อนุพันธ์ของตัวคูณ อนุพันธ์ของผลรวมและผลต่างของฟังก์ชัน อนุพันธ์ของผลรวมเท่ากับผลรวมของอนุพันธ์

หากเราทำตามคำจำกัดความ อนุพันธ์ของฟังก์ชัน ณ จุดหนึ่งคือขีดจำกัดของอัตราส่วนการเพิ่มของฟังก์ชัน Δ yเพื่อเพิ่มอาร์กิวเมนต์ Δ x:

ทุกอย่างดูเหมือนจะชัดเจน แต่ลองคำนวณตามสูตรนี้ว่า อนุพันธ์ของฟังก์ชัน ฉ(x) = x 2 + (2x+ 3) · อี xบาป x. หากคุณทำทุกอย่างตามคำจำกัดความหลังจากการคำนวณสองสามหน้าคุณจะหลับไป ดังนั้นจึงมีวิธีที่ง่ายกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า

ในการเริ่มต้น เราทราบว่าฟังก์ชันพื้นฐานที่เรียกว่าสามารถแยกแยะได้จากฟังก์ชันที่หลากหลายทั้งหมด นี่เป็นนิพจน์ที่ค่อนข้างง่ายซึ่งเป็นอนุพันธ์ที่คำนวณและป้อนในตารางมานานแล้ว ฟังก์ชันดังกล่าวจำได้ง่ายพร้อมกับอนุพันธ์ของฟังก์ชันดังกล่าว

อนุพันธ์ของฟังก์ชันเบื้องต้น

ฟังก์ชันพื้นฐานมีทุกอย่างตามรายการด้านล่าง อนุพันธ์ของฟังก์ชันเหล่านี้ต้องเป็นที่รู้จักด้วยหัวใจ ยิ่งกว่านั้น การจำพวกมันได้ไม่ยาก - นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาถึงเป็นระดับประถมศึกษา

ดังนั้นอนุพันธ์ของฟังก์ชันพื้นฐาน:

หากฟังก์ชันมูลฐานคูณด้วยค่าคงที่ใดๆ ก็ตาม อนุพันธ์ของฟังก์ชันใหม่ก็สามารถคำนวณได้ง่ายเช่นกัน:

(ค · ฉ)’ = ค · ฉ ’.

โดยทั่วไป ค่าคงที่สามารถเอาออกจากเครื่องหมายของอนุพันธ์ได้ ตัวอย่างเช่น:

(2x 3)' = 2 ( x 3)' = 2 3 x 2 = 6x 2 .

เห็นได้ชัดว่า ฟังก์ชันพื้นฐานสามารถเพิ่มซึ่งกันและกัน คูณ หาร และอื่นๆ อีกมากมาย นี่คือลักษณะที่ปรากฏของฟังก์ชันใหม่ ไม่ใช่แบบพื้นฐานอีกต่อไป แต่ยังแยกความแตกต่างได้ตามกฎบางอย่าง กฎเหล่านี้จะกล่าวถึงด้านล่าง

อนุพันธ์ของผลรวมและส่วนต่าง

ให้ฟังก์ชั่น ฉ(x) และ g(x) ซึ่งเรารู้จักอนุพันธ์ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถใช้ฟังก์ชันพื้นฐานที่กล่าวถึงข้างต้น จากนั้นคุณจะพบอนุพันธ์ของผลรวมและผลต่างของฟังก์ชันเหล่านี้:

1. (ฉ + g)’ = ฉ ’ + g ’
2. (ฉ − g)’ = ฉ ’ − g ’

ดังนั้นอนุพันธ์ของผลรวม (ผลต่าง) ของสองฟังก์ชันจึงเท่ากับผลรวม (ผลต่าง) ของอนุพันธ์ อาจมีเงื่อนไขเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น, ( ฉ + g + ชม.)’ = ฉ ’ + g ’ + ชม. ’.

