限应用

--课堂思考(一)

--2.5.4 第二重要极限

--2.5.5 第二重要极限应用

--2.5.6 连续复利模型介绍

--课堂思考(二)

--2.5.7 常见等价无穷小量

--2.5.8 等价无穷小量的代换求极限

--2.5.9 本节作业

-2.6 函数的连续性

--2.6.1 函数连续的定义

--2.6.2 第一类间断点

--2.6.3 第二类间断点

--课堂思考

--2.6.4 连续函数的四则运算与复合运算性质及应用

--2.6.5 最值定理及介值定理

--2.6.6 本节作业

-第二章单元练习

--习题训练

--数学实验二 求极限

第三章 导数与微分

-3.1 导数的概念

--3.1.1 导数定义的引例

--3.1.2 导数的定义

--3.1.3 导数的几何意义

--课堂思考(一)

--3.1.4 可导与连续的关系

--3.1.5 利用定义求函数的导数

--3.1.6 分段函数的导数

--课堂思考(二)

--3.1.7 本节作业

-3.2 求导法则

--3.2.1 导数的四则运算(1)

--3.2.2 导数的四则运算(2)

--课堂思考(一)

--3.2.3 反函数的导数

--3.2.4 复合函数的求导法则

--3.2.5 复合函数的求导示例

--课堂思考(二)

--3.2.6 隐函数的导数

--3.2.7 对数求导法

--课堂思考(三)

--3.2.8 本节作业

-3.3 高阶导数

--3.3.1 高阶导数

--3.3.2 几个常见函数高阶导数

--3.3.3 本节作业

-3.4 函数的微分

--3.4.1 微分的定义

--3.4.2 微分与导数的关系

--3.4.3 微分的几何意义

--课堂思考(一)

--3.4.4 微分的四则运算

--3.4.5 微分的复合运算规则

--3.4.6 微分的复合运算规则的应用

--课堂思考(二)

--3.4.7 微分的应用近似计算

--3.4.8本节作业

-3.5 导数与微分的简单应用

--3.5.1 边际分析

--3.5.2 弹性分析

--3.5.3 经济学中常见的几个弹性

--3.5.4本节作业

-第三章单元练习

--习题训练

--数学实验三 求导数

第四章 中值定理与导数的应用

-4.1 中值定理

--4.1.1 费马引理

--4.1.2 罗尔中值定理

--4.1.3 罗尔中值定理的应用

--课堂思考(一)

--4.1.4 拉格朗日中值定理

--4.1.5 拉格朗日中值定理的应用

--4.1.6 柯西中值定理

--课堂思考(二)

--4.1.7 本节作业

-4.2 洛必达法则

--4.2.1 洛必达法则--0/0型

--4.2.2 洛必达法则--∞/∞型

--课堂思考

--4.2.3 洛必达法则--其他型

--4.2.4 本节作业

-4.3 函数的单调性与极值

--4.3.1 函数的单调性判定

--4.3.2 函数的单调性应用

--课堂思考(一)

--4.3.3 函数的极值--第一判定法

--4.3.4 函数的极值--第二判定法

--课堂思考(二)

--4.3.5 本节作业

-4.4 函数的最值及应用

--4.4.1 连续函数最值求法

--4.4.2 最值的应用

--4.4.3 本节作业

-4.5 函数曲线的凹凸性与拐点

--4.5.1 函数的曲线的凹凸性的定义

--4.5.2 函数的曲线的凹凸性的判定

--课堂思考

--4.5.3 拐点的定义及其求法

--4.5.4 本节作业

-4.6 函数的微分法作图

--4.6.1 函数曲线的水平渐近线

--4.6.2 函数曲线的竖直渐近线

--4.6.3 函数曲线的斜渐近线

--课堂思考

--4.6.4 微分法作图

--4.6.5 本节作业

-第四章单元练习

--习题训练

--数学实验四 求函数最值

第五章 不定积分

-5.1 不定积分的概念与性质

--5.1.1 原函数的概念

--5.1.2 不定积分的概念及性质

--5.1.3 基本初等函数的积分公式

--5.1.4 本节作业

-5.2 换元积分法

--5.2.1 第一换元积分法(一)

--5.2.2 第一换元积分法(二)

--课堂思考(一)

--5.2.3 第二换元积分法(一)

--5.2.4 第二换元积分法(二)

--课堂思考(二)

--5.2.5 本节作业

-5.3 分部积分法

--5.3.1 分部积分法

--课堂思考

--5.3.2 本节作业

-5.4 有理函数的积分

--5.4.1 真分式的分解

--5.4.2 最简分式的积分

--5.4.3 本节作业

-第五章单元练习

--习题训练

--数学实验五 求不定积分

拓展阅读

-1 函数建模应用

-2 极限建模应用

-3 导数建模应用

-4 函数极值建模应用

-5 不定积分建模应用

3.2.7 对数求导法笔记与讨论

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