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高等数学上册:隐函数导数

【摘要】:1)隐函数求导法(1)隐函数的导数一般地,如果方程F(x,y)=0在一定条件下,当x在某区间内任取一值时,相应地总有满足这个方程的唯一的y值存在,那么,就称方程F(x,y)=0在该区间上确定了一个隐函数y=y(x).把一个隐函数化为显函数,称为隐函数的显化.例如方程x2+2y=1确定的函数可显化为但有些隐函数的显化是困难的,甚至是不可能的.而在实际问题中,往往需要计算隐函数的导数,那么能否对隐函数

1)隐函数求导法

(1)隐函数的导数

一般地,如果方程F(x,y)=0在一定条件下,当x在某区间内任取一值时,相应地总有满足这个方程的唯一的y值存在,那么,就称方程F(x,y)=0在该区间上确定了一个隐函数y=y(x).

把一个隐函数化为显函数,称为隐函数的显化.例如方程x2+2y=1确定的函数可显化为但有些隐函数的显化是困难的,甚至是不可能的.而在实际问题中,往往需要计算隐函数的导数,那么能否对隐函数不显化,而直接从方程F(x,y)=0计算该隐函数的导数呢?下面给出解决这个问题的方法.

设方程F(x,y)=0确定了可导函数y=y(x),因此把它代回原方程中就得到恒等式:

F[x,y(x)]=0

对上述恒等式的两端求x的导数,所得的结果也必然相等,但应注意,方程的左端F[x,y(x)]是将y=y(x)代入方程F(x,y)中的结果,所以求导时其中的y要看作x的函数,然后用复合函数的求导法去求导,这样就可得到一个含有欲求的导数的等式,从中可解出这就是所谓的隐函数求导法.

例1 设方程exy+y2=cosx确定y为x的函数,求

解 对方程两边求x的导数,得

解得

例2 求曲线xy+ey=1在点(0,0)处的切线方程.

解 方程两边分别对x求导,得

y+xy′+ey·y′=0

将x=0,y=0代入上式,得

则曲线在(0,0)点处的切线方程是

y=0

(2)隐函数的二阶导数

如果需要求隐函数的二阶导数,只要对含有隐函数的一阶导数的方程两边再求自变量的导数,便可得到一个含有隐函数的二阶导数的等式,再将一阶导数的表达式代入该方程,就可从中解出这就是隐函数的二阶导数的求法.(www.chuimin.cn)

例3 设函数y=y(x)是由方程ex-ey-xy=0确定的隐函数,求

解 当x=0时,代入原方程即可求得y=0,在方程两边对x求导,得

再对上式求x的导数,得

将x=0,y=0代入式(2-41),解得再将1代入式(2-42),解得

2)对数求导法

利用隐函数求导法还可以方便地求出由几个因子通过乘、除、乘方、开方所构成的比较复杂的函数(包括幂指函数y=[f(x)]g(x))的导数,具体做法如下:对函数两边先取对数,化乘除为加减,化乘方、开方为乘积,得到包含原来函数的方程,再按隐函数的求导方法求导即可,称这种求导法为对数求导法.

例4 设y=xx(x>0),求

解 在等式两边取对数,得

lny=xlnx

对上式两边对x求导,得

解得

对数求导法不仅可以用来求幂指函数的导数,从下面的例子可以看到,此方法对求某些仅含有乘、除、乘方、开方运算的函数导数也同样适用.

例5 求的导数.

解 在已知函数两边取对数,得

上式两边对x求导,得

解得