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微分乘法律

(2020-12-19 13:30:33) 经验

微分乘法律

当我们需要求出(x+1)(x-1)的导数时,我们可以将其展开成为x^2-1,然后进行微分,得出2x。但是当我们遇到(x+1)(x-1)^7这种式子的时候,将其展开极为繁琐,而连锁律也不能直接使用,这时我们就需要乘法律拆分这个式子,然后才能对其求导。

乘法律的基本公式为:d/dx(uv)=u(dv/dx)+v(du/dx)

基本介绍

  • 中文名:微分乘法律
  • 表达式:d/dx(uv)=u(dv/dx)+v(du/dx)
  • 套用学科:高等数学
  • 适用领域範围:求导

乘法律的推导

假设u和v都是自变数为x的函式:
y=uv
y+δy=(u+δu)(v+δv)
y+δy=uv+uδv+vδu+δuδv (展开)
δy=uδv+vδu+δuδv (y=uv)
δy/δx=u(δv/δx)+v(δu/δx)+(δuδv)/δx (两边除以δx)
limδx→0 δy/δx=u(limδx→0 δv/δx)+v(limδx→0 δu/δx)+limδx→0 δuδv/δx (加上极限)
dy/dx=u(dv/dx)+v(du/dx)+(limδx→0 δu/δx)×(limδx→0 δv)
dy/dx=u(dv/dx)+v(du/dx)+(du/dx)×0 (当δx→0时,δv→0)
dy/dx=u(dv/dx)+v(du/dx)
最后得出乘法律:
d/dx(uv)=u(dv/dx)+v(du/dx)
我们用乘法律对(x+1)(x-1)^7求导:
d/dx[(x+1)(x-1)^7]
=(x+1)d/dx[(x-1)^7]+[(x-1)^7]d/dx(x+1) (乘法律)
=(x+1)[7(x-1)^6]+(x-1)[(x-1)^6] (连锁律)
=(7x+7)[(x-1)^6]+(x-1)[(x-1)^6]
=(7x+7+x-1)[(x-1)^6]
=(8x+6)(x-1)^6

乘法律的套用

[(mx+n)^a][(px+q)^b]的导数
在微分(x+1)(x-1)^7时,我们需要进行繁琐的因式分解,我们可以总结出一个公式,以解决类似的问题。
假设a、b、m、n、p和q都是常数:
d/dx[(mx+n)^a][(px+q)^b]
=[(mx+n)^a]d/dx[(px+q)^b]+[(px+q)^b]d/dx[(mx+n)^a] (乘法律)
=[(mx+n)^a][bp(px+q)^(b-1)]+[(px+q)^b][am(mx+n)^(a-1)] (连锁律)
=bp[(mx+n)^a][(px+q)^(b-1)+am[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^b]
=bp(mx+n)[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]+am(px+q)[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
=(bpmx+bpn)[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]+(ampx+amq)[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
=(bpmx+ampx+bpn+amq)[(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
=[(a+b)mpx+(amq+bnp)][(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
得出公式:
d/dx[(mx+n)^a][(px+q)^b]=[(a+b)mpx+(amq+bnp)][(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
这个公式可以用来对形如[(mx+n)^a][(px+q)^b]的式子求导。
u√v的导数
有时我们会接触u√v类型的式子,我们试着对它求导:
d/dx(u√v)
=u(d/dx√v)+√v[d/dx(u)] (乘法律)
=u(dv/dx)/(2√v)+(√v)(du/dx)
=(u/2)(dv/dx)/(√v)+v(du/dx)/(√v)
=[(u/2)(dv/dx)+v(du/dx)]/(√v)
得出公式:
d/dx(u√v)=[(u/2)(dv/dx)+v(du/dx)]/(√v)
ay的导数
假设y是自变数为x的函式且a为常数,我们来尝试对ay求导。
=d/dx(ay)
=a(dy/dx)+y[d/dx(a)] (乘法律)
=a(dy/dx) (d/dx(a)=0)
从结果得出公式:
d/dx(ay)=a(dy/dx)

乘法律公式

d/dx(uv)=u(dv/dx)+v(du/dx)
d/dx[(mx+n)^a][(px+q)^b]=[(a+b)mpx+(amq+bnp)][(mx+n)^(a-1)][(px+q)^(b-1)]
d/dx(u√v)=[(u/2)(dv/dx)+v(du/dx)]/(√v)
d/dx(ay)=a(dy/dx)
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