微分连锁律是一门
高等数学的定律。连锁律的基本公式为:dy/dx=(dy/dz)×(dz/dx)
推导过程
当需要微分(x+1)2时,我们可以将其展开成为x2+2x+1后对其求导,得到2x+2。然而,当我们遇到类似(3x+1)5这样的式子时,将其展开将浪费许多时间和精力,这时我们可以使用连锁律来解决这个问题。
连锁律的基本公式为:dy/dx=(dy/dz)×(dz/dx)
连锁律的推导
假设y=f(x)且z=f(y):
∵δy/δx=(δy/δz)×(δz/δx)
∴limδx→0 δy/δx=(limδz→0 δy/δz)×(limδx→0 δz/δx)
又∵当δx→0时,δz→0
∴limδx→0 δy/δx=(limδx→0 δy/δz)×(limδx→0 δz/δx)
得出公式:dy/dx=(dy/dz)×(dz/dx)
以y=(3x+1)5为例,使用连锁律求导:
假设z=3x+1,y=z5。
d/dx[(3x+1)5]=dy/dx
=(dy/dz)×(dz/dx)
=[d/dz(z5)]×[d/dx(3x+1)]
=(5z4)(3)
=15z4
=15(3x+1)4
这样我们就可以轻松得出(3x+1)5的导数。
连锁律的应用
y^n的导数
连锁律一般被用来求yn的导数(y=f(x)且n为常数),我们可以用连锁律获得更简单的公式。
以(ax+b)n为例,假设y=ax+b:
d/dx(yn)
=d/dy(yn)×dy/dx (连锁律)
=[ny(n-1)](a)
=any(n-1)
=an(ax+b)(n-1)
可以得出:
d/dx(yn)=[ny(n-1)](dy/dx)
d/dx[(ax+b)n]=an(ax+b)(n-1)
1/y或1/y^n的导数
有时,n的值会是-1,我们也可以使用连锁律。
d/dx(1/y)
=d/dx[y(-1)]
=[-y(-2)]×(dy/dx) (连锁律)
=(-1/y2)(dy/dx)
有的时候n的值是其他负数:
d/dx(1/yn)
=d/dx[y(-n)]
=[-ny(-n-1)]×(dy/dx) (连锁律)
=[-n/y(n+1)](dy/dx)
最后得出:
d/dx(1/y)=(-1/y2)(dy/dx)
d/dx(1/yn)=[-n/y(n+1)](dy/dx)
√y的导数
在日常生活中,n除经常取整数外,还经常取1/2,即y=√z。
同样以y=√z(z是自变量为x的函数)为例,使用刚得到的公式进行求导:
dy/dx
=(dy/dz)×(dz/dx) (连锁律)
=[0.5z(-0.5)](dz/dx)
得出另一个公式:d/dx(√y)=(dy/dx)/(2√y)
以上几个公式可以在大多数情况下代替连锁律使用,它们比连锁律更容易使用。
所有连锁律公式
dy/dx=(dy/dz)×(dz/dx)
d/dx(yn)=[ny(n-1)](dy/dx)
d/dx[(ax+b)n]=an(ax+b)(n-1)
d/dx(1/y)=(-1/y2)(dy/dx)
d/dx(1/yn)=[-n/y(n+1)](dy/dx)
d/dx(√y)=(dy/dx)/(2√y)