ตั้งแต่คุณมาที่นี่คุณคงเห็นสูตรนี้ในตำราเรียนแล้ว

และทำหน้าแบบนี้:

เพื่อนไม่ต้องกังวล! ในความเป็นจริงทุกอย่างเป็นเพียงอุกอาจ คุณจะเข้าใจทุกอย่างอย่างแน่นอน คำขอเดียว - อ่านบทความ ช้าพยายามทำความเข้าใจทุกขั้นตอน ฉันเขียนให้เรียบง่ายและชัดเจนที่สุด แต่คุณยังต้องเข้าใจแนวคิดนี้ และอย่าลืมแก้ไขงานจากบทความ

ฟังก์ชั่นที่ซับซ้อนคืออะไร?

ลองนึกภาพว่าคุณกำลังย้ายไปอพาร์ทเมนต์อื่นและบรรจุสิ่งของลงในกล่องขนาดใหญ่ สมมติว่าคุณจำเป็นต้องรวบรวมสิ่งของเล็กๆ น้อยๆ เช่น เครื่องเขียนของโรงเรียน หากคุณโยนมันลงในกล่องขนาดใหญ่ พวกมันจะหลงหายไปเหนือสิ่งอื่นใด เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ คุณต้องใส่มันลงในถุงก่อน จากนั้นจึงใส่ลงในกล่องขนาดใหญ่ หลังจากนั้นจึงปิดผนึก กระบวนการ "ซับซ้อน" นี้แสดงอยู่ในแผนภาพด้านล่าง:

ดูเหมือนว่าคณิตศาสตร์เกี่ยวอะไรกับมัน? ใช่ ทั้งๆ ที่เป็นเช่นนั้น ฟังก์ชั่นที่ซับซ้อนก่อตั้งขึ้นในลักษณะเดียวกันทุกประการ! มีเพียงเราเท่านั้นที่ "แพ็ค" ไม่ใช่สมุดบันทึกและปากกา แต่ \(x\) ในขณะที่ "แพ็คเกจ" และ "กล่อง" นั้นแตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น ลองนำ x และ “pack” เข้าไปในฟังก์ชัน:

แน่นอนว่าเราได้ \(\cos⁡x\) นี่คือ "ถุงใส่สิ่งของ" ของเรา ทีนี้มาใส่ไว้ใน "กล่อง" - บรรจุลงในฟังก์ชันลูกบาศก์

จะเกิดอะไรขึ้นในที่สุด? ใช่ ถูกต้อง จะมี "ถุงบรรจุสิ่งของในกล่อง" ซึ่งก็คือ "โคไซน์ของ X กำลังสาม"

การออกแบบที่ได้จึงเป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อน มันแตกต่างจากสิ่งธรรมดาตรงที่ “ผลกระทบ” หลายอย่าง (แพ็คเกจ) จะถูกนำไปใช้กับ X หนึ่งรายการติดต่อกันและกลายเป็น "ฟังก์ชันจากฟังก์ชัน" - "บรรจุภัณฑ์ภายในบรรจุภัณฑ์"

ใน หลักสูตรของโรงเรียน“แพ็คเกจ” เหล่านี้มีน้อยมาก มีเพียงสี่ประเภทเท่านั้น:

ตอนนี้เรามา "รวม" X ลงในฟังก์ชันเลขชี้กำลังที่มีฐาน 7 ก่อน แล้วจึงลงในฟังก์ชันตรีโกณมิติ เราได้รับ:

\(x → 7^x → tg⁡(7^x)\)

ทีนี้มา "แพ็ค" X สองครั้งกัน ฟังก์ชันตรีโกณมิติครั้งแรกใน และจากนั้นใน:

\(x → sin⁡x → cotg⁡ (sin⁡x)\)

ง่ายใช่มั้ย?

ตอนนี้เขียนฟังก์ชันด้วยตัวเอง โดยที่ x:
- ขั้นแรกมันจะถูก "อัดแน่น" ลงในโคไซน์ จากนั้นจึงกลายเป็นฟังก์ชันเลขชี้กำลังที่มีฐาน \(3\);
- ยกกำลังห้าก่อนแล้วจึงแทนเจนต์
- อันดับแรกถึงลอการิทึมถึงฐาน \(4\) จากนั้นยกกำลัง \(-2\)

ค้นหาคำตอบสำหรับงานนี้ในตอนท้ายของบทความ

เราจะ “แพ็ค” X ไม่ใช่สอง แต่สามครั้งได้ไหม ไม่มีปัญหา! และสี่ ห้า และยี่สิบห้าครั้ง ตัวอย่างเช่น นี่คือฟังก์ชันที่ x เป็น "packed" \(4\) คูณ:

\(y=5^(\log_2⁡(\sin⁡(x^4)))\)

แต่สูตรดังกล่าวจะไม่พบในแบบฝึกหัดของโรงเรียน (นักเรียนโชคดีกว่า - สูตรของพวกเขาอาจซับซ้อนกว่า☺)

"การแกะกล่อง" ฟังก์ชันที่ซับซ้อน

ดูฟังก์ชั่นก่อนหน้าอีกครั้ง คุณสามารถเข้าใจลำดับ "การบรรจุ" ได้หรือไม่? สิ่งที่ X ถูกยัดเข้าไปก่อน สิ่งที่แล้ว และต่อๆ ไปจนกระทั่งถึงจุดสิ้นสุด นั่นคือฟังก์ชันใดที่ซ้อนอยู่ในฟังก์ชันใด หยิบกระดาษแผ่นหนึ่งแล้วเขียนสิ่งที่คุณคิด คุณสามารถทำเช่นนี้ได้ด้วยโซ่ที่มีลูกศรตามที่เราเขียนไว้ด้านบนหรือด้วยวิธีอื่นใด

ตอนนี้คำตอบที่ถูกต้องคือ: อันดับแรก x ถูก “อัดแน่น” ลงในกำลัง \(4\)th จากนั้นผลลัพธ์ก็อัดแน่นอยู่ในไซน์ ในทางกลับกัน ก็ถูกใส่เข้าไปในลอการิทึมที่ฐาน \(2\) และในท้ายที่สุด โครงสร้างทั้งหมดนี้ก็ถูกอัดแน่นไปด้วยพลังห้า

นั่นคือคุณต้องคลายลำดับตามลำดับย้อนกลับ และนี่คือคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการทำให้ง่ายขึ้น: ดูที่ X ทันที – คุณควรเต้นจากมัน ลองดูตัวอย่างบางส่วน

ตัวอย่างเช่น นี่คือฟังก์ชันต่อไปนี้: \(y=tg⁡(\log_2⁡x)\) เราดูที่ X - เกิดอะไรขึ้นกับมันก่อน? นำมาจากเขา แล้ว? นำค่าแทนเจนต์ของผลลัพธ์มา ลำดับจะเหมือนกัน:

\(x → \log_2⁡x → tg⁡(\log_2⁡x)\)

