04 加法法则,链式法则,乘积法则

动机

现实中的好多问题都是混合函数表达的,比如弹簧长度关于时间的函数。所以有必要探究这些更复杂方式的求导

一般函数分为基本函数相加,基本函数相乘,复合函数。用到加法法则,乘积法则 和 链式法则

加法法则是这样

乘法法则为啥不是这样呢?就需要探究原因


加法法则探究

画成曲线如下

黄线是绿线和蓝线的和,注意d这个词是这个量的微小变化量,从图上得知,df就由两部分构成。


乘法法则探究

像上面在xy坐标系划出来三条线是不能理解乘法法则的,和乘法有关的用面积画图更好理解

x增加dx后,宽增加了,高增加了,所以面积增加的是三块绿色矩形的面积。

最后一项可以忽略,为啥正比于dx的高次幂呢?难道是d(sinx)正比于x,dx2正比于dx,乘积自然也正比了吗?

接着展开就是下图了,这样df/dx自然得到了

转成更通用的形式就是下面了


复合函数探究

我们奇怪导数是怎么出来的?

采取这种可视化方式,花了三个数轴,跟踪三个量的变化。x滑动dx后,相应量滑动如图所示。

把x^2换成h后如图所示,因为d(sinh)向左移动,所以为负值。

第一步展开成h表示的

第二步x^2替换h

第三步展开d(x^2),也就展开了d(sin(x^2)),答案就揭晓了

归纳出链式法则如下。

更深一步知道我们在做啥,dg,dh,dx都代表相应的微小变化量。俩dh就是一个dh,不是符号上的trick。


感悟

复杂的情况都是用复杂的函数描述的,表面蒙了好几层纱,并不是一下就能看出来的,需要各种技巧去探究其本质,这些技巧还不能通用,好复杂啊!!!

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