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复合函数求导怎么算

2026-01-23 17:17:31

复合函数求导怎么算】在微积分的学习中,复合函数的求导是一个非常重要的知识点。它涉及到多个函数的嵌套结构,需要按照一定的规则进行逐层求导。掌握复合函数的求导方法,有助于解决实际问题中的复杂变化率问题。

一、复合函数求导的基本概念

复合函数是指由两个或多个函数组合而成的函数,形式为 $ y = f(g(x)) $。其中,$ g(x) $ 是内层函数,$ f(u) $ 是外层函数,$ u = g(x) $。

要对这样的函数求导,需要用到链式法则(Chain Rule)。

二、复合函数求导的步骤总结

1. 确定内外函数:明确哪个是外层函数,哪个是内层函数。

2. 对外层函数求导:将内层函数看作一个变量,对外层函数求导。

3. 对内层函数求导:单独对内层函数求导。

4. 相乘得到结果:将两者的导数相乘,即为整个复合函数的导数。

三、复合函数求导公式

若 $ y = f(g(x)) $,则其导数为:

$$

\frac{dy}{dx} = f'(g(x)) \cdot g'(x)

$$

四、常见复合函数求导示例(表格)

复合函数形式 外层函数 内层函数 外层导数 内层导数 总导数
$ y = \sin(2x) $ $ \sin(u) $ $ u = 2x $ $ \cos(u) $ $ 2 $ $ 2\cos(2x) $
$ y = e^{x^2} $ $ e^u $ $ u = x^2 $ $ e^u $ $ 2x $ $ 2x e^{x^2} $
$ y = (3x + 1)^5 $ $ u^5 $ $ u = 3x + 1 $ $ 5u^4 $ $ 3 $ $ 15(3x + 1)^4 $
$ y = \ln(\sqrt{x}) $ $ \ln(u) $ $ u = \sqrt{x} $ $ \frac{1}{u} $ $ \frac{1}{2\sqrt{x}} $ $ \frac{1}{2x} $
$ y = \tan(5x - 3) $ $ \tan(u) $ $ u = 5x - 3 $ $ \sec^2(u) $ $ 5 $ $ 5\sec^2(5x - 3) $

五、注意事项

- 链式法则适用于任何可导的复合函数,无论嵌套多少层。

- 在实际应用中,有时会遇到多层复合函数,如 $ y = f(g(h(x))) $,这时需要依次使用链式法则多次。

- 熟练掌握基本初等函数的导数是正确应用链式法则的前提。

六、小结

复合函数求导的核心在于分步处理、逐层求导。通过明确内外函数、分别求导并相乘,可以有效地解决复杂的求导问题。建议在练习中多做题,逐步提高对复合函数求导的熟练程度。

总结一句话:

复合函数求导的关键是使用链式法则,先对外层求导,再对内层求导,最后相乘得到最终结果。

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