หลังจากการเตรียมปืนใหญ่เบื้องต้น ตัวอย่างที่มีฟังก์ชัน 3-4-5 ซ้อนจะน่ากลัวน้อยลง ตัวอย่างสองตัวอย่างต่อไปนี้อาจดูซับซ้อนสำหรับบางคน แต่ถ้าคุณเข้าใจ (อาจมีบางคนต้องทนทุกข์ทรมาน) ส่วนอื่นๆ เกือบทั้งหมดในแคลคูลัสเชิงอนุพันธ์ก็จะดูเหมือนเป็นเรื่องตลกสำหรับเด็ก

ตัวอย่างที่ 2

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ตามที่ระบุไว้แล้วเมื่อค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนสิ่งแรกที่จำเป็นคือ ขวาเข้าใจการลงทุนของคุณ ในกรณีที่มีข้อสงสัย ฉันขอเตือนคุณถึงเทคนิคที่มีประโยชน์ เช่น เราใช้ค่าทดลองของ "x" และลอง (ทางจิตใจหรือแบบร่าง) เพื่อแทนที่ค่านี้เป็น "สำนวนแย่มาก"

1) ก่อนอื่น เราต้องคำนวณนิพจน์ ซึ่งหมายความว่าผลรวมคือการฝังที่ลึกที่สุด

2) จากนั้นคุณต้องคำนวณลอการิทึม:

4) จากนั้นยกกำลังสามของโคไซน์:

5) ในขั้นตอนที่ห้า ความแตกต่าง:

6) และสุดท้าย ฟังก์ชันด้านนอกสุดคือรากที่สอง:

สูตรหาความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน ใช้ในลำดับย้อนกลับจากฟังก์ชันด้านนอกสุดไปด้านในสุด เราตัดสินใจ:

ดูเหมือนว่าไม่มีข้อผิดพลาด:

1) หาอนุพันธ์ของรากที่สอง

2) หาอนุพันธ์ของผลต่างโดยใช้กฎ

3) อนุพันธ์ของสามเป็นศูนย์ ในเทอมที่สอง เราจะหาอนุพันธ์ของดีกรี (ลูกบาศก์)

4) หาอนุพันธ์ของโคไซน์

6) และสุดท้าย เราก็หาอนุพันธ์ของการฝังที่ลึกที่สุด

อาจดูยากเกินไป แต่นี่ไม่ใช่ตัวอย่างที่โหดร้ายที่สุด ตัวอย่างเช่น คอลเลกชันของ Kuznetsov แล้วคุณจะประทับใจกับความสวยงามและความเรียบง่ายของอนุพันธ์ที่วิเคราะห์ ฉันสังเกตเห็นว่าพวกเขาชอบให้สิ่งที่คล้ายกันในการสอบเพื่อตรวจสอบว่านักเรียนเข้าใจวิธีหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อนหรือไม่

ตัวอย่างต่อไปนี้ให้คุณแก้ได้ด้วยตัวเอง

ตัวอย่างที่ 3

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

คำแนะนำ: อันดับแรก เราใช้กฎความเป็นเชิงเส้นและกฎการสร้างความแตกต่างของผลิตภัณฑ์

เฉลยเต็มและเฉลยท้ายบทเรียน

ถึงเวลาที่จะก้าวไปสู่บางสิ่งที่เล็กลงและสวยงามยิ่งขึ้น
ไม่ใช่เรื่องแปลกที่ตัวอย่างจะแสดงผลคูณของฟังก์ชันไม่ใช่สอง แต่มีสามฟังก์ชัน จะหาอนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์ของสามปัจจัยได้อย่างไร?

ตัวอย่างที่ 4

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ก่อนอื่น เรามาดูกันว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะเปลี่ยนผลคูณของสามฟังก์ชันเป็นผลคูณของสองฟังก์ชัน? ตัวอย่างเช่น หากเรามีพหุนามสองตัวในผลคูณ เราก็สามารถเปิดวงเล็บได้ แต่ในตัวอย่างที่กำลังพิจารณา ฟังก์ชันทั้งหมดจะแตกต่างกัน: องศา เลขชี้กำลัง และลอการิทึม

ในกรณีเช่นนี้ก็จำเป็น ตามลำดับใช้กฎการสร้างความแตกต่างของผลิตภัณฑ์ สองครั้ง

เคล็ดลับก็คือว่าโดย "y" เราแสดงถึงผลคูณของสองฟังก์ชัน: และโดย "ve" เราแสดงถึงลอการิทึม: เหตุใดจึงสามารถทำได้? จริงเหรอ. - นี่ไม่ใช่ผลคูณของสองปัจจัยและกฎใช้ไม่ได้?! ไม่มีอะไรซับซ้อน:

ตอนนี้ยังคงต้องใช้กฎเป็นครั้งที่สอง เพื่อวงเล็บ:

คุณสามารถบิดเบี้ยวและใส่บางอย่างออกจากวงเล็บได้ แต่ในกรณีนี้ ควรทิ้งคำตอบไว้ในแบบฟอร์มนี้จะดีกว่า - จะตรวจสอบได้ง่ายกว่า

ตัวอย่างที่พิจารณาสามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีที่สอง:

โซลูชันทั้งสองเทียบเท่ากันอย่างแน่นอน

ตัวอย่างที่ 5

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่คือตัวอย่างสำหรับโซลูชันอิสระ ในตัวอย่างจะได้รับการแก้ไขโดยใช้วิธีแรก

ลองดูตัวอย่างที่คล้ายกันกับเศษส่วน

ตัวอย่างที่ 6

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

คุณสามารถไปที่นี่ได้หลายวิธี:

หรือเช่นนี้:

แต่คำตอบจะถูกเขียนให้กระชับกว่านี้ถ้าเราใช้กฎการหาอนุพันธ์ของผลหารก่อน โดยหาตัวเศษทั้งหมด:

โดยหลักการแล้วตัวอย่างได้รับการแก้ไขแล้วและหากปล่อยไว้ตามเดิมก็จะไม่เกิดข้อผิดพลาด แต่ถ้าคุณมีเวลา ขอแนะนำให้ตรวจสอบแบบร่างเสมอเพื่อดูว่าคำตอบนั้นทำให้ง่ายขึ้นหรือไม่?

