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多項式函數的微分

高中 12 年級 · 微積分

觀念

xy(1, 3)斜率 f′(1) = 4y = x³ − 2x² + 5x − 1-1123-5510O

導數 f′(a)=lim⁡h→0f(a+h)−f(a)hf'(a)=\lim_{h\to0}\dfrac{f(a+h)-f(a)}{h} 是「瞬間變化率」,幾何上是切線斜率。對多項式不必每次算極限,用冪次法則 (xn)′=nxn−1(x^n)'=nx^{n-1} 逐項微分,常數項導數為 0,加減與常數倍可以分開做。

例:f(x)=x3−2x2+5x−1f(x)=x^3-2x^2+5x-1,f′(x)=3x2−4x+5f'(x)=3x^2-4x+5,f′(1)=4f'(1)=4。二階導數 f′′(x)=6x−4f''(x)=6x-4 是「變化率的變化率」。乘積可以先展開再微分。

導數是速度、邊際成本、成長率的統一語言,也是找極值、畫圖形與牛頓法的工具。

例題

xyx = 0y = 3x³ − 4x² − 2x − 4-2-112-15-10-55O

設 f(x)=3x3−4x2−2x−4f(x) = 3x^{3}-4x^{2}-2x-4,求 f′(0)f'(0),也就是圖中曲線在 x=0x = 0 那一點的切線斜率。

看解法與答案

先微分(冪次法則逐項):f′(x)=3(3)x2+2(−4)x+(−2)=9x2−8x−2f'(x) = 3(3)x^2 + 2(-4)x + (-2) = 9x^{2}-8x-2。

再代入 x=0x = 0:f′(0)=9(0)2−8(0)−2=−2f'(0) = 9(0)^{2} - 8(0) - 2 = -2。

答案: −2-2

用在哪裡

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