อีกตัวอย่างหนึ่ง: \(y=\cos⁡((x^3))\) มาวิเคราะห์กัน - ก่อนอื่นเรายกกำลังสามของ X แล้วหาโคไซน์ของผลลัพธ์ ซึ่งหมายความว่าลำดับจะเป็น: \(x → x^3 → \cos⁡((x^3))\) โปรดทราบว่าฟังก์ชั่นดูเหมือนจะคล้ายกับฟังก์ชั่นแรก (ซึ่งมีรูปภาพ) แต่นี่เป็นฟังก์ชันที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง: ในลูกบาศก์คือ x (นั่นคือ \(\cos⁡((x·x·x)))\) และตรงนั้นในลูกบาศก์คือโคไซน์ \(x\) ( นั่นคือ \(\cos⁡ x·\cos⁡x·\cos⁡x\)) ความแตกต่างนี้เกิดขึ้นจากลำดับ "การบรรจุ" ที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างสุดท้าย (ด้วย ข้อมูลสำคัญในนั้น): \(y=\sin⁡((2x+5))\) ชัดเจนว่าพวกเขาทำอะไรที่นี่ก่อน การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ด้วย x แล้วหาไซน์ของผลลัพธ์: \(x → 2x+5 → \sin⁡((2x+5))\) และนี่ จุดสำคัญ: แม้ว่าการดำเนินการทางคณิตศาสตร์จะไม่ทำงานในตัวเอง แต่การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ยังทำหน้าที่เป็นวิธีการ "บรรจุ" อีกด้วย มาเจาะลึกความละเอียดอ่อนนี้กันอีกหน่อย

ดังที่ฉันได้กล่าวไว้ข้างต้นในฟังก์ชันง่าย ๆ x จะถูก "บรรจุ" หนึ่งครั้งและในฟังก์ชันที่ซับซ้อน - สองรายการขึ้นไป ยิ่งไปกว่านั้น การรวมกันของฟังก์ชันอย่างง่ายใดๆ (ซึ่งได้แก่ ผลรวม ผลต่าง การคูณ หรือการหาร) ก็เช่นกัน ฟังก์ชั่นง่ายๆ- ตัวอย่างเช่น \(x^7\) เป็นฟังก์ชันง่ายๆ และ \(ctg x\) ก็เช่นกัน ซึ่งหมายความว่าชุดค่าผสมทั้งหมดเป็นฟังก์ชันง่ายๆ:

\(x^7+ ctg x\) - ง่าย
\(x^7· เตียง x\) – ง่าย
\(\frac(x^7)(ctg x)\) – ง่าย ฯลฯ

อย่างไรก็ตาม หากใช้อีกหนึ่งฟังก์ชันกับชุดค่าผสมดังกล่าว ก็จะกลายเป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อน เนื่องจากจะมี "แพ็คเกจ" สองชุด ดูแผนภาพ:

เอาล่ะไปข้างหน้าตอนนี้ เขียนลำดับของฟังก์ชัน "wrapping":
\(y=cos(⁡(บาป⁡x))\)
\(y=5^(x^7)\)
\(y=arctg⁡(11^x)\)
\(y=log_2⁡(1+x)\)
คำตอบอยู่อีกครั้งในตอนท้ายของบทความ

ฟังก์ชั่นภายในและภายนอก

ทำไมเราต้องเข้าใจ Function Nesting? สิ่งนี้ให้อะไรเราบ้าง? ความจริงก็คือหากไม่มีการวิเคราะห์เราจะไม่สามารถค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่กล่าวถึงข้างต้นได้อย่างน่าเชื่อถือ

และเพื่อที่จะก้าวต่อไป เราจำเป็นต้องมีแนวคิดอีกสองประการ: ฟังก์ชันภายในและภายนอก นี้เป็นอย่างมาก สิ่งง่ายๆยิ่งกว่านั้น ในความเป็นจริงเราได้วิเคราะห์แล้วข้างต้น: หากเราจำการเปรียบเทียบของเราได้ตั้งแต่เริ่มต้น ฟังก์ชันภายในจะเป็น "แพ็คเกจ" และฟังก์ชันภายนอกจะเป็น "กล่อง" เหล่านั้น. สิ่งที่ X ถูก "ห่อ" ไว้เป็นอันดับแรกคือฟังก์ชันภายใน และฟังก์ชันภายในที่ "ห่อ" ไว้นั้นเป็นฟังก์ชันภายนอกอยู่แล้ว มันชัดเจนว่าทำไม - เธออยู่ข้างนอก นั่นหมายถึงภายนอก

ในตัวอย่างนี้: \(y=tg⁡(log_2⁡x)\) ฟังก์ชัน \(\log_2⁡x\) เป็นแบบภายใน และ
- ภายนอก

และในนี้: \(y=\cos⁡((x^3+2x+1))\), \(x^3+2x+1\) เป็นค่าภายใน และ
- ภายนอก

ฝึกวิเคราะห์ฟังก์ชันที่ซับซ้อนครั้งสุดท้ายให้เสร็จสิ้น และสุดท้ายเรามาดูสิ่งที่เราเริ่มต้นกัน - เราจะพบอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

กรอกข้อมูลลงในช่องว่างในตาราง:

อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน

ไชโยสำหรับเราในที่สุดเราก็ได้ไปถึง "หัวหน้า" ของหัวข้อนี้ - อันที่จริงอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อนและโดยเฉพาะกับสูตรที่แย่มากนั้นตั้งแต่ต้นบทความ☺

\((f(g(x)))"=f"(g(x))\cdot g"(x)\)

สูตรนี้อ่านได้ดังนี้:

อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนเท่ากับผลคูณของอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอกเทียบกับฟังก์ชันภายในคงที่และอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายใน

และดูแผนภาพการแยกวิเคราะห์ตามคำพูดทันทีเพื่อให้คุณเข้าใจว่าต้องทำอย่างไร:

ฉันหวังว่าคำว่า "อนุพันธ์" และ "ผลิตภัณฑ์" จะไม่ทำให้เกิดปัญหาใดๆ “ ฟังก์ชั่นที่ซับซ้อน” - เราได้แยกมันออกไปแล้ว สิ่งที่จับได้อยู่ใน "อนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอกที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันภายในคงที่" มันคืออะไร?

