关于产品规则的更多信息
这个计算器将帮助你用乘积法则寻找函数的导数。为了使用这个计算器,你需要提供一个有效的函数,其中涉及到一个积。
一个有效函数的例子是f(x)=x*sin(x),或g(x)=sin(x)*cos(x),仅举几例。
然后,我们在咚咚键入你要使用的函数的乘积规则,然后你要点击,你需要做的就是点击 "计算 "按钮,所有的计算步骤都将提供给你。
你将学习的第一条导数规则之一确实是乘积规则,因为你从初级函数构建的大多数函数都使用函数的乘积。
产品规则公式
学习有关
衍生规则
也许是你在学习如何处理这些问题时要做的第一件事。
求导数
的一个函数。而你将学习的第一条规则之一是乘积规则,毫无疑问。
简单地说,乘积法则是一个帮助你计算函数积的导数的规则。乘积法则的公式是:。
\[\displaystyle (f(x) g(x))' = f'(x) g(x) + f(x) g'(x) \]
使用产品规则的步骤
-
步骤1:
明确指出构成你所处理的积的函数f(x)和g(x)
-
第2步:
在保持产品结构的前提下,必要时进行简化
-
第 3 步:
使用乘积规则公式。\((f(x) g(x))' = f'(x) g(x) + f(x) g'(x) \)包括插入函数f(x)和g(x)的值,以及其导数f'(x)和g'(x)的值。
通过使用乘积规则的导数,你基本上是根据各个函数及其导数的知识来获得乘积的导数。
还有什么其他的衍生品规则?
除了乘积规则之外,还有其他重要的规则,如线性规则,
商数规则
其中指出,\(\frac{d}{dx} \left(\frac{f(x)}{g(x)}\right) = \frac{f'(x)g(x)-f(x)g'(x)}{g^2(x)}\),以及
链条规则
,其中指出,\(\frac{d}{dx} f(g(x)) = f'(g(x))g'(x)\)。
你还会发现周围提到的其他规则,比如说权力规则,它表示\(\frac{d}{dx} x^n = n x^{n-1}\),对于一个常数\(n\)。
技巧和窍门
乘积规则可以被视为导数乘法规则,乘积规则在微积分中起着至关重要的作用,所以学好它是有好处的。
注意,在多变量函数的情况下,你可以使用矩阵乘法的规则,以操作乘积规则。
例子。使用产品规则
计算以下的导数\(f(x) = (x-1)(2x+1) \)的导数
解决方案:
我们考虑以下函数\(\displaystyle f(x)=\left(x-1\right)\left(2x+1\right)\),它需要被微分。
\( \displaystyle \frac{d}{dx}\left(\left(2x+1\right)\left(x-1\right)\right)\)
By using the Product Rule: \(\frac{d}{dx}\left( \left(2x+1\right)\left(x-1\right) \right) = \frac{d}{dx}\left(2x+1\right) \cdot \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right) \cdot \frac{d}{dx}\left(x-1\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\left(2x+1\right) \cdot \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right) \cdot \frac{d}{dx}\left(x-1\right)\)
By linearity, we know \(\frac{d}{dx}\left( x-1 \right) = \frac{d}{dx}\left(x\right)-\frac{d}{dx}\left(1\right)\) and \(\frac{d}{dx}\left( 2x+1 \right) = \frac{d}{dx}\left(2x\right)+\frac{d}{dx}\left(1\right)\), so plugging that in:
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(\frac{d}{dx}\left(2x\right)+\frac{d}{dx}\left(1\right)\right) \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right) \left(\frac{d}{dx}\left(x\right)-\frac{d}{dx}\left(1\right)\right)\)
Since the derivative of a constant is 0, we find that:
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(\frac{d}{dx}\left(2x\right)\right) \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right) \left(\frac{d}{dx}\left(x\right)\right)\)
It is known that \(\frac{d}{dx}\left(x\right) = 1\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(\frac{d}{dx}\left(2x\right)\right) \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right)\)
So, we directly get: \(\frac{d}{dx}\left( 2x \right) = 2\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(2\right) \left(x-1\right)+\left(2x+1 \right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle 2x+1+2\left(x-1\right)\)
Note that \((2) \cdot (x-1) = 2x-2\cdot 1 = 2x-2\), due to the fact that we can use the distributive property on each term of the expression on the left, with respect to the terms on the right
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle 2x+1+2x-2\)
Grouping the terms with \(x\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(2+2\right)x+1-2\)
Grouping together numerical values and operating the terms that were grouped with \(x\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle 4x+1-2\)
Reducing the integers that can be subtracted together: \(\displaystyle 1-2 = -1\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle 4x-1\)
结论
:因此,可以得出结论,该函数的导数是。
\[f'(x) = 4x-1\]
从图形上看,下面的图表描述了这种情况。
产品规则实例
找到以下的导数\(f(x) = x \sin(x)\)的导数
解决方案:
在这个例子中,给出的函数是\(\displaystyle f(x)=x\sin\left(x\right)\)。让我们找出它的导数
\( \displaystyle \frac{d}{dx}\left(x\sin\left(x\right)\right)\)
我们使用产品规则。\(\frac{d}{dx}\left( x\sin\left(x\right) \right) = \frac{d}{dx}\left(x\right) \cdot \sin\left(x\right)+x \cdot \frac{d}{dx}\left(\sin\left(x\right)\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\left(x\right) \cdot \sin\left(x\right)+x \cdot \frac{d}{dx}\left(\sin\left(x\right)\right)\)
通过直接微分,我们发现。\(\frac{d}{dx}\left( \sin\left(x\right) \right) = \cos\left(x\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\left(x\right) \cdot \sin\left(x\right)+x \cdot \cos\left(x\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle x\cos\left(x\right)+\sin\left(x\right)\)
结论
:因此,我们发现,导数由以下公式给出。
\[f'(x) = x\cos\left(x\right)+\sin\left(x\right)\]
以下是该函数及其导数的图形。
例子。另一个产品规则计算
对以下函数\( f(x) = x (x+1)^2 \)进行微分。
解决方案:
最后,在这个例子中,给出的函数是\(\displaystyle f(x)=x\left(x+1\right)^2\)。由于有一个函数的乘积,我们可以使用乘积规则进行微分。
\( \displaystyle \frac{d}{dx}\left(\left(x+1\right)^2x\right)\)
我们使用产品规则。\(\frac{d}{dx}\left( \left(x+1\right)^2x \right) = \frac{d}{dx}\left(\left(x+1\right)^2\right) \cdot x+\left(x+1\right)^2 \cdot \frac{d}{dx}\left(x\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\left(\left(x+1\right)^2\right) \cdot x+\left(x+1\right)^2 \cdot \frac{d}{dx}\left(x\right)\)
我们知道,\(\frac{d}{dx}\left(x\right) = 1\)的
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\left(\left(x+1\right)^2\right) \cdot x+\left(x+1\right)^2 \)
对一个恒定的指数使用幂律。\(\frac{d}{dx}\left( \left(x+1\right)^2 \right) = 2x+1\cdot \frac{d}{dx}\left(x+1\right)\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(2x+1\cdot \frac{d}{dx}\left(x+1\right)\right) x+\left(x+1\right)^2 \)
根据线性关系,我们知道\(\frac{d}{dx}\left( x+1 \right) = \frac{d}{dx}\left(x\right)+\frac{d}{dx}\left(1\right)\),所以把它插进去。
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(2x+1\left(\frac{d}{dx}\left(x\right)+\frac{d}{dx}\left(1\right)\right)\right) x+\left(x+1\right)^2 \)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(2x+1\left(\frac{d}{dx}\left(x\right)\right)\right) x+\left(x+1\right)^2 \)
我们知道,\(\frac{d}{dx}\left(x\right) = 1\)的
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(2x+1\right) x+\left(x+1\right)^2 \)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(x+1\right)^2+2\left(x+1\right)x\)
扩展术语。\(\left(x+1\right)^2 = \left(x+1\right)\left(x+1\right)\)<
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(x+1\right)\left(x+1\right)+2\left(x+1\right)x\)
观察一下\((x+1) \cdot (x+1) = x^2+1x+1x+1^2 = x^2+2x+1\),因为我们可以对左边的表达式的每一项使用分配属性,相对于右边的项来说
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle x^2+2x+1+2\left(x+1\right)x\)
注意\((x+1) \cdot (x) = x^2+1x = x^2+x\),由于我们可以对左边表达式的每项使用分配属性,相对于右边的项来说
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle x^2+2x+1+2\left(x^2+x\right)\)
我们得到\((2) \cdot (x^2+x) = 2x^2+2x = 2x^2+2x\),通过对左边的表达式的每一项使用分配属性,相对于右边的项来说
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle x^2+2x+1+2x^2+2x\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(2+2\right)x+\left(1+2\right)x^2+1\)
把整数放在一起,并简化与\(x\),\(x^2\)分组的条款
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle 4x+3x^2+1\)
\( \displaystyle = \,\,\)
\(\displaystyle \left(3x+1\right)\left(x+1\right)\)
结论
:根据上面的计算,可以发现相应的导数是:。
\[f'(x) = \left(3x+1\right)\left(x+1\right)\]
在区间\([-5, 5]\)上,对给定的函数得到以下图。
更多衍生品计算器
很少有人会不同意微分与积分以及微积分的核心要点。
计算一个导数
是你作为一个微积分学生需要学习的一项关键技能。
你可以学习不同 "口味 "的差异化,包括
部分分化
也
隐性分化
,它们被用于不同的应用环境中。
应用包括
切线
计算,这与
线性近似
,以及使用高阶导数,从
二阶导数
.