ลองลดการแสดงออกของตัวเศษให้เป็นตัวส่วนร่วมและกำจัดโครงสร้างสามชั้นของเศษส่วน:

ข้อเสียของการทำให้เข้าใจง่ายเพิ่มเติมคือมีความเสี่ยงที่จะทำผิดพลาดไม่ใช่เมื่อค้นหาอนุพันธ์ แต่ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงโรงเรียนซ้ำซาก ในทางกลับกัน ครูมักจะปฏิเสธงานมอบหมายและขอให้ "คำนึงถึง" อนุพันธ์

ตัวอย่างที่ง่ายกว่าในการแก้ไขด้วยตัวเอง:

ตัวอย่างที่ 7

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

เรายังคงเชี่ยวชาญวิธีการหาอนุพันธ์ต่อไป และตอนนี้เราจะพิจารณากรณีทั่วไปเมื่อมีการเสนอลอการิทึมที่ "แย่มาก" เพื่อสร้างความแตกต่าง

อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ในบทนี้เราจะได้เรียนรู้วิธีค้นหา อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน- บทเรียนคือความต่อเนื่องทางตรรกะของบทเรียน จะหาอนุพันธ์ได้อย่างไร?ซึ่งเราได้ตรวจสอบอนุพันธ์ที่ง่ายที่สุดและทำความคุ้นเคยกับกฎของการสร้างความแตกต่างและเทคนิคทางเทคนิคบางอย่างในการค้นหาอนุพันธ์ ดังนั้นหากคุณไม่เก่งเรื่องอนุพันธ์ของฟังก์ชันหรือบางจุดในบทความนี้ยังไม่ชัดเจน ให้อ่านบทเรียนข้างต้นก่อน โปรดใช้อารมณ์จริงจัง - เนื้อหาไม่เรียบง่าย แต่ฉันจะพยายามนำเสนออย่างเรียบง่ายและชัดเจนต่อไป

ในทางปฏิบัติ คุณต้องจัดการกับอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อนบ่อยครั้งมาก หรือเกือบทุกครั้ง เมื่อคุณได้รับมอบหมายงานให้ค้นหาอนุพันธ์

เราดูตารางตามกฎ (หมายเลข 5) เพื่อแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

ลองคิดดูสิ ก่อนอื่นมาใส่ใจกับรายการกันก่อน ที่นี่เรามีสองฟังก์ชัน - และ และฟังก์ชันที่พูดเป็นรูปเป็นร่างซ้อนอยู่ภายในฟังก์ชัน ฟังก์ชันประเภทนี้ (เมื่อฟังก์ชันหนึ่งซ้อนอยู่ภายในอีกฟังก์ชันหนึ่ง) เรียกว่าฟังก์ชันเชิงซ้อน

ฉันจะเรียกใช้ฟังก์ชัน ฟังก์ชั่นภายนอกและฟังก์ชัน – ฟังก์ชั่นภายใน (หรือซ้อนกัน).

- คำจำกัดความเหล่านี้ไม่ใช่ทฤษฎีและไม่ควรปรากฏในการออกแบบงานขั้นสุดท้าย ฉันใช้สำนวนที่ไม่เป็นทางการ "ฟังก์ชันภายนอก", "ฟังก์ชันภายใน" เท่านั้นเพื่อให้คุณเข้าใจเนื้อหาได้ง่ายขึ้น

เพื่อชี้แจงสถานการณ์ ให้พิจารณา:

ตัวอย่างที่ 1

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ภายใต้ไซน์เราไม่ได้มีเพียงตัวอักษร "X" เท่านั้น แต่ยังมีนิพจน์ทั้งหมดด้วย ดังนั้นการค้นหาอนุพันธ์ทันทีจากตารางจะไม่ได้ผล นอกจากนี้เรายังสังเกตเห็นว่าที่นี่เป็นไปไม่ได้ที่จะใช้กฎสี่ข้อแรก ดูเหมือนว่าจะมีความแตกต่าง แต่ความจริงก็คือไซน์ไม่สามารถ "ฉีกเป็นชิ้น ๆ":

ในตัวอย่างนี้ คำอธิบายของฉันชัดเจนอยู่แล้วว่าฟังก์ชันเป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อน และพหุนามเป็นฟังก์ชันภายใน (การฝัง) และฟังก์ชันภายนอก

ขั้นตอนแรกสิ่งที่คุณต้องทำเมื่อหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนก็คือ ทำความเข้าใจว่าฟังก์ชันใดเป็นฟังก์ชันภายในและฟังก์ชันใดเป็นภายนอก.

ในกรณีของตัวอย่างง่ายๆ ดูเหมือนว่าพหุนามจะฝังอยู่ใต้ไซน์อย่างชัดเจน แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าทุกอย่างไม่ชัดเจน? จะทราบได้อย่างไรว่าฟังก์ชันใดเป็นฟังก์ชันภายนอกและฟังก์ชันใดเป็นฟังก์ชันภายใน ในการทำเช่นนี้ฉันขอแนะนำให้ใช้เทคนิคต่อไปนี้ซึ่งสามารถทำได้ทั้งทางจิตใจหรือแบบร่าง

สมมติว่าเราจำเป็นต้องใช้เครื่องคิดเลขเพื่อคำนวณค่าของนิพจน์ที่ (แทนที่จะเป็นตัวเลขใดๆ ก็สามารถเป็นตัวเลขใดๆ ก็ได้)

เราจะคำนวณอะไรก่อน? ก่อนอื่นเลยคุณจะต้องดำเนินการต่อไปนี้: ดังนั้นพหุนามจะเป็นฟังก์ชันภายใน:

ประการที่สองจะต้องค้นหา ดังนั้น ไซน์ – จะเป็นฟังก์ชันภายนอก:

หลังจากที่เรา ขายหมดแล้วด้วยฟังก์ชันภายในและภายนอก ถึงเวลาที่จะใช้กฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน

มาเริ่มตัดสินใจกันเลย จากชั้นเรียน จะหาอนุพันธ์ได้อย่างไร?เราจำได้ว่าการออกแบบวิธีแก้ปัญหาสำหรับอนุพันธ์ใด ๆ มักจะเริ่มต้นเช่นนี้ - เราใส่นิพจน์ในวงเล็บแล้วใส่เส้นขีดที่มุมขวาบน:

ตอนแรกเราค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอก (ไซน์) ดูที่ตารางอนุพันธ์ของฟังก์ชันพื้นฐานแล้วสังเกตว่า . สูตรตารางทั้งหมดยังสามารถใช้ได้หากแทนที่ "x" ด้วยนิพจน์ที่ซับซ้อนในกรณีนี้:

โปรดทราบว่าฟังก์ชั่นภายใน ไม่เปลี่ยนแปลงเราไม่แตะต้องมัน.