คำตอบ: นี่คืออนุพันธ์ตามปกติของฟังก์ชันภายนอก ซึ่งมีเพียงฟังก์ชันภายนอกเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง และฟังก์ชันภายในยังคงเหมือนเดิม ยังไม่ชัดเจน? เอาล่ะ ลองใช้ตัวอย่างกัน

ขอให้เรามีฟังก์ชัน \(y=\sin⁡(x^3)\) เห็นได้ชัดว่าฟังก์ชันภายในที่นี่คือ \(x^3\) และฟังก์ชันภายนอก
- ตอนนี้ให้เราหาอนุพันธ์ของภายนอกเทียบกับภายในคงที่

อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ในบทนี้เราจะได้เรียนรู้วิธีค้นหา อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน- บทเรียนคือความต่อเนื่องทางตรรกะของบทเรียน จะหาอนุพันธ์ได้อย่างไร?ซึ่งเราได้ตรวจสอบอนุพันธ์ที่ง่ายที่สุดและทำความคุ้นเคยกับกฎของการสร้างความแตกต่างและบางส่วน วิธีการทางเทคนิคการหาอนุพันธ์ ดังนั้นหากคุณไม่เก่งเรื่องอนุพันธ์ของฟังก์ชันหรือบางจุดในบทความนี้ยังไม่ชัดเจน ให้อ่านบทเรียนข้างต้นก่อน โปรดใช้อารมณ์จริงจัง - เนื้อหาไม่เรียบง่าย แต่ฉันจะพยายามนำเสนออย่างเรียบง่ายและชัดเจนต่อไป

ในทางปฏิบัติ คุณต้องจัดการกับอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อนบ่อยครั้งมาก หรือเกือบทุกครั้ง เมื่อคุณได้รับมอบหมายงานให้ค้นหาอนุพันธ์

เราดูตารางตามกฎ (หมายเลข 5) เพื่อแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

ลองคิดดูสิ ก่อนอื่นมาใส่ใจกับรายการกันก่อน ที่นี่เรามีสองฟังก์ชัน - และ และฟังก์ชันที่พูดเป็นรูปเป็นร่างซ้อนอยู่ภายในฟังก์ชัน ฟังก์ชันประเภทนี้ (เมื่อฟังก์ชันหนึ่งซ้อนอยู่ภายในอีกฟังก์ชันหนึ่ง) เรียกว่าฟังก์ชันเชิงซ้อน

ฉันจะเรียกใช้ฟังก์ชัน ฟังก์ชั่นภายนอกและฟังก์ชัน – ฟังก์ชั่นภายใน (หรือซ้อนกัน).

- คำจำกัดความเหล่านี้ไม่ใช่ทฤษฎีและไม่ควรปรากฏในการออกแบบงานขั้นสุดท้าย ฉันสมัคร การแสดงออกที่ไม่เป็นทางการ“ฟังก์ชั่นภายนอก”, “ฟังก์ชั่นภายใน” เท่านั้นเพื่อให้คุณเข้าใจเนื้อหาได้ง่ายขึ้น

เพื่อชี้แจงสถานการณ์ ให้พิจารณา:

ตัวอย่างที่ 1

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ภายใต้ไซน์เราไม่ได้มีเพียงตัวอักษร "X" เท่านั้น แต่ยังมีนิพจน์ทั้งหมดด้วย ดังนั้นการค้นหาอนุพันธ์ทันทีจากตารางจะไม่ได้ผล นอกจากนี้เรายังสังเกตเห็นว่าที่นี่เป็นไปไม่ได้ที่จะใช้กฎสี่ข้อแรก ดูเหมือนว่าจะมีความแตกต่าง แต่ความจริงก็คือไซน์ไม่สามารถ "ฉีกเป็นชิ้น ๆ":

ใน ในตัวอย่างนี้จากคำอธิบายของฉัน เห็นได้ชัดว่าฟังก์ชันเป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อน และพหุนามก็คือ ฟังก์ชั่นภายใน(การลงทุน) และ – ฟังก์ชั่นภายนอก

ขั้นแรกสิ่งที่คุณต้องทำเมื่อหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนก็คือ ทำความเข้าใจว่าฟังก์ชันใดเป็นฟังก์ชันภายในและฟังก์ชันใดเป็นภายนอก.

เมื่อไร ตัวอย่างง่ายๆดูเหมือนชัดเจนว่าพหุนามฝังอยู่ใต้ไซน์ แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าทุกอย่างไม่ชัดเจน? จะทราบได้อย่างไรว่าฟังก์ชันใดเป็นฟังก์ชันภายนอกและฟังก์ชันใดเป็นฟังก์ชันภายใน ในการทำเช่นนี้ฉันขอแนะนำให้ใช้เทคนิคต่อไปนี้ซึ่งสามารถทำได้ทั้งทางจิตใจหรือแบบร่าง

สมมติว่าเราจำเป็นต้องคำนวณค่าของนิพจน์บนเครื่องคิดเลข (แทนที่จะใช้ค่าใดค่าหนึ่งเป็นตัวเลขใดๆ ก็ได้)

เราจะคำนวณอะไรก่อน? ก่อนอื่นเลยคุณจะต้องดำเนินการต่อไปนี้: ดังนั้นพหุนามจะเป็นฟังก์ชันภายใน:

ประการที่สองจะต้องค้นหา ดังนั้น ไซน์ – จะเป็นฟังก์ชันภายนอก:

หลังจากที่เรา ขายหมดแล้วด้วยฟังก์ชันภายในและภายนอก ถึงเวลาที่จะใช้กฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน

มาเริ่มตัดสินใจกันเลย จากชั้นเรียน จะหาอนุพันธ์ได้อย่างไร?เราจำได้ว่าการออกแบบวิธีแก้ปัญหาสำหรับอนุพันธ์ใด ๆ มักจะเริ่มต้นเช่นนี้ - เราใส่นิพจน์ในวงเล็บและใส่เส้นขีดที่มุมขวาบน:

ตอนแรกเราค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอก (ไซน์) ดูที่ตารางอนุพันธ์ของฟังก์ชันพื้นฐานแล้วสังเกตว่า . สูตรตารางทั้งหมดยังสามารถใช้ได้หากแทนที่ "x" ด้วยนิพจน์ที่ซับซ้อน, วี ในกรณีนี้:

โปรดทราบว่าฟังก์ชั่นภายใน ไม่เปลี่ยนแปลงเราไม่แตะต้องมัน.

มันค่อนข้างชัดเจนว่า

ผลลัพธ์สุดท้ายของการใช้สูตรจะเป็นดังนี้:

ตัวคูณคงที่มักจะวางไว้ที่จุดเริ่มต้นของนิพจน์:

หากมีความเข้าใจผิดให้เขียนวิธีแก้ปัญหาลงในกระดาษแล้วอ่านคำอธิบายอีกครั้ง

ตัวอย่างที่ 2

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ตัวอย่างที่ 3

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

และเช่นเคย เราเขียนไว้ว่า:

ลองหาดูว่าเรามีฟังก์ชันภายนอกอยู่ที่ไหน และเรามีฟังก์ชันภายในอยู่ที่ไหน ในการทำเช่นนี้ เราพยายาม (ทางจิตใจหรือแบบร่าง) เพื่อคำนวณค่าของนิพจน์ที่ คุณควรทำอะไรก่อน? ก่อนอื่น คุณต้องคำนวณว่าฐานเท่ากับเท่าใด ดังนั้น พหุนามจึงเป็นฟังก์ชันภายใน:

และเมื่อถึงเวลานั้นเท่านั้นที่จะดำเนินการยกกำลัง ดังนั้น ฟังก์ชั่นพลังงานเป็นฟังก์ชันภายนอก:

ตามสูตร คุณต้องหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอกก่อน ซึ่งในกรณีนี้คือดีกรี มองหาในตาราง สูตรที่ต้องการ- เราทำซ้ำอีกครั้ง: ใดๆ สูตรตารางใช้ได้ไม่เพียงแต่สำหรับ “x” เท่านั้น แต่ยังใช้ได้กับนิพจน์ที่ซับซ้อนด้วย- ดังนั้นผลลัพธ์ของการใช้กฎเพื่อแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อนจึงเป็นดังนี้:

ฉันขอย้ำอีกครั้งว่าเมื่อเราหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอก ฟังก์ชันภายในของเราจะไม่เปลี่ยนแปลง:

ตอนนี้สิ่งที่เหลืออยู่คือการหาอนุพันธ์ที่เรียบง่ายของฟังก์ชันภายในและปรับแต่งผลลัพธ์เล็กน้อย:

ตัวอย่างที่ 4

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่เป็นตัวอย่างสำหรับ การตัดสินใจที่เป็นอิสระ(ตอบในตอนท้ายของบทเรียน)

เพื่อรวบรวมความเข้าใจของคุณเกี่ยวกับอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน ฉันจะยกตัวอย่างโดยไม่มีความคิดเห็น พยายามคิดออกด้วยตัวเอง เหตุผลที่ฟังก์ชันภายนอกและฟังก์ชันภายในอยู่ที่ไหน เหตุใดงานจึงถูกแก้ไขด้วยวิธีนี้

ตัวอย่างที่ 5

ก) ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

b) ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ตัวอย่างที่ 6

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ที่นี่เรามีราก และเพื่อที่จะแยกแยะรากนั้น จะต้องแสดงเป็นพลัง ดังนั้นก่อนอื่นเราจึงนำฟังก์ชันมาอยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมสำหรับการสร้างความแตกต่าง:

จากการวิเคราะห์ฟังก์ชัน เราได้ข้อสรุปว่าผลรวมของพจน์ทั้งสามเป็นฟังก์ชันภายใน และการยกกำลังเป็นฟังก์ชันภายนอก เราใช้กฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

เราแสดงดีกรีเป็นราก (รูท) อีกครั้ง และสำหรับอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายใน เราใช้กฎง่ายๆ เพื่อแยกความแตกต่างของผลรวม:

พร้อม. คุณยังสามารถใส่นิพจน์ในวงเล็บได้ ตัวส่วนร่วมและเขียนทุกอย่างเป็นเศษส่วนหนึ่ง สวยงามแน่นอน แต่เมื่อได้อนุพันธ์ระยะยาวที่ยุ่งยากก็อย่าทำแบบนี้ดีกว่า (สับสนง่าย ทำผิดโดยไม่จำเป็น และครูจะตรวจสอบไม่สะดวก)

ตัวอย่างที่ 7

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่เป็นตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง (ตอบในตอนท้ายของบทเรียน)

เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าบางครั้งแทนที่จะใช้กฎในการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน คุณสามารถใช้กฎในการหาอนุพันธ์ผลหาร แต่วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวจะดูเหมือนเป็นการบิดเบือนที่ตลกขบขัน ที่นี่ ตัวอย่างทั่วไป:

ตัวอย่างที่ 8

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ที่นี่คุณสามารถใช้กฎการหาอนุพันธ์ของผลหารได้ แต่จะทำกำไรได้มากกว่ามากในการค้นหาอนุพันธ์ผ่านกฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

เราเตรียมฟังก์ชันสำหรับการสร้างความแตกต่าง - เราย้ายเครื่องหมายลบออกจากเครื่องหมายอนุพันธ์และเพิ่มโคไซน์เป็นตัวเศษ:

โคไซน์เป็นฟังก์ชันภายใน การยกกำลังเป็นฟังก์ชันภายนอก
ลองใช้กฎของเรา:

เราค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายในและรีเซ็ตโคไซน์กลับลงมา:

พร้อม. ในตัวอย่างที่พิจารณา สิ่งสำคัญคือต้องไม่สับสนกับสัญญาณต่างๆ ยังไงก็ลองแก้โดยใช้กฎดูครับ คำตอบจะต้องตรงกัน

ตัวอย่างที่ 9

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่เป็นตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง (ตอบในตอนท้ายของบทเรียน)

จนถึงตอนนี้เราได้ดูกรณีที่เรามีรังเพียงอันเดียวในฟังก์ชันที่ซับซ้อน ในงานภาคปฏิบัติ คุณมักจะพบอนุพันธ์ โดยที่เหมือนกับตุ๊กตาทำรัง มีอันหนึ่งอยู่ในอีกอันหนึ่ง มีฟังก์ชัน 3 หรือ 4-5 รายการที่ซ้อนกันในคราวเดียว

ตัวอย่างที่ 10

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

มาทำความเข้าใจกับไฟล์แนบของฟังก์ชันนี้กันดีกว่า เรามาลองคำนวณนิพจน์โดยใช้ค่าทดลองกัน เราจะนับเครื่องคิดเลขได้อย่างไร?

ก่อนอื่นคุณต้องค้นหา ซึ่งหมายความว่าอาร์คไซน์เป็นการฝังที่ลึกที่สุด:

อาร์คไซน์ของอันนี้ควรถูกยกกำลังสอง:

และในที่สุด เราก็ยกเจ็ดขึ้นเป็นกำลัง:

นั่นคือในตัวอย่างนี้เรามีสามรายการ ฟังก์ชั่นที่แตกต่างกันและการฝังสองรายการ โดยฟังก์ชันด้านในสุดเป็นอาร์คไซน์ และฟังก์ชันด้านนอกสุดเป็นฟังก์ชันเลขชี้กำลัง

มาเริ่มตัดสินใจกันเลย

ตามกฎแล้ว คุณต้องหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอกก่อน เราดูตารางอนุพันธ์แล้วค้นหาอนุพันธ์ ฟังก์ชันเลขชี้กำลัง: ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแทนที่จะเป็น "X" ที่เรามี การแสดงออกที่ซับซ้อนซึ่งไม่ได้ลบล้างความถูกต้องของสูตรนี้ ดังนั้น ผลลัพธ์ของการใช้กฎเพื่อแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อนจะเป็นดังนี้:

ภายใต้จังหวะเรามีฟังก์ชันที่ซับซ้อนอีกครั้ง! แต่มันง่ายกว่าแล้ว ง่ายต่อการตรวจสอบว่าฟังก์ชันภายในคืออาร์คไซน์ ส่วนฟังก์ชันภายนอกคือดีกรี ตามกฎสำหรับการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน คุณต้องหาอนุพันธ์ของกำลังก่อน

ซึ่งเราได้ตรวจสอบอนุพันธ์ที่ง่ายที่สุดและทำความคุ้นเคยกับกฎของการสร้างความแตกต่างและเทคนิคทางเทคนิคบางประการในการค้นหาอนุพันธ์ ดังนั้นหากคุณไม่เก่งเรื่องอนุพันธ์ของฟังก์ชันหรือบางจุดในบทความนี้ยังไม่ชัดเจน ให้อ่านบทเรียนข้างต้นก่อน โปรดใช้อารมณ์จริงจัง - เนื้อหาไม่เรียบง่าย แต่ฉันจะพยายามนำเสนออย่างเรียบง่ายและชัดเจนต่อไป

