复合函数必背公式

教育知识 2026-02-24 10:10:39 褚清咏

复合函数必背公式】在数学学习中,复合函数是一个重要的概念,尤其在高中和大学阶段的函数部分中经常出现。掌握复合函数的基本公式和性质,有助于提高解题效率和理解能力。以下是对复合函数相关公式的总结,结合表格形式进行展示,便于记忆和复习。

一、复合函数的基本定义

设函数 $ y = f(u) $ 和 $ u = g(x) $,则由这两个函数构成的复合函数为:

$$

y = f(g(x))

$$

记作:$ y = f \circ g(x) $

二、复合函数的常见类型与公式

类型 公式表达 说明
1. 基本复合 $ f(g(x)) $ 由两个函数依次作用构成
2. 多层复合 $ f(g(h(x))) $ 三个或以上函数依次复合
3. 反函数复合 $ f(f^{-1}(x)) = x $, $ f^{-1}(f(x)) = x $ 反函数与原函数互为逆运算
4. 复合函数的导数(链式法则) $ (f \circ g)'(x) = f'(g(x)) \cdot g'(x) $ 求导时需逐层求导并相乘
5. 复合函数的定义域 $ D_{f \circ g} = \{ x \in D_g \mid g(x) \in D_f \} $ 定义域是满足条件的输入集合

三、典型例题解析

例1:

已知 $ f(x) = x^2 + 1 $,$ g(x) = 2x - 3 $,求 $ f(g(x)) $ 和 $ g(f(x)) $。

解:

- $ f(g(x)) = f(2x - 3) = (2x - 3)^2 + 1 = 4x^2 - 12x + 9 + 1 = 4x^2 - 12x + 10 $

- $ g(f(x)) = g(x^2 + 1) = 2(x^2 + 1) - 3 = 2x^2 + 2 - 3 = 2x^2 - 1 $

例2:

若 $ f(x) = \sqrt{x} $,$ g(x) = x^2 + 1 $,求 $ f(g(x)) $ 的导数。

解:

- $ f(g(x)) = \sqrt{x^2 + 1} $

- 导数为:$ \frac{d}{dx} \sqrt{x^2 + 1} = \frac{1}{2\sqrt{x^2 + 1}} \cdot 2x = \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} $

四、总结

复合函数是数学中常见的结构,其核心在于“函数套函数”的思想。掌握基本的复合公式、导数规则以及定义域的判断方法,对于解决实际问题具有重要意义。通过表格形式整理知识点,能够帮助学生更清晰地理解和记忆相关内容。

附:关键公式回顾表

公式名称 表达式 应用场景
复合函数定义 $ f(g(x)) $ 构造新函数
复合函数导数 $ (f \circ g)'(x) = f'(g(x)) \cdot g'(x) $ 微积分中的链式法则
反函数复合 $ f(f^{-1}(x)) = x $ 函数与反函数的关系
定义域限制 $ D_{f \circ g} = \{ x \in D_g \mid g(x) \in D_f \} $ 确定复合函数的有效范围

通过不断练习和应用这些公式,可以逐步提升对复合函数的理解和运用能力。希望本文能为你的学习提供帮助。

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