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数学笔记——导数5(指数函数和对数函数的导数)

时间:2019-10-11 11:13:24来源:IT技术作者:seo实验室小编阅读:60次「手机版」
 

指数函数的导数

 

 指数函数的性质

先来复习一下中学的课程:

指数函数的导数

对f(x) = ax求导:

ax右侧的那个极限似乎没有办法继续简化了,如果这个极限看作关于a的函数(之所以将极限看作关于a的函数,是因为在这个极限中,a是未知的,Δx是已知的):

函数在某一点导数的几何意义是该点处切线的斜率,所以M(a)也就是ax在x=0处切线的斜率。

如果y=2x,则,我们仍不知道M(a)是什么,暂且作为悬念。

e

我们知道e表示自然对数的底数,暂且不管自然对数到底是什么,只知道它确实存在。e有两个性质:

1) (ex)’ = ex

2) ex在x=0的导数是1

当我们想要继续对f(kx)=2kx,k∈R求导时,根据上节的公式(2),,这并没有解决问题,看起来更复杂了。如果已知函数某一点的导数,就能求得该函数压缩或伸展后在该点的导数,2kx仅仅是2x的压缩或伸展,在x=0处的斜率也不断向左或向右倾斜:

当k=1/M(2)时,(bx)在x=0处的导数是1,b = e,虽然暂时不知道它的值,但已经知道它确实存在。

对数的性质

自然对数的导数

自然对数是以e为底的对数,简写做ln

y=lne和y=ex互为反函数:

lnx求导

对于函数y = lnx,其反函数是ey = x,根据反函数微分法:

M(a)的真相

已经做了足够多的准备工作,是时候揭开M(a)的真相了。

在对指数函数y=ax求导时,我们得出(ax)’=axM(a)。根据对数的性质,elna = a,原函数需要使用对数进行一次变换:

根据链式求导法则,

所以,M(a) = ln(a)

指数函数的求导公式

由于已经知道了M(a),所以我们终于可以完成对指数函数的求导了。

对数函数求导公式:(ax)’ = axlna

  示例:

(10x)’ = 10xln10, (2x)’ = 2x ln2

对数微分法

自然对数求导公式:(lnu)’ = u’/u,u是x的函数

根据该公式,(lnx)’ = x’/x = 1/x

示例1:(lnx)’ = x’/x = 1/x

示例2:(lnax)’ = (ax)’/ ax = (ax lna) / ax = lna

示例3:(xx)’

   这个稍微复杂点,不能直接用指数函数求导法则,因为指数也是x,此时需要使用对数做一次转换。

示例4:(xn)’

根据幂函数求导公式,(xn)’ = nxn-1,现在使用对数转换对其求解:

也可以使用对数微分法求解:

示例5:(lnsecx)’

(lnsecx)’ = (secx)’/secx = secxtanx/secx = tanx

 e的真相

先来看一个极限:

这下麻烦了,似乎没有办法直接求解。然而数学的魅力就在于化繁为简,化不可能为可能。暂且抛开lim,并使用对数转换(1+1/x)x :

由此得出结论:

总结

  1. (e^x)’ = e^x,e^x在e^x=0处的导数是1
  2. 指数函数的导数 (ax)’=axlna
  3. (lnx)’ = 1/x
  4. 对数微分法,(lnu)’ = u’/u 

作者:我是8位的

 出处:http://www.cnblogs.com/bigmonkey

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