ในทางปฏิบัติ คุณต้องจัดการกับอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อนบ่อยครั้งมาก หรือเกือบทุกครั้ง เมื่อคุณได้รับมอบหมายงานให้ค้นหาอนุพันธ์

เราดูตารางตามกฎ (หมายเลข 5) เพื่อแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

ลองคิดดูสิ ก่อนอื่นมาใส่ใจกับรายการกันก่อน ที่นี่เรามีสองฟังก์ชัน - และ และฟังก์ชันที่พูดเป็นรูปเป็นร่างซ้อนอยู่ภายในฟังก์ชัน ฟังก์ชันประเภทนี้ (เมื่อฟังก์ชันหนึ่งซ้อนอยู่ภายในอีกฟังก์ชันหนึ่ง) เรียกว่าฟังก์ชันเชิงซ้อน

ฉันจะเรียกใช้ฟังก์ชัน ฟังก์ชั่นภายนอกและฟังก์ชัน – ฟังก์ชั่นภายใน (หรือซ้อนกัน).

- คำจำกัดความเหล่านี้ไม่ใช่ทฤษฎีและไม่ควรปรากฏในการออกแบบงานขั้นสุดท้าย ฉันใช้สำนวนที่ไม่เป็นทางการ "ฟังก์ชันภายนอก", "ฟังก์ชันภายใน" เท่านั้นเพื่อให้คุณเข้าใจเนื้อหาได้ง่ายขึ้น

เพื่อชี้แจงสถานการณ์ ให้พิจารณา:

ตัวอย่างที่ 1

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ภายใต้ไซน์เราไม่ได้มีเพียงตัวอักษร "X" เท่านั้น แต่ยังมีนิพจน์ทั้งหมดด้วย ดังนั้นการค้นหาอนุพันธ์ทันทีจากตารางจะไม่ได้ผล นอกจากนี้เรายังสังเกตเห็นว่าที่นี่เป็นไปไม่ได้ที่จะใช้กฎสี่ข้อแรก ดูเหมือนว่าจะมีความแตกต่าง แต่ความจริงก็คือไซน์ไม่สามารถ "ฉีกเป็นชิ้น ๆ":

ในตัวอย่างนี้ คำอธิบายของฉันชัดเจนอยู่แล้วว่าฟังก์ชันเป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อน และพหุนามเป็นฟังก์ชันภายใน (การฝัง) และฟังก์ชันภายนอก

ขั้นแรกสิ่งที่คุณต้องทำเมื่อหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนก็คือ ทำความเข้าใจว่าฟังก์ชันใดเป็นฟังก์ชันภายในและฟังก์ชันใดเป็นภายนอก.

ในกรณีของตัวอย่างง่ายๆ ดูเหมือนว่าพหุนามจะฝังอยู่ใต้ไซน์อย่างชัดเจน แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าทุกอย่างไม่ชัดเจน? จะทราบได้อย่างไรว่าฟังก์ชันใดเป็นฟังก์ชันภายนอกและฟังก์ชันใดเป็นฟังก์ชันภายใน ในการทำเช่นนี้ฉันขอแนะนำให้ใช้เทคนิคต่อไปนี้ซึ่งสามารถทำได้ทั้งทางจิตใจหรือแบบร่าง

สมมติว่าเราจำเป็นต้องคำนวณค่าของนิพจน์บนเครื่องคิดเลข (แทนที่จะใช้ค่าใดค่าหนึ่งเป็นตัวเลขใดๆ ก็ได้)

เราจะคำนวณอะไรก่อน? ก่อนอื่นเลยคุณจะต้องดำเนินการต่อไปนี้: ดังนั้นพหุนามจะเป็นฟังก์ชันภายใน:

ประการที่สองจะต้องค้นหา ดังนั้น ไซน์ – จะเป็นฟังก์ชันภายนอก:

หลังจากที่เรา ขายหมดแล้วด้วยฟังก์ชันภายในและภายนอก ถึงเวลาที่จะใช้กฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน .

มาเริ่มตัดสินใจกันเลย จากบทเรียน จะหาอนุพันธ์ได้อย่างไร?เราจำได้ว่าการออกแบบวิธีแก้ปัญหาสำหรับอนุพันธ์ใด ๆ มักจะเริ่มต้นเช่นนี้ - เราใส่นิพจน์ในวงเล็บและใส่เส้นขีดที่มุมขวาบน:

ตอนแรกเราค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอก (ไซน์) ดูที่ตารางอนุพันธ์ของฟังก์ชันพื้นฐานแล้วสังเกตว่า . สูตรตารางทั้งหมดยังสามารถใช้ได้หากแทนที่ "x" ด้วยนิพจน์ที่ซับซ้อน, ในกรณีนี้:

โปรดทราบว่าฟังก์ชั่นภายใน ไม่เปลี่ยนแปลงเราไม่แตะต้องมัน.

มันค่อนข้างชัดเจนว่า

ผลลัพธ์ของการใช้สูตร ในรูปแบบสุดท้ายมีลักษณะดังนี้:

โดยปกติปัจจัยคงที่จะถูกวางไว้ที่จุดเริ่มต้นของนิพจน์:

หากมีความเข้าใจผิดให้เขียนวิธีแก้ปัญหาลงในกระดาษแล้วอ่านคำอธิบายอีกครั้ง

ตัวอย่างที่ 2

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ตัวอย่างที่ 3

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

และเช่นเคย เราเขียนไว้ว่า:

ลองหาดูว่าเรามีฟังก์ชันภายนอกอยู่ที่ไหน และเรามีฟังก์ชันภายในอยู่ที่ไหน ในการทำเช่นนี้ เราพยายาม (ทางจิตใจหรือแบบร่าง) เพื่อคำนวณค่าของนิพจน์ที่ คุณควรทำอะไรก่อน? ก่อนอื่น คุณต้องคำนวณว่าฐานเท่ากับเท่าใด ดังนั้น พหุนามจึงเป็นฟังก์ชันภายใน:

และเมื่อถึงเวลานั้นเท่านั้นที่จะดำเนินการยกกำลัง ดังนั้น ฟังก์ชันยกกำลังจึงเป็นฟังก์ชันภายนอก:

ตามสูตรครับ ก่อนอื่นคุณต้องหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอก ในกรณีนี้คือดีกรี เราค้นหาสูตรที่ต้องการในตาราง: . เราทำซ้ำอีกครั้ง: สูตรตารางใด ๆ ใช้ได้ไม่เพียง แต่สำหรับ "X" เท่านั้น แต่ยังรวมถึงนิพจน์ที่ซับซ้อนด้วย- ดังนั้นผลลัพธ์ของการใช้กฎในการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน ต่อไป:

ฉันขอย้ำอีกครั้งว่าเมื่อเราหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอก ฟังก์ชันภายในของเราจะไม่เปลี่ยนแปลง:

