微分概念

一元函数可微性是函数增量与自变量增量之间关系的一种表达形式,另一种是导数。紧扣住该点,可以理解为什么$dx$可以直接写,但$dy$不行。

$dx$不是微分,对$dx$的具体理解是将$x$的一个有限区间$I$均分为${n \to \infty}$份,每一份是一个$dx$。所以$dx$就是自变量x足够小的一个增量,等同于$\Delta x$。同时,既然可微性描述了函数增量与自变量增量之间的关系,那么$\Delta x(dx)$就是描述$\Delta y$的基准。

而这个关系,根据定义有:设函数$y=f(x)$在$x=x_0$的某邻域有定义,当自变量$x=x_0$有增量$\Delta x$,若有$\Delta y=f(x_0+\Delta x)-f(x_0)=A\Delta x+o(\Delta x)$,其中A是不依赖$\Delta x$的常数,那么称函数$y$在点$x_0$处是可微的。

所以只有当函数$y=f(x)$在该点处是可微的,才会有接下来$dy$的存在。$dy$的定义:此时$A\Delta x$叫做函数$f(x)$在这一点上相应于自变量增量$\Delta x$的微分,记作$dy$。(这里也对应着$dx$是基准的理解)。

同时以$dx$为基准的话,当$dx$足够小,那么$\Delta y-dy=o(\Delta x)$就已经小得可以忽略了。所以当$\Delta x \to 0$时,可以用切线来近似代替曲线段,完成“以直代曲”的目的。

导数定义

利用导数定义求极限

已知可导求极限

已知方程求极限

利用导数定义求导数

利用导数定义判断可导性

导数应用

反函数求导

设$y=f(x)$可导,且$y’\not=0$。

已知$y=f(x)$的反函数$x=\phi(y)$可导,则有:$\frac{dx}{dy}$$=\frac{1}{\frac{dy}{dx}}$$=\frac{1}{f’(x)}$

又已知$y=f(x)$二阶可导,则有$\frac{d^2x}{dy^2}=$$\frac{d}{dy}\big(\frac{1}{y’}\big)$$=\frac{d}{dx}\big(\frac{1}{y’}\big)\frac{dx}{dy}$$=-\frac{y’’}{y^{‘3}}$(切记$\frac{1}{y’}=\frac{1}{f’(x)}$是以$x$为变量的函数)

  1. 设$f(x)$的反函数是$g(x)$,且$g(1)=2$,$g’(1)=3$,$g’’(4)=4$,求$f’(2)$,$f’’(2)$

    🔍 点击显示解答 $f'(2)=\frac{1}{g'(1)}=\frac{1}{3}$
    $f''(2)=-\frac{g''(1)}{[g'(1)]^3}=-\frac{4}{27}$
  2. 设$f(x)$的反函数是$g(x)$,且$f(1)=2$,$f’(1)=3$,$f’’(4)=4$,求$g’(2)$,$g’’(2)$

    🔍 点击显示解答 $g'(2)=\frac{1}{f'(1)}=\frac{1}{3}$
    $f''(2)=-\frac{f''(1)}{[f'(1)]^3}=-\frac{4}{27}$
    理解一下12题的联系
  3. 设$y=f(x)$的反函数是$x=\phi(y)$,且$f(x)=$$\int_1^{2x}e^{t^2}dt+1$,求$\phi’’(1)$

    🔍 点击显示解答 有$f(x)$表达式可得$f(\frac{1}{2})=1$,即y=1时,x=$\frac{1}{2}$,再根据表达式式求得$f'(x)=2e^{4x^2}$,$f''(x)=16xe^{4x^2}$,所以$\phi(1)=-\frac{f''(\frac{1}{2})}{[f'(\frac{1}{2})]^3}$$=-\frac{1}{e^2}$

隐函数求导

方法论:

  • 两端同时对自变量(如x)求导,再利用原式化简,始终把y当做x的函数
  • 两端同时微分,得到型如$f(x,y)dy=$$g(x,y)dx$的形式
  • 利用公式,若隐函数$y=y(x)$由二元方程$F(x,y)=0$确定,那么$y’(x)=-\frac{F’_x}{F’_y}$

实际第一个方法就够了,参考了武佬和李正元资料没有发现特别的题目,略过。

参数方程求导

公式:$\frac{dy}{dx}=\frac{y’(t)}{x’(t)}$;$\frac{d^2y}{dx^2}=\frac{y’’(t)x’(t)-x’’(t)y’(t)}{[x’^(t)]^3}$

方法:一阶导数代公式,二阶导数看情况,如果是抽象函数利用$\frac{d^2y}{dx^2}$=$\frac{d}{dt}\big(\frac{y’(t)}{x’(t)}\big)\frac{1}{x’(t)}$来求,如果是具体函数也可以用公式

  1. 设$f’’(t)\not=0$,有$\begin{cases} \begin{aligned} x &= f’(t)\ y &= tf’(t)-f(t) \end{aligned} \end{cases}$,求$\frac{d^2y}{dx^2}$

  2. 设$y=y(x)$由$\begin{cases} \begin{aligned} &x = 3t^2+2t+3\ &e^ysint-y+1=0 \end{aligned} \end{cases}$确定,求$\frac{d^2y}{dx^2}\big|_{t=0}$

对数求导

对于幂指函数、连乘、连除、开方等形式一般采用对数求导

求法线、切线

  1. 已知曲线的极坐标方程为$r=1-cos\theta$,求该曲线上对应于$\theta=\frac{\pi}{2}$处的切线和法线的直角坐标方程

曲率圆与曲率半径

若曲线由直角坐标方程$y=y(x)$给出,则$K=\frac{|y’’|}{(1+y’^2)^{\frac{3}{2}}}$

若曲线由参数方程$\begin{cases} \begin{aligned} x &= x(t)\ y &= y(t) \end{aligned} \end{cases}$给出,则$K=\frac{|y’’x’-y’x’’|}{(x’^2+y’^2)^{\frac{3}{2}}}$

  1. 曲线$y^2=x$在点(0,0)处的曲率圆方程为____

高阶导问题

极值拐点问题

第二三充分条件

第一充分条件

从定义出发

图像判定

经典问题

渐近线