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1、微分怎么求,求微分
求微分公式:微分=导数×dx。导数(Derivative),也叫导函数值。又名微商,是微积分中的重要基础概念。当函数y=f(x)的自变量x在一点x0上产生一个增量Δx时,函数输出值的增量Δy与自变量增量Δx的比值在Δx趋于0时的极限a如果存在,a即为在x0处的导数,记作f'(x0)或df(x0)/dx。
微分在数学中的定义:由函数B=f(A),得到A、B两个数集,在A中当dx靠近自己时,函数在dx处的极限叫作函数在dx处的微分,微分的中心思想是无穷分割。微分是函数改变量的线性主要部分。微积分的基本概念之一。
2、微分知识要领
今天我们来讲解一下微分,现在在高中阶段,就开始接触微积分知识了,微积分是现代科学的数学基础,很多工程问题,都是需要通过微积分方程来解决的。闲话少说,我们直接上干货。
一、微分的含义
微分的原始含义:函数变量y的变化,相对于变量x的变化的变化率。这里的核心要注意的是,微分描述的是y相对x变化的变化率。设函数关系,y相对于x的变化关系可表达为:,当的时候,这个变化率,就是f(x)在x点的微分导数,数学推导式就是:
对于微分,通常表示为,意思是对y关于x求导。
二、微分的几何解释
由于在几何上可表示为几何曲线,对曲线函数对x进行微分求导,得出的也是一个函数,记为,我们叫它为函数的微分函数,设为这个几何曲线上的一个坐标点,我们要搞清楚以下关系:
,表示的是在x1点的导数值,这个导数值m,表示的是函数曲线在坐标点处的切线的斜率。其对应的切线方程是:
,这里特别要注意,别把m跟y1搞混了。
在点(x1,y1)上与切线方程垂直的直线方程称之为法线方程,其方程是:
上述关于微分、导数、切线斜率、切线方程、法线方程之间的关系,一定要搞懂,很容易混淆。
很多题目都会基于导数值、切线方程、法线方程这些关系,来让你求几何问题,包括直线长度、坐标值、角度等。你搞清楚上面的关系,这些题目都是很简单求解的,否则就会一头雾水。
三、微分的变化趋势解释
当函数在这个点上的导数值为0,意味着这个函数曲线,在坐标处于稳定点状态,这个稳定点,既可能是顶点,也可能是底点,由此可见,稳定点也可描述为函数曲线变化的转折点。那么这个点到底是顶点,还是底点呢?这可以通过对微分函数再进行一次微分,得出二阶微分函数,再把x1值代进去,根据下表关系即可判断出这个点到底是顶点,还是底点。
含义 | 位置 | ||
0 | >0 | 下一趋势向上 | 底点 |
0 | <0 | 下一趋势向下 | 顶点 |
微分的变化趋势的这个解释,是非常有实用价值的,其意思是,对于一个函数方程,我们可以通过找出其导数值为0的点,然后再进行二阶求导进而判断出导数值为0的点的下一走势趋势。举个例子,假如我们能够对某个股票的日k线图,建立起其价格p对于时间t的函数方程,那么我们就可以通过求导找出其转折点,这个转折点就是一个可能的买入卖出点,是买入,还是卖出,就看这个函数的二阶微风函数在这个点上的导数值m的结果了,如果m>0,则意味着下一趋势向上,是个买入点。如果m<0,则意味着下一趋势是向下,是卖出点。你看,如果你能对某只股票的价格p对于时间t的变化,建立起一个稳定的方程,那么你就可以运用微分知识,成为股神啦:)。当然这只是理论上可行,实际上你要建立一只股票的价格p对于时间t的变化的稳定的函数方程,几乎是不可能的,至少目前世界上还没哪个牛人能整出这样的方程:)。这里只是借用这个例子,说明一下微分的变化趋势的实际可能的用途。
四、微分的基础计算公式
上面讲述了微分的概念和原理,下面,我们正式进入微分的计算,微分的计算,其实就是找出一个函数对应的微分函数。微分的基础计算公式,就是那些最基础的计算公式,所有的微分计算,都是基于这些基础公式进行推导演化的,汇总如下:
上述就是所有的微分计算基础公式,都是需要背的,直接背下来就是了。
五、链式法则
上述介绍了微分计算的基础公式,那么对于复杂形态的函数进行求微分函数,怎么办呢?方法就是应用链式法则,链式法则的步骤如下:
1、把函数的不满足基础形态的x复杂部分,进行整体化x替代,让函数变成适用于基础公式的形态,再进行求微分,求出微分函数后,把这个整体化x用原来的内容替换回到得出的微分函数;
2、再对刚才被看成整体的部分进行再求微分,如果这个部分满足基础公式形态,直接求微分,如果这个部分还是不满足基础公式形态,再次按1步方法执行,直到是基础公式形态为止;
3、用第2步的结果与第1步的结果相乘,得到的就是最终的微分方程。
举例:对函数求x的微分方程
这个函数是个复杂函数,不满足基础公式形态,我们首先把、、三个不满足基础形态的x复杂部分,分别看成整体u、v、w,则函数形式变为
,这个是满足基础公式形态的,求微分得出
,再把各自的x整体代入进去,就是
然后对被看成整体部分的、、再进行分别求微分,分别得出是:、6、9,再把这几个被看成整体部分的微分结果,与各自的整体微分结果相乘,得出:
这就是最终的微分方程。
使用链式法则要注意:
1、当函数不满足基础形态时,把非基础形态的x部分,看成整体,让其满足基础形态
2、被看成整体的,求出微分方程后,记得要把整体表示的内容还原替换回去
3、被看成整体的还需要再次求微分,得出结果与之前的结果相乘。
链式法则对求解微分方程很重要,真正遇到的方程,绝大多数都不是基础形态的,都需要使用链式法则进行求解。
基于链式法则,可推导出以下公式,大家有兴趣可以自行推导一下:
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