【除法求导法则】在微积分中,求导是研究函数变化率的重要工具。当函数以两个函数的商形式出现时,即一个函数除以另一个函数的形式,我们需要使用“除法求导法则”来求其导数。该法则也被称为“商法则”,是求导过程中常见的基本规则之一。
一、除法求导法则(商法则)总结
设函数 $ f(x) = \frac{u(x)}{v(x)} $,其中 $ u(x) $ 和 $ v(x) $ 都是可导函数,且 $ v(x) \neq 0 $,则 $ f(x) $ 的导数为:
$$
f'(x) = \frac{u'(x)v(x) - u(x)v'(x)}{[v(x)]^2}
$$
这个公式可以简记为:分子导乘分母减去分母导乘分子,再除以分母的平方。
二、关键点说明
关键点 | 内容 |
适用对象 | 两个可导函数的商,即 $ \frac{u(x)}{v(x)} $ |
导数公式 | $ f'(x) = \frac{u'v - uv'}{v^2} $ |
注意事项 | 分母不能为零,即 $ v(x) \neq 0 $ |
常见错误 | 忽略符号,如误将减号写成加号 |
使用场景 | 复杂函数的导数计算,如三角函数、指数函数等的商 |
三、示例解析
例1:
已知 $ f(x) = \frac{x^2}{\sin x} $,求 $ f'(x) $
解:
令 $ u(x) = x^2 $,$ v(x) = \sin x $
则 $ u'(x) = 2x $,$ v'(x) = \cos x $
代入公式得:
$$
f'(x) = \frac{2x \cdot \sin x - x^2 \cdot \cos x}{(\sin x)^2}
$$
四、对比记忆(与乘法法则比较)
法则 | 公式 | 特点 |
乘法法则 | $ (uv)' = u'v + uv' $ | 两项相加,符号为正 |
除法法则 | $ \left( \frac{u}{v} \right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2} $ | 两项相减,符号为负 |
五、总结
除法求导法则(商法则)是处理函数商形式导数的关键方法。掌握其公式和使用技巧有助于解决更复杂的微积分问题。通过练习不同类型的函数组合,可以进一步提高对这一法则的理解和应用能力。