ตอนนี้สิ่งที่เหลืออยู่คือการหาอนุพันธ์ที่เรียบง่ายของฟังก์ชันภายในและปรับแต่งผลลัพธ์เล็กน้อย:

ตัวอย่างที่ 4

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่เป็นตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง (ตอบในตอนท้ายของบทเรียน)

เพื่อรวบรวมความเข้าใจของคุณเกี่ยวกับอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน ฉันจะยกตัวอย่างโดยไม่มีความคิดเห็น พยายามคิดออกด้วยตัวเอง เหตุผลที่ฟังก์ชันภายนอกและฟังก์ชันภายในอยู่ที่ไหน เหตุใดงานจึงถูกแก้ไขด้วยวิธีนี้

ตัวอย่างที่ 5

ก) ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

b) ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ตัวอย่างที่ 6

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ที่นี่เรามีราก และเพื่อที่จะแยกแยะรากนั้น จะต้องแสดงเป็นพลัง ดังนั้นก่อนอื่นเราจึงนำฟังก์ชันมาอยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมสำหรับการสร้างความแตกต่าง:

จากการวิเคราะห์ฟังก์ชัน เราได้ข้อสรุปว่าผลรวมของพจน์ทั้งสามเป็นฟังก์ชันภายใน และการยกกำลังเป็นฟังก์ชันภายนอก เราใช้กฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน :

เราแสดงดีกรีเป็นราก (รูท) อีกครั้ง และสำหรับอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายใน เราใช้กฎง่ายๆ เพื่อแยกความแตกต่างของผลรวม:

พร้อม. คุณยังสามารถลดนิพจน์ให้เหลือตัวส่วนร่วมในวงเล็บและเขียนทุกอย่างให้เป็นเศษส่วนได้ สวยงามแน่นอน แต่เมื่อได้อนุพันธ์ระยะยาวที่ยุ่งยากก็อย่าทำแบบนี้ดีกว่า (สับสนง่าย ทำผิดโดยไม่จำเป็น และครูจะตรวจสอบไม่สะดวก)

ตัวอย่างที่ 7

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่เป็นตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง (ตอบในตอนท้ายของบทเรียน)

เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าบางครั้งแทนที่จะใช้กฎในการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน คุณสามารถใช้กฎในการหาอนุพันธ์ผลหาร แต่วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวจะดูเหมือนเป็นการบิดเบือนที่ผิดปกติ นี่คือตัวอย่างทั่วไป:

ตัวอย่างที่ 8

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ที่นี่คุณสามารถใช้กฎการหาอนุพันธ์ของผลหารได้ แต่จะทำกำไรได้มากกว่ามากในการค้นหาอนุพันธ์ผ่านกฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

เราเตรียมฟังก์ชันสำหรับการสร้างความแตกต่าง - เราย้ายเครื่องหมายลบออกจากเครื่องหมายอนุพันธ์และเพิ่มโคไซน์เป็นตัวเศษ:

โคไซน์เป็นฟังก์ชันภายใน การยกกำลังเป็นฟังก์ชันภายนอก
ลองใช้กฎของเรา :

เราค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายในและรีเซ็ตโคไซน์กลับลงมา:

พร้อม. ในตัวอย่างที่พิจารณา สิ่งสำคัญคือต้องไม่สับสนกับสัญญาณต่างๆ ยังไงก็ลองแก้โดยใช้กฎดูครับ คำตอบจะต้องตรงกัน

ตัวอย่างที่ 9

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่เป็นตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง (ตอบในตอนท้ายของบทเรียน)

จนถึงตอนนี้เราได้ดูกรณีที่เรามีรังเพียงอันเดียวในฟังก์ชันที่ซับซ้อน ในงานภาคปฏิบัติ คุณมักจะพบอนุพันธ์ โดยที่เหมือนกับตุ๊กตาทำรัง มีอันหนึ่งอยู่ในอีกอันหนึ่ง มีฟังก์ชัน 3 หรือ 4-5 รายการที่ซ้อนกันในคราวเดียว

ตัวอย่างที่ 10

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

มาทำความเข้าใจกับไฟล์แนบของฟังก์ชันนี้กันดีกว่า เรามาลองคำนวณนิพจน์โดยใช้ค่าทดลองกัน เราจะนับเครื่องคิดเลขได้อย่างไร?

ก่อนอื่นคุณต้องค้นหา ซึ่งหมายความว่าอาร์คไซน์เป็นการฝังที่ลึกที่สุด:

อาร์คไซน์ของอันนี้ควรถูกยกกำลังสอง:

และในที่สุด เราก็ยกเจ็ดขึ้นเป็นกำลัง:

นั่นคือในตัวอย่างนี้ เรามีฟังก์ชันที่แตกต่างกันสามฟังก์ชันและการฝังสองฟังก์ชัน ในขณะที่ฟังก์ชันด้านในสุดคืออาร์คไซน์ และฟังก์ชันด้านนอกสุดคือฟังก์ชันเลขชี้กำลัง

มาเริ่มตัดสินใจกันเลย

ตามกฎแล้ว ก่อนอื่น คุณต้องหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอกก่อน เราดูตารางอนุพันธ์และค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเลขชี้กำลัง ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแทนที่จะเป็น "x" เรามีนิพจน์ที่ซับซ้อนซึ่งไม่ได้ลบล้างความถูกต้องของสูตรนี้ ดังนั้น ผลลัพธ์ของการใช้กฎในการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน ต่อไป.

หากคุณทำตามคำจำกัดความอนุพันธ์ของฟังก์ชัน ณ จุดหนึ่งคือขีดจำกัดของอัตราส่วนของการเพิ่มขึ้นของฟังก์ชัน Δ ยถึงการเพิ่มอาร์กิวเมนต์ Δ x:

ทุกอย่างดูเหมือนจะชัดเจน แต่ลองใช้สูตรนี้คำนวณ เช่น อนุพันธ์ของฟังก์ชัน ฉ(x) = x 2 + (2x+ 3) · จ xบาป x- หากคุณทำทุกอย่างตามคำจำกัดความหลังจากคำนวณไปสองสามหน้าคุณก็เผลอหลับไป ดังนั้นจึงมีวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมากกว่า

ประการแรก เราสังเกตว่าจากฟังก์ชันที่หลากหลายทั้งหมด เราสามารถแยกแยะสิ่งที่เรียกว่าฟังก์ชันพื้นฐานได้ มันเป็นญาติกัน การแสดงออกที่เรียบง่ายอนุพันธ์ที่มีการคำนวณและแสดงอยู่ในตารางมานานแล้ว ฟังก์ชันดังกล่าวค่อนข้างง่ายต่อการจดจำ - พร้อมด้วยอนุพันธ์ของฟังก์ชันเหล่านั้น