พูดอย่างเคร่งครัดไม่มีแนวคิดของ "การลบ" ในพีชคณิต มีแนวคิดของ "องค์ประกอบเชิงลบ" ดังนั้นความแตกต่าง ฉ − gสามารถเขียนใหม่เป็นผลรวมได้ ฉ+ (-1) gและเหลือเพียงสูตรเดียวเท่านั้น - อนุพันธ์ของผลรวม

ฉ(x) = x 2 + บาป; g(x) = x 4 + 2x 2 − 3.

การทำงาน ฉ(x) คือผลรวมของฟังก์ชันพื้นฐานสองฟังก์ชัน ดังนั้น:

ฉ ’(x) = (x 2+ บาป x)’ = (x 2)' + (บาป x)’ = 2x+ คอสเอ็กซ์;

เราโต้แย้งกันสำหรับฟังก์ชัน g(x). มีเพียงสามเทอมเท่านั้น (จากมุมมองของพีชคณิต):

g ’(x) = (x 4 + 2x 2 − 3)’ = (x 4 + 2x 2 + (−3))’ = (x 4)’ + (2x 2)’ + (−3)’ = 4x 3 + 4x + 0 = 4x · ( x 2 + 1).

ตอบ:
ฉ ’(x) = 2x+ คอสเอ็กซ์;
g ’(x) = 4x · ( x 2 + 1).

อนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์

คณิตศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์เชิงตรรกะ คนจำนวนมากเชื่อว่าหากอนุพันธ์ของผลรวมเท่ากับผลรวมของอนุพันธ์ อนุพันธ์ของผลคูณนั้น โจมตี"\u003e เท่ากับผลคูณของอนุพันธ์ แต่สำหรับคุณมะเดื่อ! อนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์คำนวณโดยใช้สูตรที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง กล่าวคือ:

(ฉ · g) ’ = ฉ ’ · g + ฉ · g ’

สูตรง่าย ๆ แต่มักถูกลืม และไม่ใช่แค่เด็กนักเรียนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงนักเรียนด้วย ผลลัพธ์คือการแก้ปัญหาอย่างไม่ถูกต้อง

งาน. ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน: ฉ(x) = x 3 คอสเอ็กซ์; g(x) = (x 2 + 7x− 7) · อี x .

การทำงาน ฉ(x) เป็นผลคูณของฟังก์ชันพื้นฐานสองฟังก์ชัน ดังนั้นทุกอย่างจึงง่าย:

ฉ ’(x) = (x 3 คอส x)’ = (x 3)' เพราะ x + x 3 (คอส x)’ = 3x 2 cos x + x 3 (−sin x) = x 2 (3cos x − xบาป x)

การทำงาน g(x) ตัวคูณแรกนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อย แต่รูปแบบทั่วไปจะไม่เปลี่ยนแปลงจากสิ่งนี้ แน่นอน ตัวคูณแรกของฟังก์ชัน g(x) เป็นพหุนาม และอนุพันธ์ของมันคืออนุพันธ์ของผลรวม เรามี:

g ’(x) = ((x 2 + 7x− 7) · อี x)’ = (x 2 + 7x− 7)' · อี x + (x 2 + 7x− 7) ( อี x)’ = (2x+ 7) · อี x + (x 2 + 7x− 7) · อี x = อี x(2 x + 7 + x 2 + 7x −7) = (x 2 + 9x) · อี x = x(x+ 9) · อี x .

ตอบ:
ฉ ’(x) = x 2 (3cos x − xบาป x);
g ’(x) = x(x+ 9) · อี x .

