复合函数求导的公式

教育知识 2026-02-24 10:13:24 徐毓琬

复合函数求导的公式】在微积分中,复合函数的求导是基本且重要的内容。它用于处理由多个函数组合而成的复杂函数,如 $ y = f(g(x)) $。掌握复合函数的求导方法,有助于我们更高效地解决实际问题。以下是对复合函数求导公式的总结与归纳。

一、复合函数求导的基本概念

复合函数是由两个或多个函数嵌套而成的函数。例如,若 $ y = f(u) $ 且 $ u = g(x) $,则称 $ y = f(g(x)) $ 为复合函数。对这类函数进行求导时,需要用到链式法则(Chain Rule)。

二、复合函数求导的公式

函数形式 求导公式 说明
$ y = f(g(x)) $ $ \frac{dy}{dx} = f'(g(x)) \cdot g'(x) $ 链式法则的核心公式
$ y = f(g(h(x))) $ $ \frac{dy}{dx} = f'(g(h(x))) \cdot g'(h(x)) \cdot h'(x) $ 多层复合函数的求导
$ y = [f(x)]^n $ $ \frac{dy}{dx} = n[f(x)]^{n-1} \cdot f'(x) $ 幂函数的复合形式
$ y = e^{g(x)} $ $ \frac{dy}{dx} = e^{g(x)} \cdot g'(x) $ 指数函数的复合形式
$ y = \ln(g(x)) $ $ \frac{dy}{dx} = \frac{g'(x)}{g(x)} $ 对数函数的复合形式

三、使用示例

1. 示例1:

函数 $ y = \sin(3x) $

解:令 $ u = 3x $,则 $ y = \sin(u) $

由链式法则得:

$$

\frac{dy}{dx} = \cos(u) \cdot 3 = 3\cos(3x)

$$

2. 示例2:

函数 $ y = (2x + 1)^5 $

解:令 $ u = 2x + 1 $,则 $ y = u^5 $

由幂函数求导公式得:

$$

\frac{dy}{dx} = 5u^4 \cdot 2 = 10(2x + 1)^4

$$

四、注意事项

- 在应用链式法则时,必须明确各层函数的结构,从外到内逐层求导。

- 若函数包含多层嵌套,需依次应用链式法则,直到最内层函数的导数可直接计算。

- 注意区分复合函数与乘积函数,避免混淆导数规则。

五、总结

复合函数的求导是微积分中的核心技能之一,其核心工具是链式法则。通过熟练掌握不同类型的复合函数及其对应的求导公式,可以有效提升解题效率和准确性。在实际应用中,结合具体函数形式灵活运用这些公式,是提高数学能力的关键。

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