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微积分隐函数求导法则,定积分的隐函数求导

时间:2023-05-05 17:00:34 阅读:233810 作者:3521

隐函数求导 前言

本文是在观看B站公开课《微积分的本质》时随课的记录,对内容和格式有问题的朋友欢迎评论和私信交流~

#1 隐函数和隐函数求导 隐函数的定义

隐函数是由隐式方程所隐含定义的函数。
设F(x,y)是某个定义域上的函数,如果存在定义域上的子集D,使得对每个x∈D,存在相应的y满足满足F(x,y)=0,则称该方程确定了一个隐函数。

隐函数和显函数是一组相对的概念,显函数就是用y=f(x)来表示的函数。隐函数本身也是函数,故也应该要满足函数的定义。圆的方程严格来说并不是隐函数,因为作为一个函数,是不允许出现一对多的情况。

通俗一点理解,隐函数就是变量受到等式制约,而使得变量之间应该具有的一种映射关系。

隐函数曲线——满足某种关于变量x和y的性质,所有(x,y)点的集合。 隐函数求导

如果一定要给隐函数求导制定一个定义的话,那就是求解出方程中隐含的函数的导数。

【计算总结】常用的隐函数求导的方法

①隐函数→显函数,常规的函数求导

②复合函数求导法则:例如对于F(x,y) = 0这样的隐函数,两边同时对x求导,但是要把y看做是关于x的函数,使用链式法则。

③一阶微分形式不变性,等式两边同时关于x求导。<隐函数求导法则>

④把n元隐函数看成是n+!元函数,使用多元函数的偏导计算来求导。

#2 相关变化率问题 问题描述
一个梯子倚靠在墙上,梯子长5米,梯子的顶端以1米/秒的速度下滑,试问,梯子的底端离开墙角的速度是多少?


2. 问题分析

梯子底端距离墙的距离,完全是由梯子顶端离地高度决定的。

因为具有这样的制约关系,所以我们肯定是可以算出两端运动速度的相互关系的。 问题求解

(1)对于两端距离分别命名为x(t)和y(t),从而可以得到一个等式关系。

(2)求解方案列举
①隐函数→显函数

按照速度的定义,只要求解出x(t)关于时间的导数,自然就得到了底端运动的速度。


②1元隐函数→2元显函数

对于x(t)2+y(t)2=52这样的等式,是可以抽象成F(t) = 0的形式,只看等式左边,就是一个显函数。

可以直接对这个显函数进行求导,又根据导数的实际意义,因为这个函数的值总是不变,所以在任何位置任何时刻进行任何变化,这个函数的变化率都为0.


【关于等式两边求导到底在求什么呢?】

对等式左边求导,其实就是在问“经过一小段时间dt,y和x都会进行一些改变,那么整个表达式的值会改变多少呢”
——求表达式的该变量右边为0,因为表达式始终是一个常数。只有每次经过dt,表达式始终都不变化才能满足原等式。 #3 经典的圆切线问题 问题描述

需要对于形如x2+y2=R2的圆方程进行切线方程的求解

问题求解

针对圆的方程式进行隐函数求导,使用一阶微分形式不变性。

意义解读
①对等式两边进行同时求导,意味着要求不论x和y同时进行了怎样的微小变动,因为它是一个圆,所以总的表达式的变化量应该为0。

②相当于是保证了x和y在变化时每一步都落在过圆的一条切线上。

#4 隐函数求导的应用

应用:从已有的导函数中推导出未知的导函数

从指数函数中推导出对数函数的导数。

可以把对数函数看成是一个表达简单的隐函数根据对数和指数的定义,将对数关系转换成指数关系。再针对指数关系式进行隐函数求导,变量代换之后就可以得到lnx的导数为(1/x)。

原视频指路——

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