อนุพันธ์ของฟังก์ชันเบื้องต้น

ฟังก์ชั่นเบื้องต้นมีทั้งหมดตามรายการด้านล่าง อนุพันธ์ของฟังก์ชันเหล่านี้ต้องรู้ด้วยใจ ยิ่งกว่านั้นการจดจำไม่ใช่เรื่องยากเลย - นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาถึงเป็นระดับประถมศึกษา

ดังนั้นอนุพันธ์ของฟังก์ชันพื้นฐาน:

ชื่อ	การทำงาน	อนุพันธ์
คงที่	ฉ(x) = ค, ค ∈ ร	0 (ใช่ ศูนย์!)
กำลังที่มีเลขชี้กำลังเป็นตรรกยะ	ฉ(x) = x n	n · x n − 1
ไซนัส	ฉ(x) = บาป x	เพราะ x
โคไซน์	ฉ(x) = cos x	−บาป x(ลบไซน์)
แทนเจนต์	ฉ(x) = ทีจี x	1/คอส 2 x
โคแทนเจนต์	ฉ(x) = กะรัต x	− 1/บาป 2 x
ลอการิทึมธรรมชาติ	ฉ(x) = บันทึก x	1/x
ลอการิทึมตามอำเภอใจ	ฉ(x) = บันทึก ก x	1/(x ln ก)
ฟังก์ชันเลขชี้กำลัง	ฉ(x) = จ x	จ x(ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลง)

หากฟังก์ชันพื้นฐานคูณด้วยค่าคงที่ตามอำเภอใจ อนุพันธ์ของฟังก์ชันใหม่ก็จะถูกคำนวณอย่างง่ายดายเช่นกัน:

(ค · ฉ)’ = ค · ฉ ’.

โดยทั่วไป ค่าคงที่สามารถนำออกจากเครื่องหมายของอนุพันธ์ได้ ตัวอย่างเช่น:

(2x 3)’ = 2 · ( x 3)’ = 2 3 x 2 = 6x 2 .

แน่นอนว่าสามารถเพิ่มฟังก์ชันพื้นฐานเข้าด้วยกัน คูณ หาร และอื่นๆ อีกมากมายได้ นี่คือลักษณะที่ฟังก์ชันใหม่ๆ จะปรากฏขึ้น ไม่ใช่แบบพื้นฐานอีกต่อไป แต่ยังสามารถสร้างความแตกต่างได้ด้วย กฎบางอย่าง- กฎเหล่านี้จะกล่าวถึงด้านล่างนี้

อนุพันธ์ของผลรวมและผลต่าง

ให้ฟังก์ชันได้รับ ฉ(x) และ ก(x) อนุพันธ์ที่เรารู้จัก ตัวอย่างเช่น คุณสามารถใช้ฟังก์ชันพื้นฐานที่กล่าวถึงข้างต้นได้ จากนั้นคุณจะพบอนุพันธ์ของผลรวมและผลต่างของฟังก์ชันเหล่านี้:

1. (ฉ + ก)’ = ฉ ’ + ก ’
2. (ฉ − ก)’ = ฉ ’ − ก ’

ดังนั้น อนุพันธ์ของผลรวม (ผลต่าง) ของสองฟังก์ชันจะเท่ากับผลรวม (ผลต่าง) ของอนุพันธ์ อาจมีเงื่อนไขเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น, ( ฉ + ก + ชม.)’ = ฉ ’ + ก ’ + ชม. ’.

พูดอย่างเคร่งครัด ไม่มีแนวคิดเรื่อง "การลบ" ในพีชคณิต มีแนวคิด" องค์ประกอบเชิงลบ- ดังนั้นความแตกต่าง ฉ − กสามารถเขียนใหม่เป็นผลรวมได้ ฉ+ (−1) กแล้วเหลือเพียงสูตรเดียวเท่านั้น - อนุพันธ์ของผลรวม

ฉ(x) = x 2 + บาป x; ก(x) = x 4 + 2x 2 − 3.

การทำงาน ฉ(x) คือผลรวมของฟังก์ชันพื้นฐาน 2 ฟังก์ชัน ดังนั้น:

ฉ ’(x) = (x 2 + บาป x)’ = (x 2)’ + (บาป x)’ = 2x+ คอส x;

เราให้เหตุผลคล้ายกันสำหรับฟังก์ชันนี้ ก(x- มีเพียงสามเทอมเท่านั้น (จากมุมมองของพีชคณิต):

ก ’(x) = (x 4 + 2x 2 − 3)’ = (x 4 + 2x 2 + (−3))’ = (x 4)’ + (2x 2)’ + (−3)’ = 4x 3 + 4x + 0 = 4x · ( x 2 + 1).

คำตอบ:
ฉ ’(x) = 2x+ คอส x;
ก ’(x) = 4x · ( x 2 + 1).

อนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์

คณิตศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์เชิงตรรกะ ผู้คนจำนวนมากเชื่อว่าหากอนุพันธ์ของผลรวมเท่ากับผลรวมของอนุพันธ์ อนุพันธ์ของผลคูณก็จะตามมาด้วย โจมตี">เท่ากับผลคูณของอนุพันธ์ แต่สกรูคุณ! อนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์คำนวณโดยใช้สูตรที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง กล่าวคือ:

(ฉ · ก) ’ = ฉ ’ · ก + ฉ · ก ’

สูตรนั้นเรียบง่ายแต่มักถูกลืม และไม่ใช่แค่เด็กนักเรียนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงนักเรียนด้วย ผลลัพธ์ที่ได้คือการแก้ปัญหาอย่างไม่ถูกต้อง

งาน. ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน: ฉ(x) = x 3 คอส x; ก(x) = (x 2 + 7x− 7) · จ x .

การทำงาน ฉ(x) เป็นผลคูณของฟังก์ชันพื้นฐาน 2 ฟังก์ชัน ดังนั้นทุกอย่างจึงเป็นเรื่องง่าย:

ฉ ’(x) = (x 3คอส x)’ = (x 3)’ เพราะ x + x 3 (คอส x)’ = 3x 2คอส x + x 3 (- บาป x) = x 2 (3คอส x − xบาป x)

การทำงาน ก(x) ปัจจัยแรกนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อย แต่ โครงการทั่วไปสิ่งนี้ไม่เปลี่ยนแปลง แน่นอนว่าปัจจัยแรกของฟังก์ชัน ก(x) เป็นพหุนามและอนุพันธ์ของมันคืออนุพันธ์ของผลรวม เรามี:

ก ’(x) = ((x 2 + 7x− 7) · จ x)’ = (x 2 + 7x− 7)’ · จ x + (x 2 + 7x− 7) · ( จ x)’ = (2x+ 7) · จ x + (x 2 + 7x− 7) · จ x = จ x· (2 x + 7 + x 2 + 7x −7) = (x 2 + 9x) · จ x = x(x+ 9) · จ x .

คำตอบ:
ฉ ’(x) = x 2 (3คอส x − xบาป x);
ก ’(x) = x(x+ 9) · จ x .

