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指對三角函數微分

大一 · 微積分

觀念

xy-3-2-1123-1.5-1-0.50.511.5Oy = sin xy = (sin x)′ = cos xx = 0 切線斜率 1 = cos 0

超越函數的導數表是必背的:(ex)′=ex(e^x)' = e^x、(ln⁡x)′=1x(\ln x)' = \frac{1}{x}、(ax)′=axln⁡a(a^x)' = a^x\ln a、(sin⁡x)′=cos⁡x(\sin x)' = \cos x、(cos⁡x)′=−sin⁡x(\cos x)' = -\sin x、(tan⁡x)′=sec⁡2x(\tan x)' = \sec^2 x。

ee 之所以特別,正是因為 exe^x 微分後不變——它是唯一一個「變化率等於自身」的指數函數,這就是為什麼自然界的成長衰減、複利、放射衰變都用 ee。ln⁡\ln 是它的反函數,導數 1x\frac{1}{x} 填補了冪法則在 n=−1n=-1 的空缺。

算例:y=x2e3xy = x^2 e^{3x},乘積 + 鏈鎖:y′=2xe3x+3x2e3x=(2x+3x2)e3xy' = 2xe^{3x} + 3x^2e^{3x} = (2x + 3x^2)e^{3x};y=ln⁡(x2+1)y = \ln(x^2+1):y′=2xx2+1y' = \frac{2x}{x^2+1}。

後面的微分方程、泰勒級數、機率分布(常態、指數)全部建立在這幾條公式上。

例題

求 f(x)=ln⁡(x2+3)f(x) = \ln(x^{2} + 3) 的導函數 f′(x)f'(x)。

看解法與答案

(ln⁡u)′=u′u(\ln u)' = \dfrac{u'}{u},u=x2+3u = x^{2} + 3、u′=2xu' = 2x。

f′(x)=2xx2+3f'(x) = \dfrac{2x}{x^{2} + 3}。

答案: 2xx2+3\frac{2 x}{x^{2} + 3}

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