设函数y=f(u)定义域为Du,值域为Mu,函数U=g(x)如果Mx的定义域是Dx,值域是Mx∩Du≠Ø,所以对于Mx∩在Du中的任何一个x通过u;变量x和y之间通过变量u形成的函数关系,具有仅此确定的y值对应,称为复合函数。
如何求导复合函数?
f[g(x)]中,设g(x)=u,则f[g(x)]=f(u),
因此(公式):f'[g(x)]=f'(u)*g'(x)
哈哈,我们的老师写在黑板上的时候一开始也看不懂,那就举个例子,耐心看!
f[g(x)]=sin(2x),设g(x)=2x,令g(x)=2x=u,则f(u)=sin(u)
所以f'[g(x)]=[sin(u)]'*(2x)'=2cos(u),用2x代替u,得f'[g(x)]=2cos(2x).
以此类推y'=[cos(3x)'=-3sin(x)
y'={sin(3-x)]'=-cos(x)
一开始做不好,总要比较公式和例子,
但只要多练习,记住公式,最重要的是记住一两个例子,多练习。
复合函数求导法则
证法一:首先证明引理
f(x)点x0可导的充电条件是在X0的一个邻域U(X0)中,点x0中有一个连续的函数H(x),使f(x)-f(x0)=H(x)(x-从而f'x0);(x0)=H(x0)
证明:设f(x)x0可导,令 H(x)=[f(x)-f(x0)]/(x-x0),x∈U'(x0)(x0去心邻域);H(x)=f'(x0),x=x0
因lim(x->x0)H(x)=lim(x->x0)[f(x)-f(x0)]/(x-x0)=f'(x0)=H(x0)
所以H(x)连续点x0,f(x)-f(x0)=H(x)(x-x0),x∈U(x0)
相反,H存在(x),x∈U(x0),它在点x0连续,f(x)-f(x0)=H(x)(x-x0),x∈U(x0)
由于极限lim的存在(x->x0)H(x)=lim(x->x0)[f(x)-f(x0)]/(x-x0)=lim(x->x0)f'(x)=H(x0)
所以f(x)点x0可导,f'(x0)=H(x0)
引理证毕。
设u=φ(x)在点u0可导,y=f(u)在点u0=φ(x0)可导,复合函数F(x)=f(φ(x))可导x0,F'(x0)=f'(u0)φ'(x0)=f'(φ(x0))φ'(x0)
证明:由f(u)在u0可导,引理的必要性存在于点u0连续函数H(u),使f'(u0)=H(u0),f(u)-f(u0)=H(u)(u-u0)
又由u=φ(x)同样,在x0可导中也有一个在点x0连续函数G(x),使φ'(x0)=G(x0),且φ(x)-φ(x0)=G(x)(x-x0)
于是就有,f(φ(x))-f(φ(x0))=H(φ(x))(φ(x)-φ(x0))=H(φ(x))G(x)(x-x0)
因为φ,G在x0连续,H在u0=φ(x0)连续,所以H(φ(x))G(x)F可以通过x0连续引理的充分性来知道(x)可以导入x0,并且
F'(x0)=f'(u0)φ'(x0)=f'(φ(x0))φ'(x0)
证法二:y=f(u)在点u可导,u=g(x)点x可导,复合函数y=f(g(x))点x0可导,dy//dx=(dy/du)*(du/dx)
证明:因为y=f(u)在u可导,lim(Δu->0)Δy/Δu=f'(u)或Δy/Δu=f'(u)+α(lim(Δu->0)α=0)
当Δu≠0,用Δu乘等式两侧得,Δy=f'(u)Δu+αΔu
但当Δu=0时,Δy=f(u+Δu)-f(u)=因此,上等式仍然成立。
又因为Δx≠0,用Δx除以等式两侧,并要求Δx->0的极限,得
dy/dx=lim(Δx->0)Δy/Δx=lim(Δx->0)[f'(u)Δu+αΔu]/Δx=f'(u)lim(Δx->0)Δu/Δx+lim(Δx->0)αΔu/Δx
又g(x)在x处连续(因为它可以导),所以当Δx->0时,有Δu=g(x+Δx)-g(x)->0
则lim(Δx->0)α=0
最后有dy//dx=(dy/du)*(du/dx)