โปรดทราบว่าในขั้นตอนสุดท้าย อนุพันธ์จะถูกแยกตัวประกอบ อย่างเป็นทางการไม่จำเป็นต้องทำเช่นนี้ แต่อนุพันธ์ส่วนใหญ่ไม่ได้คำนวณด้วยตัวเอง แต่เพื่อตรวจสอบฟังก์ชัน ซึ่งหมายความว่าอนุพันธ์เพิ่มเติมจะเท่ากับศูนย์ สัญญาณจะถูกกำหนด และอื่นๆ ในกรณีเช่นนี้ ควรแยกตัวประกอบนิพจน์จะดีกว่า

ถ้ามีสองฟังก์ชัน ฉ(x) และ ก(x), และ ก(x) ≠ 0 บนเซตที่เราสนใจ เรากำหนดได้ คุณลักษณะใหม่ ชม.(x) = ฉ(x)/ก(x- สำหรับฟังก์ชันดังกล่าว คุณยังสามารถหาอนุพันธ์ได้:

ไม่อ่อนแอใช่ไหม? ลบมาจากไหน? ทำไม ก 2? และเช่นนี้! นี่คือหนึ่งในที่สุด สูตรที่ซับซ้อน- คุณไม่สามารถเข้าใจได้หากไม่มีขวด ดังนั้นจึงควรศึกษาที่ ตัวอย่างเฉพาะ.

งาน. ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน:

ตัวเศษและส่วนของแต่ละเศษส่วนมีฟังก์ชันพื้นฐาน ดังนั้นสิ่งที่เราต้องมีคือสูตรหาอนุพันธ์ของผลหาร:

ตามธรรมเนียมแล้ว เรามาแยกตัวประกอบของตัวเศษกัน - นี่จะทำให้คำตอบง่ายขึ้นมาก:

ฟังก์ชันที่ซับซ้อนไม่จำเป็นต้องมีสูตรยาวครึ่งกิโลเมตร ตัวอย่างเช่น การรับฟังก์ชันก็เพียงพอแล้ว ฉ(x) = บาป xและแทนที่ตัวแปร xพูดเปิด x 2 + อิน x- มันจะได้ผล ฉ(x) = บาป ( x 2 + อิน x) - นี่คือฟังก์ชันที่ซับซ้อน นอกจากนี้ยังมีอนุพันธ์ด้วย แต่จะไม่สามารถค้นหาได้โดยใช้กฎที่กล่าวถึงข้างต้น

ฉันควรทำอย่างไรดี? ในกรณีเช่นนี้ การแทนที่ตัวแปรและสูตรเพื่อหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อนจะช่วย:

ฉ ’(x) = ฉ ’(ที) · ที', ถ้า xถูกแทนที่ด้วย ที(x).

ตามกฎแล้ว สถานการณ์ที่มีการทำความเข้าใจสูตรนี้น่าเศร้ายิ่งกว่าอนุพันธ์ของผลหารด้วยซ้ำ ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะอธิบายด้วยตัวอย่างเฉพาะด้วย คำอธิบายโดยละเอียดทุกขั้นตอน

งาน. ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน: ฉ(x) = จ 2x + 3 ; ก(x) = บาป ( x 2 + อิน x)

โปรดทราบว่าหากอยู่ในฟังก์ชัน ฉ(x) แทนนิพจน์ 2 x+3 จะเป็นเรื่องง่าย xจากนั้นมันจะได้ผล ฟังก์ชั่นเบื้องต้น ฉ(x) = จ x- ดังนั้นเราจึงทำการทดแทน: ให้ 2 x + 3 = ที, ฉ(x) = ฉ(ที) = จ ที- เราค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนโดยใช้สูตร:

ฉ ’(x) = ฉ ’(ที) · ที ’ = (จ ที)’ · ที ’ = จ ที · ที ’

และตอนนี้ - ให้ความสนใจ! เราทำการเปลี่ยนแบบย้อนกลับ: ที = 2x+ 3 เราได้รับ:

ฉ ’(x) = จ ที · ที ’ = จ 2x+3 (2 x + 3)’ = จ 2x+ 3 2 = 2 จ 2x + 3

ทีนี้มาดูฟังก์ชั่นกัน ก(x- แน่นอนว่ามันจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ x 2 + อิน x = ที- เรามี:

ก ’(x) = ก ’(ที) · ที’ = (บาป ที)’ · ที' = cos ที · ที ’

การแทนที่แบบย้อนกลับ: ที = x 2 + อิน x- แล้ว:

ก ’(x) = คอส ( x 2 + อิน x) · ( x 2 + อิน x)' = คอส ( x 2 + อิน x) · (2 x + 1/x).

นั่นคือทั้งหมด! ดังที่เห็นได้จาก การแสดงออกครั้งสุดท้ายปัญหาทั้งหมดลดลงเหลือเพียงการคำนวณผลรวมอนุพันธ์

คำตอบ:
ฉ ’(x) = 2 · จ 2x + 3 ;
ก ’(x) = (2x + 1/x) เพราะ ( x 2 + อิน x).

บ่อยครั้งมากในบทเรียนของฉัน แทนที่จะใช้คำว่า "อนุพันธ์" ฉันใช้คำว่า "เฉพาะ" ตัวอย่างเช่น จำนวนเฉพาะจากจำนวน เท่ากับผลรวมจังหวะ นั่นชัดเจนกว่าเหรอ? นั่นเป็นสิ่งที่ดี

ดังนั้นการคำนวณอนุพันธ์จึงต้องกำจัดจังหวะเดียวกันนี้ตามกฎที่กล่าวไว้ข้างต้น เช่น ตัวอย่างสุดท้ายลองกลับไปสู่กำลังอนุพันธ์ด้วยเลขชี้กำลังที่เป็นตรรกยะ:

(x n)’ = n · x n − 1

น้อยคนที่รู้ว่าในบทบาทนี้ nอาจจะทำหน้าที่ได้ดี จำนวนเศษส่วน- ตัวอย่างเช่นรากคือ x 0.5. จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีอะไรแปลก ๆ อยู่ใต้ราก? ผลลัพธ์จะเป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อนอีกครั้ง - พวกเขาต้องการสร้างโครงสร้างดังกล่าวให้ การทดสอบและการสอบ

งาน. ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน:

ขั้นแรก ลองเขียนรากใหม่เป็นกำลังด้วยเลขชี้กำลังที่เป็นตรรกยะ:

ฉ(x) = (x 2 + 8x − 7) 0,5 .

ตอนนี้เราทำการทดแทน: ให้ x 2 + 8x − 7 = ที- เราค้นหาอนุพันธ์โดยใช้สูตร:

ฉ ’(x) = ฉ ’(ที) · ที ’ = (ที 0.5)’ · ที’ = 0.5 · ที−0.5 · ที ’.

มาทำการแทนที่แบบย้อนกลับกัน: ที = x 2 + 8x− 7. เรามี:

ฉ ’(x) = 0.5 · ( x 2 + 8x− 7) −0.5 · ( x 2 + 8x− 7)’ = 0.5 (2 x+ 8) ( x 2 + 8x − 7) −0,5 .

สุดท้ายก็กลับไปสู่รากเหง้า: