导数公式及运算法则

时间:2025-03-27 11:08:20 计算机

一、基本初等函数导数公式

常数函数

$$y = c \quad \Rightarrow \quad y' = 0$$

(常数的导数为零)

幂函数

$$y = x^n \quad \Rightarrow \quad y' = nx^{n-1}$$

(指数为实数)

指数函数

$$y = a^x \quad \Rightarrow \quad y' = a^x \ln a \quad \text{或} \quad y' = e^x \ln e = e^x$$

($a > 0$)

对数函数

$$y = \log_a x \quad \Rightarrow \quad y' = \frac{\ln x}{\ln a} \quad \text{或} \quad y' = \frac{1}{x \ln 10}$$

(自然对数导数为 $\frac{1}{x}$)

三角函数

- $\sin x \quad \Rightarrow \quad \cos x$

- $\cos x \quad \Rightarrow \quad -\sin x$

- $\tan x \quad \Rightarrow \quad \sec^2 x = \frac{1}{\cos^2 x}$

- $\cot x \quad \Rightarrow \quad -\csc^2 x = -\frac{1}{\sin^2 x}$

(需注意定义域)

反三角函数

- $\arcsin x \quad \Rightarrow \quad \frac{1}{\sqrt{1-x^2}}$

- $\arccos x \quad \Rightarrow \quad -\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}$

- $\arctan x \quad \Rightarrow \quad \frac{1}{1+x^2}$

- $\arccot x \quad \Rightarrow \quad -\frac{1}{1+x^2}$

二、导数的运算法则

四则运算法则

- 加法/减法:

$[f(x) \pm g(x)]' = f'(x) \pm g'(x)$

- 乘法:$[f(x) \cdot g(x)]' = f'(x)g(x) + f(x)g'(x)$

- 除法:$\left[\frac{f(x)}{g(x)}\right]' = \frac{f'(x)g(x) - f(x)g'(x)}{g(x)^2}$

复合函数求导法则(链式法则)

若 $y = f(g(x))$,则 $y' = f'(g(x)) \cdot g'(x)$

例如:$(\sin x)^2$ 的导数为 $2\sin x \cdot \cos x$

反函数求导法则

若 $y = f^{-1}(x)$ 且 $f'(x) \neq 0$,则 $(f^{-1})'(x) = \frac{1}{f'(f^{-1}(x))}$

隐函数求导法则

对于方程 $F(x, y) = 0$,若 $y$ 可导,则 $\frac{dy}{dx} = -\frac{F_x}{F_y}$

三、补充说明

导数的几何意义:

函数在某点的导数表示该点切线的斜率。

注意事项

可导必连续,但连续不一定可导(如 $y=|x|$ 在 $x=0$ 处不可导)。

复合函数需使用链式法则,嵌套函数可逐步拆解。

以上公式和法则需结合具体问题灵活