โปรดทราบว่าในขั้นตอนสุดท้าย อนุพันธ์จะถูกแยกตัวประกอบ อย่างเป็นทางการ ไม่จำเป็น แต่อนุพันธ์ส่วนใหญ่ไม่ได้คำนวณด้วยตัวเอง แต่เพื่อสำรวจฟังก์ชัน ซึ่งหมายความว่าเพิ่มเติมอนุพันธ์จะเท่ากับศูนย์ เครื่องหมายจะถูกหา และอื่น ๆ ในกรณีเช่นนี้ ควรมีการแสดงออกที่แยกออกเป็นปัจจัยต่างๆ

หากมีสองหน้าที่ ฉ(x) และ g(x), และ g(x) ≠ 0 ในเซตที่เราสนใจ เราสามารถกำหนดฟังก์ชันใหม่ได้ ชม.(x) = ฉ(x)/g(x). สำหรับฟังก์ชันดังกล่าว คุณสามารถหาอนุพันธ์ได้:

ไม่อ่อนแอใช่มั้ย ค่าลบมาจากไหน? ทำไม g 2? แต่แบบนี้! นี่เป็นหนึ่งในสูตรที่ซับซ้อนที่สุด - คุณไม่สามารถเข้าใจได้โดยไม่ต้องใช้ขวด ดังนั้นจึงควรศึกษาด้วยตัวอย่างเฉพาะเจาะจง

งาน. ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน:

มีฟังก์ชันพื้นฐานในตัวเศษและตัวหารของเศษส่วนแต่ละส่วน ดังนั้นสิ่งที่เราต้องมีคือสูตรสำหรับอนุพันธ์ของผลหาร:

ตามธรรมเนียมแล้ว เราแยกตัวเศษออกเป็นปัจจัย - ซึ่งจะทำให้คำตอบง่ายขึ้นมาก:

ฟังก์ชันเชิงซ้อนไม่จำเป็นต้องเป็นสูตรที่มีความยาวครึ่งกิโลเมตร ตัวอย่างเช่น ก็เพียงพอแล้วที่จะใช้ฟังก์ชัน ฉ(x) = บาป xและแทนที่ตัวแปร x, พูด, บน x 2+ln x. ปรากฎว่า ฉ(x) = บาป ( x 2+ln x) เป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อน เธอยังมีอนุพันธ์ แต่จะไม่ทำงานเพื่อค้นหาตามกฎที่กล่าวถึงข้างต้น

จะเป็นอย่างไร? ในกรณีเช่นนี้ การแทนที่ตัวแปรและสูตรสำหรับอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนจะช่วยได้ดังนี้

ฉ ’(x) = ฉ ’(t) · t', ถ้า xถูกแทนที่ด้วย t(x).

ตามกฎแล้วสถานการณ์ที่มีความเข้าใจในสูตรนี้น่าเศร้ายิ่งกว่าอนุพันธ์ของผลหาร ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะอธิบายด้วยตัวอย่างเฉพาะพร้อมคำอธิบายโดยละเอียดของแต่ละขั้นตอน

งาน. ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน: ฉ(x) = อี 2x + 3 ; g(x) = บาป ( x 2+ln x)

โปรดทราบว่าหากอยู่ในฟังก์ชัน ฉ(x) แทนนิพจน์ 2 x+ 3 จะง่าย xจากนั้นเราจะได้ฟังก์ชันพื้นฐาน ฉ(x) = อี x. ดังนั้นเราจึงทำการทดแทน: ให้2 x + 3 = t, ฉ(x) = ฉ(t) = อี t. เรากำลังมองหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนโดยสูตร:

ฉ ’(x) = ฉ ’(t) · t ’ = (อี t)’ · t ’ = อี t · t ’

และตอนนี้ - ให้ความสนใจ! ทำการทดแทนแบบย้อนกลับ: t = 2x+ 3. เราได้รับ:

ฉ ’(x) = อี t · t ’ = อี 2x+ 3 (2 x + 3)’ = อี 2x+ 3 2 = 2 อี 2x + 3

ทีนี้มาดูฟังก์ชั่นกัน g(x). เห็นได้ชัดว่าต้องเปลี่ยน x 2+ln x = t. เรามี:

g ’(x) = g ’(t) · t' = (บาป t)’ · t' = cos t · t ’

การเปลี่ยนกลับ: t = x 2+ln x. แล้ว:

g ’(x) = คอส ( x 2+ln x) · ( x 2+ln x)' = คอส ( x 2+ln x) · (2 x + 1/x).

นั่นคือทั้งหมด! ดังที่เห็นได้จากนิพจน์ที่แล้ว ปัญหาทั้งหมดลดลงเหลือเพียงการคำนวณอนุพันธ์ของผลรวม

ตอบ:
ฉ ’(x) = 2 อี 2x + 3 ;
g ’(x) = (2x + 1/x) เพราะ ( x 2+ln x).

บ่อยครั้งในบทเรียนของฉัน แทนที่จะใช้คำว่า "อนุพันธ์" ฉันใช้คำว่า "จังหวะ" ตัวอย่างเช่น สโตรกของผลรวมเท่ากับผลรวมของสโตรก ชัดเจนกว่านี้ไหม? ดีที่ดี

ดังนั้น การคำนวณอนุพันธ์ลงมาเพื่อกำจัดจังหวะเหล่านี้ตามกฎที่กล่าวถึงข้างต้น เป็นตัวอย่างสุดท้าย กลับไปที่กำลังอนุพันธ์ด้วยเลขชี้กำลังที่เป็นตรรกยะ:

(x น)’ = น · x น − 1

น้อยคนนักที่จะรู้ว่าในบทบาท นอาจเป็นจำนวนเศษส่วนก็ได้ ตัวอย่างเช่น รูตคือ x 0.5 . แต่ถ้ามีอะไรซับซ้อนอยู่ใต้รูทล่ะ? อีกครั้งจะมีฟังก์ชั่นที่ซับซ้อนปรากฏขึ้น - พวกเขาต้องการให้โครงสร้างดังกล่าวในการทดสอบและการสอบ

งาน. ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน:

อันดับแรก ให้เขียนรากใหม่เป็นกำลังด้วยเลขยกกำลังที่เป็นตรรกยะ:

ฉ(x) = (x 2 + 8x − 7) 0,5 .

ตอนนี้เราทำการทดแทน: ให้ x 2 + 8x − 7 = t. เราหาอนุพันธ์ได้จากสูตร:

ฉ ’(x) = ฉ ’(t) · t ’ = (t 0.5)' t' = 0.5 t−0.5 t ’.

เราทำการทดแทนแบบย้อนกลับ: t = x 2 + 8x− 7. เรามี:

ฉ ’(x) = 0.5 ( x 2 + 8x− 7) −0.5 ( x 2 + 8x− 7)' = 0.5 (2 x+ 8) ( x 2 + 8x − 7) −0,5 .

ในที่สุดกลับไปที่ราก:

เครื่องคิดเลขจะคำนวณอนุพันธ์ของฟังก์ชันพื้นฐานทั้งหมด โดยให้คำตอบโดยละเอียด ตัวแปรสร้างความแตกต่างถูกกำหนดโดยอัตโนมัติ

อนุพันธ์ของฟังก์ชันเป็นหนึ่งในแนวคิดที่สำคัญที่สุดในการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ ปัญหาดังกล่าวนำไปสู่การปรากฏตัวของอนุพันธ์ เช่น การคำนวณความเร็วชั่วขณะของจุดในช่วงเวลาหนึ่ง ถ้าทราบเส้นทางขึ้นอยู่กับเวลา ปัญหาในการค้นหาแทนเจนต์ของฟังก์ชัน ณ จุดใดจุดหนึ่ง .

ส่วนใหญ่แล้ว อนุพันธ์ของฟังก์ชันถูกกำหนดให้เป็นขีดจำกัดของอัตราส่วนของการเพิ่มฟังก์ชันต่อการเพิ่มขึ้นของอาร์กิวเมนต์ หากมี

คำนิยาม.ให้ฟังก์ชันถูกกำหนดในพื้นที่ใกล้เคียงของจุด จากนั้นอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่จุดนั้นเรียกว่าลิมิตถ้ามีอยู่

จะคำนวณอนุพันธ์ของฟังก์ชันได้อย่างไร?

เพื่อเรียนรู้ที่จะแยกแยะหน้าที่ เราต้องเรียนรู้และเข้าใจ กฎความแตกต่างและเรียนรู้วิธีการใช้งาน ตารางอนุพันธ์.

กฎการสร้างความแตกต่าง

อนุญาต และ เป็นฟังก์ชันหาอนุพันธ์ตามอำเภอใจของตัวแปรจริงและเป็นค่าคงที่จริงบางค่า แล้ว

เป็นกฎในการแยกแยะผลคูณของฟังก์ชัน

เป็นกฎสำหรับการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันผลหาร

0 height=33 width=370 style="vertical-align: -12px;"> — ความแตกต่างของฟังก์ชันที่มีเลขชี้กำลังตัวแปร

- กฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน

คือกฎการแยกฟังก์ชันกำลังไฟฟ้า

อนุพันธ์ของฟังก์ชันออนไลน์

เครื่องคิดเลขของเราจะคำนวณอนุพันธ์ของฟังก์ชันใดๆ ทางออนไลน์อย่างรวดเร็วและแม่นยำ โปรแกรมจะไม่ทำผิดพลาดในการคำนวณอนุพันธ์และจะช่วยหลีกเลี่ยงการคำนวณที่ยาวนานและน่าเบื่อหน่าย เครื่องคิดเลขออนไลน์ยังมีประโยชน์เมื่อจำเป็นต้องตรวจสอบวิธีแก้ปัญหาของคุณว่าถูกต้องหรือไม่ และหากไม่ถูกต้อง ให้ค้นหาข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็ว

เป็นไปไม่ได้อย่างยิ่งที่จะแก้ปัญหาทางกายภาพหรือตัวอย่างในวิชาคณิตศาสตร์โดยปราศจากความรู้เกี่ยวกับอนุพันธ์และวิธีการคำนวณ อนุพันธ์เป็นหนึ่งในแนวคิดที่สำคัญที่สุดของการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ เราตัดสินใจที่จะอุทิศบทความของวันนี้ให้กับหัวข้อพื้นฐานนี้ อนุพันธ์คืออะไร ความหมายทางกายภาพและเรขาคณิตของมันคืออะไร วิธีคำนวณอนุพันธ์ของฟังก์ชัน คำถามเหล่านี้สามารถรวมกันเป็นหนึ่งเดียว: จะเข้าใจอนุพันธ์ได้อย่างไร?

ความหมายทางเรขาคณิตและทางกายภาพของอนุพันธ์

ให้มีฟังก์ชั่น เอฟ(x) กำหนดไว้เป็นช่วงๆ (ก,ข) . คะแนน x และ x0 เป็นของช่วงเวลานี้ เมื่อ x เปลี่ยนไป ฟังก์ชันจะเปลี่ยนเอง การเปลี่ยนแปลงอาร์กิวเมนต์ - ความแตกต่างของค่าของมัน x-x0 . ความแตกต่างนี้เขียนเป็น เดลต้า x และเรียกว่าอาร์กิวเมนต์ที่เพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงหรือการเพิ่มของฟังก์ชันคือความแตกต่างระหว่างค่าของฟังก์ชันที่จุดสองจุด คำนิยามอนุพันธ์:

อนุพันธ์ของฟังก์ชัน ณ จุดหนึ่งคือขีดจำกัดของอัตราส่วนของการเพิ่มขึ้นของฟังก์ชัน ณ จุดที่กำหนดจนถึงการเพิ่มขึ้นของอาร์กิวเมนต์เมื่อส่วนหลังมีแนวโน้มเป็นศูนย์

อย่างอื่นเขียนได้ดังนี้

อะไรคือประเด็นในการหาขีด จำกัด ดังกล่าว? แต่อันไหน:

อนุพันธ์ของฟังก์ชันที่จุดหนึ่งเท่ากับค่าแทนเจนต์ของมุมระหว่างแกน OX และแทนเจนต์ของกราฟของฟังก์ชัน ณ จุดที่กำหนด

ความหมายทางกายภาพของอนุพันธ์: อนุพันธ์เวลาของเส้นทางเท่ากับความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง

อันที่จริงตั้งแต่สมัยเรียน ทุกคนรู้ดีว่าความเร็วเป็นเส้นทางส่วนตัว x=f(t) และเวลา t . ความเร็วเฉลี่ยในช่วงเวลาหนึ่ง:

เพื่อหาความเร็วของการเคลื่อนที่ในแต่ละครั้ง t0 คุณต้องคำนวณขีด จำกัด :

กฎข้อที่หนึ่ง: นำค่าคงที่ออก

ค่าคงที่สามารถลบออกจากเครื่องหมายของอนุพันธ์ได้ ยิ่งกว่านั้นก็ต้องทำ เมื่อแก้ตัวอย่างในวิชาคณิตศาสตร์ให้ใช้เป็นกฎ - ถ้าคุณลดรูปนิพจน์ได้ ก็ต้องลดความซับซ้อน .

ตัวอย่าง. มาคำนวณอนุพันธ์กัน:

กฎข้อที่สอง: อนุพันธ์ของผลรวมของฟังก์ชัน

อนุพันธ์ของผลรวมของฟังก์ชันทั้งสองมีค่าเท่ากับผลรวมของอนุพันธ์ของฟังก์ชันเหล่านี้ เช่นเดียวกับอนุพันธ์ของผลต่างของฟังก์ชันก็เช่นเดียวกัน

เราจะไม่ให้การพิสูจน์ทฤษฎีบทนี้ แต่ให้พิจารณาตัวอย่างที่ใช้งานได้จริง

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน:

กฎข้อที่สาม: อนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์ของฟังก์ชัน

อนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์ของฟังก์ชันอนุพันธ์สองตัวคำนวณโดยสูตร:

ตัวอย่าง: ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน:

วิธีการแก้:

นี่เป็นสิ่งสำคัญที่จะพูดเกี่ยวกับการคำนวณอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนเท่ากับผลคูณของอนุพันธ์ของฟังก์ชันนี้เทียบกับอาร์กิวเมนต์ระดับกลางโดยอนุพันธ์ของอาร์กิวเมนต์ระดับกลางเทียบกับตัวแปรอิสระ

ในตัวอย่างข้างต้น เราพบนิพจน์:

ในกรณีนี้ อาร์กิวเมนต์ระดับกลางคือ 8x ยกกำลังห้า ในการคำนวณอนุพันธ์ของนิพจน์ดังกล่าว ก่อนอื่นเราจะพิจารณาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอกที่สัมพันธ์กับอาร์กิวเมนต์ระดับกลาง แล้วคูณด้วยอนุพันธ์ของอาร์กิวเมนต์ระดับกลางด้วยความเคารพต่อตัวแปรอิสระ

กฎข้อที่สี่: อนุพันธ์ของผลหารของสองฟังก์ชัน

สูตรสำหรับหาอนุพันธ์ของผลหารของสองฟังก์ชัน:

เราพยายามพูดถึงอนุพันธ์ของหุ่นจำลองตั้งแต่ต้น หัวข้อนี้ไม่ง่ายอย่างที่คิด ดังนั้นโปรดระวัง: มักจะมีข้อผิดพลาดในตัวอย่าง ดังนั้นควรระมัดระวังในการคำนวณอนุพันธ์

หากมีคำถามเกี่ยวกับเรื่องนี้และหัวข้ออื่น ๆ คุณสามารถติดต่อฝ่ายบริการนักเรียนได้ ในช่วงเวลาสั้นๆ เราจะช่วยคุณแก้ปัญหาการควบคุมที่ยากที่สุดและจัดการกับงานต่างๆ แม้ว่าคุณจะไม่เคยจัดการกับการคำนวณอนุพันธ์มาก่อนก็ตาม