มันค่อนข้างชัดเจนว่า

ผลลัพธ์สุดท้ายของการใช้สูตรจะเป็นดังนี้:

โดยปกติปัจจัยคงที่จะถูกวางไว้ที่จุดเริ่มต้นของนิพจน์:

หากมีความเข้าใจผิดให้เขียนวิธีแก้ปัญหาลงในกระดาษแล้วอ่านคำอธิบายอีกครั้ง

ตัวอย่างที่ 2

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ตัวอย่างที่ 3

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

และเช่นเคย เราเขียนไว้ว่า:

ลองหาดูว่าเรามีฟังก์ชันภายนอกอยู่ที่ไหน และเรามีฟังก์ชันภายในอยู่ที่ไหน ในการทำเช่นนี้ เราพยายาม (ทางจิตใจหรือแบบร่าง) เพื่อคำนวณค่าของนิพจน์ที่ คุณควรทำอะไรก่อน? ก่อนอื่น คุณต้องคำนวณว่าฐานเท่ากับเท่าใด ดังนั้น พหุนามจึงเป็นฟังก์ชันภายใน:

และเมื่อถึงเวลานั้นเท่านั้นที่จะดำเนินการยกกำลัง ดังนั้น ฟังก์ชันยกกำลังจึงเป็นฟังก์ชันภายนอก:

ตามสูตร คุณต้องหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอกก่อน ซึ่งในกรณีนี้คือดีกรี เราค้นหาสูตรที่ต้องการในตาราง: . เราทำซ้ำอีกครั้ง: สูตรตารางใด ๆ ใช้ได้ไม่เพียง แต่สำหรับ "X" เท่านั้น แต่ยังรวมถึงนิพจน์ที่ซับซ้อนด้วย- ดังนั้นผลลัพธ์ของการใช้กฎเพื่อแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อนจึงเป็นดังนี้:

ฉันขอย้ำอีกครั้งว่าเมื่อเราหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอก ฟังก์ชันภายในของเราจะไม่เปลี่ยนแปลง:

ตอนนี้สิ่งที่เหลืออยู่คือการหาอนุพันธ์ที่เรียบง่ายของฟังก์ชันภายในและปรับแต่งผลลัพธ์เล็กน้อย:

ตัวอย่างที่ 4

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่เป็นตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง (ตอบในตอนท้ายของบทเรียน)

เพื่อรวบรวมความเข้าใจของคุณเกี่ยวกับอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน ฉันจะยกตัวอย่างโดยไม่มีความคิดเห็น พยายามคิดออกด้วยตัวเอง เหตุผลที่ฟังก์ชันภายนอกและฟังก์ชันภายในอยู่ที่ไหน เหตุใดงานจึงถูกแก้ไขด้วยวิธีนี้

ตัวอย่างที่ 5

ก) ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

b) ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ตัวอย่างที่ 6

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ที่นี่เรามีราก และเพื่อที่จะแยกแยะรากนั้น จะต้องแสดงเป็นพลัง ดังนั้นก่อนอื่นเราจึงนำฟังก์ชันมาอยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมสำหรับการสร้างความแตกต่าง:

จากการวิเคราะห์ฟังก์ชัน เราได้ข้อสรุปว่าผลรวมของพจน์ทั้งสามเป็นฟังก์ชันภายใน และการยกกำลังเป็นฟังก์ชันภายนอก เราใช้กฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

เราแสดงดีกรีเป็นราก (รูท) อีกครั้ง และสำหรับอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายใน เราใช้กฎง่ายๆ ในการหาความแตกต่างของผลรวม:

พร้อม. คุณยังสามารถลดนิพจน์ให้เหลือตัวส่วนร่วมในวงเล็บและเขียนทุกอย่างเป็นเศษส่วนได้ สวยงามแน่นอน แต่เมื่อได้อนุพันธ์ระยะยาวที่ยุ่งยากก็อย่าทำแบบนี้ดีกว่า (สับสนง่าย ทำผิดโดยไม่จำเป็น และครูจะตรวจสอบไม่สะดวก)

ตัวอย่างที่ 7

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่เป็นตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง (ตอบในตอนท้ายของบทเรียน)

เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าบางครั้งแทนที่จะใช้กฎในการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน คุณสามารถใช้กฎในการหาอนุพันธ์ผลหาร แต่วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวจะดูเหมือนเป็นการบิดเบือนที่ตลกขบขัน นี่คือตัวอย่างทั่วไป:

ตัวอย่างที่ 8

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ที่นี่คุณสามารถใช้กฎการหาอนุพันธ์ของผลหารได้ แต่จะทำกำไรได้มากกว่ามากในการค้นหาอนุพันธ์ผ่านกฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

เราเตรียมฟังก์ชันสำหรับการสร้างความแตกต่าง - เราย้ายเครื่องหมายลบออกจากเครื่องหมายอนุพันธ์และเพิ่มโคไซน์เป็นตัวเศษ:

โคไซน์เป็นฟังก์ชันภายใน การยกกำลังเป็นฟังก์ชันภายนอก
ลองใช้กฎของเรา:

เราค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายในและรีเซ็ตโคไซน์กลับลงมา:

พร้อม. ในตัวอย่างที่พิจารณา สิ่งสำคัญคือต้องไม่สับสนกับสัญญาณต่างๆ ยังไงก็ลองแก้โดยใช้กฎดูครับ คำตอบจะต้องตรงกัน

ตัวอย่างที่ 9

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่เป็นตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง (ตอบในตอนท้ายของบทเรียน)

จนถึงตอนนี้เราได้ดูกรณีที่เรามีรังเพียงอันเดียวในฟังก์ชันที่ซับซ้อน ในงานภาคปฏิบัติ คุณมักจะพบอนุพันธ์ โดยที่เหมือนกับตุ๊กตาทำรัง มีอันหนึ่งอยู่ในอีกอันหนึ่ง มีฟังก์ชัน 3 หรือ 4-5 รายการที่ซ้อนกันในคราวเดียว

ตัวอย่างที่ 10

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

มาทำความเข้าใจกับไฟล์แนบของฟังก์ชันนี้กันดีกว่า เรามาลองคำนวณนิพจน์โดยใช้ค่าทดลองกัน เราจะนับเครื่องคิดเลขได้อย่างไร?

ก่อนอื่นคุณต้องค้นหา ซึ่งหมายความว่าอาร์คไซน์เป็นการฝังที่ลึกที่สุด:

อาร์คไซน์ของอันนี้ควรถูกยกกำลังสอง:

และในที่สุด เราก็ยกกำลังเจ็ดขึ้นมา:

นั่นคือในตัวอย่างนี้ เรามีฟังก์ชันที่แตกต่างกันสามฟังก์ชันและการฝังสองฟังก์ชัน ในขณะที่ฟังก์ชันด้านในสุดคืออาร์คไซน์ และฟังก์ชันด้านนอกสุดคือฟังก์ชันเลขชี้กำลัง

มาเริ่มตัดสินใจกันเลย

ตามกฎแล้ว คุณต้องหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอกก่อน เราดูตารางอนุพันธ์และค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเลขชี้กำลัง ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแทนที่จะเป็น "x" เรามีนิพจน์ที่ซับซ้อนซึ่งไม่ได้ลบล้างความถูกต้องของสูตรนี้ ดังนั้น ผลลัพธ์ของการใช้กฎเพื่อแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อนจะเป็นดังนี้:

ภายใต้จังหวะเรามีฟังก์ชันที่ซับซ้อนอีกครั้ง! แต่มันง่ายกว่าแล้ว ง่ายต่อการตรวจสอบว่าฟังก์ชันภายในคืออาร์คไซน์ ส่วนฟังก์ชันภายนอกคือดีกรี ตามกฎสำหรับการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน คุณต้องหาอนุพันธ์ของกำลังก่อน

ตั้งแต่คุณมาที่นี่คุณคงเห็นสูตรนี้ในตำราเรียนแล้ว

และทำหน้าแบบนี้:

เพื่อนไม่ต้องกังวล! ในความเป็นจริงทุกอย่างเป็นเพียงอุกอาจ คุณจะเข้าใจทุกอย่างอย่างแน่นอน คำขอเดียว - อ่านบทความ สละเวลาของคุณพยายามทำความเข้าใจทุกขั้นตอน ฉันเขียนให้เรียบง่ายและชัดเจนที่สุด แต่คุณยังต้องเข้าใจแนวคิดนี้ และอย่าลืมแก้ไขงานจากบทความ

ฟังก์ชั่นที่ซับซ้อนคืออะไร?

ลองนึกภาพว่าคุณกำลังย้ายไปอพาร์ทเมนต์อื่นและบรรจุสิ่งของลงในกล่องขนาดใหญ่ สมมติว่าคุณจำเป็นต้องรวบรวมสิ่งของเล็กๆ น้อยๆ เช่น เครื่องเขียนของโรงเรียน หากคุณโยนมันลงในกล่องขนาดใหญ่ พวกมันจะหลงหายไปเหนือสิ่งอื่นใด เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ คุณต้องใส่มันลงในถุงก่อน จากนั้นจึงใส่ลงในกล่องขนาดใหญ่ หลังจากนั้นจึงปิดผนึก กระบวนการ "ซับซ้อน" นี้แสดงอยู่ในแผนภาพด้านล่าง:

ดูเหมือนว่าคณิตศาสตร์เกี่ยวอะไรกับมัน? ใช่ แม้ว่าฟังก์ชันที่ซับซ้อนจะถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกันก็ตาม! มีเพียงเราเท่านั้นที่ "แพ็ค" ไม่ใช่สมุดบันทึกและปากกา แต่ \(x\) ในขณะที่ "แพ็คเกจ" และ "กล่อง" นั้นแตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น ลองนำ x และ “pack” เข้าไปในฟังก์ชัน:

แน่นอนว่าเราได้ \(\cos⁡x\) นี่คือ "ถุงใส่สิ่งของ" ของเรา ทีนี้มาใส่ไว้ใน "กล่อง" - บรรจุลงในฟังก์ชันลูกบาศก์

จะเกิดอะไรขึ้นในที่สุด? ใช่ ถูกต้อง จะมี "ถุงบรรจุสิ่งของในกล่อง" ซึ่งก็คือ "โคไซน์ของ X กำลังสาม"

การออกแบบที่ได้จึงเป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อน มันแตกต่างจากสิ่งธรรมดาตรงที่ “อิทธิพล” หลายอย่าง (แพ็คเกจ) ถูกนำไปใช้กับ X หนึ่งตัวติดต่อกันและกลายเป็น "ฟังก์ชันจากฟังก์ชัน" - "บรรจุภัณฑ์ภายในบรรจุภัณฑ์"

ในหลักสูตรของโรงเรียนมี “แพ็คเกจ” เหล่านี้น้อยมาก มีเพียงสี่ประเภทเท่านั้น:

ตอนนี้เรามา "รวม" X ลงในฟังก์ชันเลขชี้กำลังที่มีฐาน 7 ก่อน แล้วจึงลงในฟังก์ชันตรีโกณมิติ เราได้รับ:

\(x → 7^x → tg⁡(7^x)\)

ทีนี้มา "รวม" x สองครั้งในฟังก์ชันตรีโกณมิติ อันดับแรกแล้วใน:

\(x → sin⁡x → cotg⁡ (sin⁡x)\)

ง่ายใช่มั้ย?

ตอนนี้เขียนฟังก์ชันด้วยตัวเอง โดยที่ x:
- ขั้นแรกมันจะถูก "อัดแน่น" ลงในโคไซน์ จากนั้นจึงกลายเป็นฟังก์ชันเลขชี้กำลังที่มีฐาน \(3\);
- ยกกำลังห้าก่อนแล้วจึงแทนเจนต์
- อันดับแรกถึงลอการิทึมถึงฐาน \(4\) จากนั้นยกกำลัง \(-2\)

ค้นหาคำตอบสำหรับงานนี้ในตอนท้ายของบทความ

เราจะ “แพ็ค” X ไม่ใช่สอง แต่สามครั้งได้ไหม ใช่ ไม่มีปัญหา! และสี่ ห้า และยี่สิบห้าครั้ง ตัวอย่างเช่น นี่คือฟังก์ชันที่ x เป็น "packed" \(4\) คูณ:

\(y=5^(\log_2⁡(\sin⁡(x^4)))\)

แต่สูตรดังกล่าวจะไม่พบในแบบฝึกหัดของโรงเรียน (นักเรียนโชคดีกว่า - สูตรของพวกเขาอาจซับซ้อนกว่า☺)

"การแกะ" ฟังก์ชั่นที่ซับซ้อน

ดูฟังก์ชั่นก่อนหน้าอีกครั้ง คุณสามารถเข้าใจลำดับ "การบรรจุ" ได้หรือไม่? สิ่งที่ X ถูกยัดเข้าไปก่อน สิ่งที่แล้ว และต่อๆ ไปจนกระทั่งถึงจุดสิ้นสุด นั่นคือฟังก์ชันใดที่ซ้อนอยู่ในฟังก์ชันใด หยิบกระดาษแผ่นหนึ่งแล้วเขียนสิ่งที่คุณคิด คุณสามารถทำเช่นนี้ได้ด้วยโซ่ที่มีลูกศรตามที่เราเขียนไว้ด้านบนหรือด้วยวิธีอื่นใด

ตอนนี้คำตอบที่ถูกต้องคือ ประการแรก x ถูก “อัดแน่น” ลงในกำลัง \(4\) th จากนั้นผลลัพธ์ก็ถูกบรรจุลงในไซน์ ในทางกลับกัน ก็ถูกใส่เข้าไปในลอการิทึมที่ฐาน \(2\) และในท้ายที่สุด การก่อสร้างทั้งหมดนี้ก็ถูกผลักเข้าสู่พลังห้า

นั่นคือคุณต้องคลายลำดับตามลำดับย้อนกลับ และนี่คือคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการทำให้ง่ายขึ้น: ดูที่ X ทันที – คุณควรเต้นจากมัน ลองดูตัวอย่างบางส่วน

ตัวอย่างเช่น นี่คือฟังก์ชันต่อไปนี้: \(y=tg⁡(\log_2⁡x)\) เราดูที่ X - เกิดอะไรขึ้นกับมันก่อน? นำมาจากเขา แล้ว? นำค่าแทนเจนต์ของผลลัพธ์มา ลำดับจะเหมือนกัน:

\(x → \log_2⁡x → tg⁡(\log_2⁡x)\)

อีกตัวอย่างหนึ่ง: \(y=\cos⁡((x^3))\) มาวิเคราะห์กัน - ก่อนอื่นเรายกกำลังสามของ X แล้วหาโคไซน์ของผลลัพธ์ ซึ่งหมายความว่าลำดับจะเป็น: \(x → x^3 → \cos⁡((x^3))\) โปรดทราบว่าฟังก์ชั่นดูเหมือนจะคล้ายกับฟังก์ชั่นแรก (ซึ่งมีรูปภาพ) แต่นี่เป็นฟังก์ชันที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง: ในลูกบาศก์คือ x (นั่นคือ \(\cos⁡((x·x·x)))\) และตรงนั้นในลูกบาศก์คือโคไซน์ \(x\) ( นั่นคือ \(\cos⁡ x·\cos⁡x·\cos⁡x\)) ความแตกต่างนี้เกิดขึ้นจากลำดับ "การบรรจุ" ที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างสุดท้าย (ที่มีข้อมูลสำคัญอยู่ในนั้น): \(y=\sin⁡((2x+5))\) ชัดเจนว่าในตอนแรกเราทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ด้วย x จากนั้นจึงเอาไซน์จากผลลัพธ์: \(x → 2x+5 → \sin⁡((2x+5))\) และนี่คือจุดสำคัญ: แม้ว่าการดำเนินการทางคณิตศาสตร์จะไม่ทำงานในตัวเอง แต่การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ยังทำหน้าที่เป็นวิธี "บรรจุ" อีกด้วย มาเจาะลึกความละเอียดอ่อนนี้กันอีกหน่อย

ดังที่ฉันได้กล่าวไว้ข้างต้นในฟังก์ชันง่าย ๆ x จะถูก "บรรจุ" หนึ่งครั้งและในฟังก์ชันที่ซับซ้อน - สองรายการขึ้นไป ยิ่งไปกว่านั้น การรวมกันของฟังก์ชันอย่างง่าย (ซึ่งได้แก่ ผลรวม ผลต่าง การคูณ หรือการหาร) ก็เป็นฟังก์ชันอย่างง่ายเช่นกัน ตัวอย่างเช่น \(x^7\) เป็นฟังก์ชันง่ายๆ และ \(ctg x\) ก็เช่นกัน ซึ่งหมายความว่าชุดค่าผสมทั้งหมดเป็นฟังก์ชันง่ายๆ:

\(x^7+ ctg x\) - ง่าย
\(x^7· เปล x\) – ง่าย
\(\frac(x^7)(ctg x)\) – ง่าย ฯลฯ

อย่างไรก็ตาม หากใช้อีกหนึ่งฟังก์ชันกับชุดค่าผสมดังกล่าว ก็จะกลายเป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อน เนื่องจากจะมี "แพ็คเกจ" สองชุด ดูแผนภาพ:

เอาล่ะไปข้างหน้าตอนนี้ เขียนลำดับของฟังก์ชัน "wrapping":
\(y=cos(⁡(บาป⁡x))\)
\(y=5^(x^7)\)
\(y=arctg⁡(11^x)\)
\(y=log_2⁡(1+x)\)
คำตอบอยู่อีกครั้งในตอนท้ายของบทความ

ฟังก์ชั่นภายในและภายนอก

ทำไมเราต้องเข้าใจ Function Nesting? สิ่งนี้ให้อะไรเราบ้าง? ความจริงก็คือหากไม่มีการวิเคราะห์เราจะไม่สามารถค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่กล่าวถึงข้างต้นได้อย่างน่าเชื่อถือ

และเพื่อที่จะก้าวต่อไป เราจำเป็นต้องมีแนวคิดอีกสองประการ: ฟังก์ชันภายในและภายนอก นี่เป็นสิ่งที่ง่ายมาก ยิ่งกว่านั้น เราได้วิเคราะห์ไปแล้วข้างต้น: หากเราจำการเปรียบเทียบของเราได้ตั้งแต่เริ่มต้น ฟังก์ชันภายในจะเป็น "แพ็คเกจ" และฟังก์ชันภายนอกจะเป็น "กล่อง" เหล่านั้น. สิ่งที่ X ถูก "ห่อ" ไว้เป็นอันดับแรกคือฟังก์ชันภายใน และฟังก์ชันภายในที่ "ห่อ" ไว้นั้นเป็นฟังก์ชันภายนอกอยู่แล้ว มันชัดเจนว่าทำไม - เธออยู่ข้างนอก นั่นหมายถึงภายนอก

ในตัวอย่างนี้: \(y=tg⁡(log_2⁡x)\) ฟังก์ชัน \(\log_2⁡x\) เป็นแบบภายใน และ
- ภายนอก

และในนี้: \(y=\cos⁡((x^3+2x+1))\), \(x^3+2x+1\) เป็นแบบภายใน และ
- ภายนอก

ฝึกวิเคราะห์ฟังก์ชันที่ซับซ้อนครั้งสุดท้ายให้เสร็จสิ้น และสุดท้ายเรามาดูสิ่งที่เราเริ่มต้นกัน - เราจะพบอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

กรอกข้อมูลลงในช่องว่างในตาราง:

อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน

ไชโยสำหรับเราในที่สุดเราก็ได้ไปถึง "หัวหน้า" ของหัวข้อนี้ - อันที่จริงอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อนและโดยเฉพาะกับสูตรที่แย่มากนั้นตั้งแต่ต้นบทความ☺

\((f(g(x)))"=f"(g(x))\cdot g"(x)\)

สูตรนี้อ่านได้ดังนี้:

อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนเท่ากับผลคูณของอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอกเทียบกับฟังก์ชันภายในคงที่และอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายใน

และดูแผนภาพการแยกวิเคราะห์ตามคำพูดทันทีเพื่อให้คุณเข้าใจว่าต้องทำอย่างไร:

ฉันหวังว่าคำว่า "อนุพันธ์" และ "ผลิตภัณฑ์" จะไม่ทำให้เกิดปัญหาใดๆ “ ฟังก์ชั่นที่ซับซ้อน” - เราได้แยกมันออกไปแล้ว สิ่งที่จับได้อยู่ใน "อนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอกที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันภายในคงที่" มันคืออะไร?

คำตอบ: นี่คืออนุพันธ์ตามปกติของฟังก์ชันภายนอก ซึ่งมีเพียงฟังก์ชันภายนอกเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง และฟังก์ชันภายในยังคงเหมือนเดิม ยังไม่ชัดเจน? เอาล่ะ ลองใช้ตัวอย่างกัน

ขอให้เรามีฟังก์ชัน \(y=\sin⁡(x^3)\) เห็นได้ชัดว่าฟังก์ชันภายในที่นี่คือ \(x^3\) และฟังก์ชันภายนอก
- ตอนนี้ให้เราหาอนุพันธ์ของภายนอกเทียบกับภายในคงที่

อนุพันธ์เชิงซ้อน อนุพันธ์ลอการิทึม
อนุพันธ์ของฟังก์ชันเลขชี้กำลังยกกำลัง

เราปรับปรุงเทคนิคการสร้างความแตกต่างของเราอย่างต่อเนื่อง ในบทนี้ เราจะรวมเนื้อหาที่เราได้กล่าวถึง ดูอนุพันธ์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น และทำความคุ้นเคยกับเทคนิคและเทคนิคใหม่ๆ ในการค้นหาอนุพันธ์ โดยเฉพาะอนุพันธ์ลอการิทึม

ผู้อ่านที่มีการเตรียมตัวในระดับต่ำควรอ่านบทความ จะหาอนุพันธ์ได้อย่างไร? ตัวอย่างการแก้ปัญหาซึ่งจะช่วยให้คุณยกระดับทักษะของคุณเกือบจะตั้งแต่เริ่มต้น ถัดไปคุณต้องศึกษาหน้าอย่างละเอียด อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนเข้าใจและแก้ไข ทั้งหมดตัวอย่างที่ฉันให้ บทเรียนนี้เป็นบทเรียนที่สามติดต่อกันอย่างมีเหตุผล และหลังจากเชี่ยวชาญแล้ว คุณจะแยกแยะฟังก์ชันที่ค่อนข้างซับซ้อนได้อย่างมั่นใจ ไม่พึงปรารถนาที่จะรับตำแหน่ง "ที่ไหนอีก? เพียงพอแล้ว!” เนื่องจากตัวอย่างและวิธีแก้ปัญหาทั้งหมดนำมาจากการทดสอบจริงและมักพบเห็นได้ในทางปฏิบัติ

เริ่มต้นด้วยการทำซ้ำ ในชั้นเรียน อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนเราดูตัวอย่างจำนวนหนึ่งพร้อมความคิดเห็นโดยละเอียด ในระหว่างการศึกษาแคลคูลัสเชิงอนุพันธ์และการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์สาขาอื่น คุณจะต้องแยกความแตกต่างบ่อยมาก และไม่สะดวกเสมอไป (และไม่จำเป็นเสมอไป) ที่จะอธิบายตัวอย่างโดยละเอียด ดังนั้นเราจะฝึกการหาอนุพันธ์แบบปากเปล่า “ผู้สมัคร” ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสิ่งนี้คืออนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อนที่ง่ายที่สุดตัวอย่างเช่น:

ตามกฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน :

เมื่อศึกษาหัวข้อ Matan อื่น ๆ ในอนาคต มักไม่จำเป็นต้องบันทึกรายละเอียดดังกล่าว โดยถือว่านักเรียนรู้วิธีค้นหาอนุพันธ์ดังกล่าวในระบบอัตโนมัติ ลองนึกภาพว่าเวลา 3 โมงเช้าโทรศัพท์ดังขึ้นและมีเสียงที่น่าฟังถามว่า: "อะไรคืออนุพันธ์ของแทนเจนต์ของ X สองตัว" ควรตามด้วยคำตอบที่เกือบจะทันทีและสุภาพ: .

ตัวอย่างแรกจะมีไว้สำหรับโซลูชันอิสระทันที

ตัวอย่างที่ 1

ค้นหาอนุพันธ์ต่อไปนี้ด้วยวาจาในการกระทำเดียว เช่น: เพื่อทำงานให้สำเร็จคุณเพียงแค่ต้องใช้ ตารางอนุพันธ์ของฟังก์ชันเบื้องต้น(ถ้ายังจำไม่ได้) หากคุณมีปัญหาใด ๆ ฉันแนะนำให้อ่านบทเรียนซ้ำ อนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน.

, , ,
, , ,
, , ,

, , ,

, , ,

, , ,

, ,

คำตอบในตอนท้ายของบทเรียน

อนุพันธ์เชิงซ้อน

หลังจากการเตรียมปืนใหญ่เบื้องต้น ตัวอย่างที่มีฟังก์ชัน 3-4-5 ซ้อนจะน่ากลัวน้อยลง ตัวอย่างสองตัวอย่างต่อไปนี้อาจดูซับซ้อนสำหรับบางคน แต่ถ้าคุณเข้าใจ (อาจมีบางคนต้องทนทุกข์ทรมาน) ส่วนอื่นๆ เกือบทั้งหมดในแคลคูลัสเชิงอนุพันธ์ก็จะดูเหมือนเป็นเรื่องตลกสำหรับเด็ก

ตัวอย่างที่ 2

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ตามที่ระบุไว้แล้วเมื่อค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อนสิ่งแรกที่จำเป็นคือ ขวาเข้าใจการลงทุนของคุณ ในกรณีที่มีข้อสงสัย ฉันขอเตือนคุณถึงเทคนิคที่มีประโยชน์ เช่น เราใช้ค่าทดลองของ "x" และลอง (ทางจิตใจหรือแบบร่าง) เพื่อแทนที่ค่านี้เป็น "สำนวนแย่มาก"

1) ก่อนอื่น เราต้องคำนวณนิพจน์ ซึ่งหมายความว่าผลรวมคือการฝังที่ลึกที่สุด

2) จากนั้นคุณต้องคำนวณลอการิทึม:

4) จากนั้นยกกำลังสามของโคไซน์:

5) ในขั้นตอนที่ห้า ความแตกต่าง:

6) และสุดท้าย ฟังก์ชันด้านนอกสุดคือรากที่สอง:

สูตรหาความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน ใช้ในลำดับย้อนกลับจากฟังก์ชันด้านนอกสุดไปด้านในสุด เราตัดสินใจ:

ดูเหมือนจะไม่มีข้อผิดพลาด...

(1) หาอนุพันธ์ของรากที่สอง

(2) เราหาอนุพันธ์ของผลต่างโดยใช้กฎ

(3) อนุพันธ์ของทริปเปิลเป็นศูนย์ ในเทอมที่สอง เราจะหาอนุพันธ์ของดีกรี (ลูกบาศก์)

(4) หาอนุพันธ์ของโคไซน์

(5) หาอนุพันธ์ของลอการิทึม

(6) และสุดท้าย เราก็หาอนุพันธ์ของการฝังที่ลึกที่สุด

อาจดูยากเกินไป แต่นี่ไม่ใช่ตัวอย่างที่โหดร้ายที่สุด ตัวอย่างเช่น คอลเลกชันของ Kuznetsov แล้วคุณจะประทับใจกับความสวยงามและความเรียบง่ายของอนุพันธ์ที่วิเคราะห์ ฉันสังเกตเห็นว่าพวกเขาชอบให้สิ่งที่คล้ายกันในการสอบเพื่อตรวจสอบว่านักเรียนเข้าใจวิธีหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อนหรือไม่

ตัวอย่างต่อไปนี้ให้คุณแก้ได้ด้วยตัวเอง

ตัวอย่างที่ 3

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

คำแนะนำ: อันดับแรก เราใช้กฎความเป็นเชิงเส้นและกฎการสร้างความแตกต่างของผลิตภัณฑ์

เฉลยเต็มและเฉลยท้ายบทเรียน

ถึงเวลาที่จะก้าวไปสู่บางสิ่งที่เล็กลงและสวยงามยิ่งขึ้น
ไม่ใช่เรื่องแปลกที่ตัวอย่างจะแสดงผลคูณของฟังก์ชันไม่ใช่สอง แต่มีสามฟังก์ชัน จะหาอนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์ของสามปัจจัยได้อย่างไร?

ตัวอย่างที่ 4

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ก่อนอื่น เรามาดูกันว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะเปลี่ยนผลคูณของสามฟังก์ชันเป็นผลคูณของสองฟังก์ชัน? ตัวอย่างเช่น หากเรามีพหุนามสองตัวในผลคูณ เราก็สามารถเปิดวงเล็บได้ แต่ในตัวอย่างที่กำลังพิจารณา ฟังก์ชันทั้งหมดจะแตกต่างกัน: องศา เลขชี้กำลัง และลอการิทึม

ในกรณีเช่นนี้ก็จำเป็น ตามลำดับใช้กฎการสร้างความแตกต่างของผลิตภัณฑ์ สองครั้ง

เคล็ดลับก็คือว่าโดย "y" เราแสดงถึงผลคูณของสองฟังก์ชัน: และโดย "ve" เราแสดงถึงลอการิทึม: เหตุใดจึงสามารถทำได้? จริงเหรอ. – นี่ไม่ใช่ผลคูณของสองปัจจัยและกฎใช้ไม่ได้ผล! ไม่มีอะไรซับซ้อน:

ตอนนี้ยังคงต้องใช้กฎเป็นครั้งที่สอง เพื่อวงเล็บ:

คุณสามารถบิดเบี้ยวและนำบางอย่างออกจากวงเล็บได้ แต่ในกรณีนี้ ควรทิ้งคำตอบไว้ในแบบฟอร์มนี้จะดีกว่า - จะตรวจสอบได้ง่ายกว่า

ตัวอย่างที่พิจารณาสามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีที่สอง:

โซลูชันทั้งสองเทียบเท่ากันอย่างแน่นอน

ตัวอย่างที่ 5

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่คือตัวอย่างสำหรับโซลูชันอิสระ ในตัวอย่างจะได้รับการแก้ไขโดยใช้วิธีแรก

ลองดูตัวอย่างที่คล้ายกันกับเศษส่วน

ตัวอย่างที่ 6

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

คุณสามารถไปที่นี่ได้หลายวิธี:

หรือเช่นนี้:

แต่คำตอบจะถูกเขียนให้กระชับกว่านี้ถ้าเราใช้กฎการหาอนุพันธ์ของผลหารก่อน โดยหาตัวเศษทั้งหมด:

โดยหลักการแล้วตัวอย่างได้รับการแก้ไขแล้วและหากปล่อยไว้ตามเดิมก็จะไม่เกิดข้อผิดพลาด แต่ถ้าคุณมีเวลา ขอแนะนำให้ตรวจสอบแบบร่างเสมอเพื่อดูว่าคำตอบนั้นทำให้ง่ายขึ้นหรือไม่? ให้เราลดการแสดงออกของตัวเศษให้เป็นตัวส่วนร่วมและ เรามากำจัดเศษส่วนสามชั้นกันเถอะ:

ข้อเสียของการทำให้เข้าใจง่ายเพิ่มเติมคือมีความเสี่ยงที่จะทำผิดพลาดไม่ใช่เมื่อค้นหาอนุพันธ์ แต่ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงโรงเรียนซ้ำซาก ในทางกลับกัน ครูมักจะปฏิเสธงานมอบหมายและขอให้ "คำนึงถึง" อนุพันธ์

ตัวอย่างที่ง่ายกว่าในการแก้ไขด้วยตัวเอง:

ตัวอย่างที่ 7

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

เรายังคงเชี่ยวชาญวิธีการหาอนุพันธ์ต่อไป และตอนนี้เราจะพิจารณากรณีทั่วไปเมื่อมีการเสนอลอการิทึมที่ "แย่มาก" เพื่อสร้างความแตกต่าง

ตัวอย่างที่ 8

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ที่นี่คุณสามารถไปได้ไกลโดยใช้กฎในการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

แต่ขั้นตอนแรกจะทำให้คุณหมดหวังทันที - คุณต้องหาอนุพันธ์ที่ไม่พึงประสงค์จากกำลังเศษส่วนและจากนั้นจากเศษส่วนด้วย

นั่นเป็นเหตุผล ก่อนวิธีหาอนุพันธ์ของลอการิทึมที่ "ซับซ้อน" จะง่ายขึ้นก่อนโดยใช้คุณสมบัติของโรงเรียนที่มีชื่อเสียง:

! หากคุณมีสมุดบันทึกแบบฝึกหัดอยู่แล้ว ให้คัดลอกสูตรเหล่านี้ไปที่นั่นโดยตรง หากคุณไม่มีสมุดบันทึก ให้คัดลอกลงในกระดาษ เนื่องจากตัวอย่างบทเรียนที่เหลือจะเกี่ยวข้องกับสูตรเหล่านี้

วิธีแก้ปัญหาสามารถเขียนได้ดังนี้:

มาแปลงฟังก์ชันกัน:

ค้นหาอนุพันธ์:

การแปลงฟังก์ชันล่วงหน้าทำให้การแก้ปัญหาง่ายขึ้นมาก ดังนั้น เมื่อมีการเสนอลอการิทึมที่คล้ายกันเพื่อสร้างความแตกต่าง แนะนำให้ "แยกย่อย" เสมอ

และตอนนี้มีตัวอย่างง่ายๆ สองสามตัวอย่างให้คุณแก้ไขด้วยตัวเอง:

ตัวอย่างที่ 9

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

ตัวอย่างที่ 10

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

การเปลี่ยนแปลงและคำตอบทั้งหมดอยู่ท้ายบทเรียน

อนุพันธ์ลอการิทึม

หากอนุพันธ์ของลอการิทึมเป็นดนตรีที่ไพเราะ คำถามก็เกิดขึ้น: เป็นไปได้ไหมในบางกรณีที่จะจัดระเบียบลอการิทึมแบบเทียม? สามารถ! และจำเป็นด้วยซ้ำ

ตัวอย่างที่ 11

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้ดูตัวอย่างที่คล้ายกัน จะทำอย่างไร? คุณสามารถใช้กฎการหาอนุพันธ์ของผลหารตามลำดับ จากนั้นจึงใช้กฎการหาอนุพันธ์ของผลคูณ ข้อเสียของวิธีนี้คือคุณจะได้เศษส่วนสามชั้นขนาดใหญ่ซึ่งคุณไม่ต้องการจัดการเลย

แต่ในทางทฤษฎีและการปฏิบัติ มีสิ่งมหัศจรรย์อย่างหนึ่ง เช่น อนุพันธ์ลอการิทึม ลอการิทึมสามารถจัดเรียงแบบเทียมได้โดยการ "แขวน" ไว้ทั้งสองด้าน:

ตอนนี้คุณต้อง "สลาย" ลอการิทึมของด้านขวาให้มากที่สุด (สูตรต่อหน้าต่อตาคุณ?) ฉันจะอธิบายกระบวนการนี้โดยละเอียด:

เริ่มต้นด้วยความแตกต่าง
มาทำทั้งสองส่วนให้เสร็จ:

อนุพันธ์ของด้านขวามือนั้นค่อนข้างง่าย ฉันจะไม่แสดงความคิดเห็น เพราะหากคุณอ่านข้อความนี้ คุณจะสามารถจัดการได้อย่างมั่นใจ

แล้วด้านซ้ายล่ะ?

ทางด้านซ้ายเรามี ฟังก์ชั่นที่ซับซ้อน- ฉันมองเห็นคำถาม: “ทำไม มีตัวอักษร “Y” อยู่ตัวหนึ่งใต้ลอการิทึม”

ความจริงก็คือว่า “เกมตัวอักษรตัวเดียว” นี้ - ตัวเองเป็นหน้าที่(หากไม่ชัดเจนมากนัก โปรดดูบทความ Derivative of a function ที่ระบุโดยปริยาย) ดังนั้นลอการิทึมจึงเป็นฟังก์ชันภายนอก และ "y" เป็นฟังก์ชันภายใน และเราใช้กฎในการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน :

ทางด้านซ้ายราวกับมีเวทมนตร์ เรามีอนุพันธ์ ต่อไปตามกฎสัดส่วนเราโอน "y" จากตัวส่วนของด้านซ้ายไปที่ด้านบนของด้านขวา:

และตอนนี้เรามาจำกันว่า "ผู้เล่น" แบบไหนที่เราพูดถึงระหว่างการสร้างความแตกต่าง? ลองดูที่สภาพ:

คำตอบสุดท้าย:

ตัวอย่างที่ 12

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

นี่คือตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง ตัวอย่างการออกแบบตัวอย่างประเภทนี้อยู่ท้ายบทเรียน

การใช้อนุพันธ์ลอการิทึมทำให้สามารถแก้ตัวอย่างหมายเลข 4-7 ได้ อีกประการหนึ่งคือฟังก์ชันต่างๆ ในนั้นง่ายกว่า และบางที การใช้อนุพันธ์ลอการิทึมอาจไม่สมเหตุสมผลนัก

อนุพันธ์ของฟังก์ชันเลขชี้กำลังยกกำลัง

เรายังไม่ได้พิจารณาฟังก์ชันนี้ ฟังก์ชันเลขชี้กำลังเป็นฟังก์ชันที่ ทั้งระดับและฐานขึ้นอยู่กับ "x"- ตัวอย่างคลาสสิกที่จะมอบให้คุณในตำราเรียนหรือการบรรยาย:

จะหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเลขชี้กำลังกำลังได้อย่างไร?

มีความจำเป็นต้องใช้เทคนิคที่เพิ่งกล่าวถึง - อนุพันธ์ลอการิทึม เราแขวนลอการิทึมไว้ทั้งสองด้าน:

ตามกฎแล้ว ทางด้านขวา องศาจะถูกลบออกจากใต้ลอการิทึม:

ผลที่ได้คือผลคูณของฟังก์ชัน 2 ฟังก์ชันทางด้านขวา ซึ่งจะแยกความแตกต่างตามสูตรมาตรฐาน .

เราค้นหาอนุพันธ์ เพื่อทำเช่นนี้ เราใส่ทั้งสองส่วนไว้ใต้เส้นขีด:

การดำเนินการเพิ่มเติมนั้นง่าย:

ในที่สุด:

หากการแปลงใดๆ ไม่ชัดเจนทั้งหมด โปรดอ่านคำอธิบายของตัวอย่างที่ 11 อย่างละเอียดอีกครั้ง

ในทางปฏิบัติ ฟังก์ชันยกกำลัง-เลขชี้กำลังจะซับซ้อนกว่าตัวอย่างการบรรยายเสมอ

ตัวอย่างที่ 13

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

เราใช้อนุพันธ์ลอการิทึม

ทางด้านขวา เรามีค่าคงที่และผลคูณของสองปัจจัย - “x” และ “ลอการิทึมของลอการิทึม x” (ลอการิทึมอื่นซ้อนอยู่ใต้ลอการิทึม) ดังที่เราจำได้ว่าเมื่อสร้างความแตกต่างจะเป็นการดีกว่าที่จะย้ายค่าคงที่ออกจากเครื่องหมายอนุพันธ์ทันทีเพื่อไม่ให้ขวางทาง และแน่นอนว่าเราใช้กฎที่คุ้นเคย :

อย่างที่คุณเห็น อัลกอริธึมสำหรับการใช้อนุพันธ์ลอการิทึมไม่มีกลอุบายพิเศษใด ๆ และการค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเลขชี้กำลังกำลังมักไม่เกี่ยวข้องกับ "การทรมาน"

ตัวอย่างการคำนวณอนุพันธ์โดยใช้สูตรอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน

เราจะยกตัวอย่างการคำนวณอนุพันธ์ของฟังก์ชันต่อไปนี้:
; ; ; ; .

หากฟังก์ชันสามารถแสดงเป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อนได้ในรูปแบบต่อไปนี้:
,
จากนั้นอนุพันธ์ของมันจะถูกกำหนดโดยสูตร:
.
ในตัวอย่างด้านล่าง เราจะเขียนสูตรดังนี้:
.
ที่ไหน .
ที่นี่ ตัวห้อย หรือ ซึ่งอยู่ใต้เครื่องหมายอนุพันธ์ แสดงถึงตัวแปรที่ใช้สร้างความแตกต่าง

โดยปกติแล้ว ในตารางอนุพันธ์ อนุพันธ์ของฟังก์ชันจากตัวแปร x จะได้รับ

อย่างไรก็ตาม x เป็นพารามิเตอร์ที่เป็นทางการ ตัวแปร x สามารถถูกแทนที่ด้วยตัวแปรอื่นได้ ดังนั้น เมื่อแยกฟังก์ชันออกจากตัวแปร เราก็เพียงเปลี่ยนตัวแปร x เป็นตัวแปร u ในตารางอนุพันธ์

ตัวอย่างง่ายๆ

ตัวอย่างที่ 1
.

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน

สารละลาย
.
ลองเขียนฟังก์ชันที่กำหนดในรูปแบบที่เทียบเท่ากัน:
;
.

ในตารางอนุพันธ์เราพบว่า:
.
ตามสูตรอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน เราได้:

ที่นี่ .

คำตอบ

ตัวอย่างที่ 2
.

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน

หาอนุพันธ์
.

.
ตามสูตรอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน เราได้:

ที่นี่ .

เรานำค่าคงที่ 5 ออกจากเครื่องหมายอนุพันธ์ และจากตารางอนุพันธ์ที่เราพบ:

ตัวอย่างที่ 3
.

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน

หาอนุพันธ์ -1 เรานำค่าคงที่ออกมา
;
สำหรับเครื่องหมายของอนุพันธ์และจากตารางอนุพันธ์ที่เราพบ:
.

จากตารางอนุพันธ์เราพบว่า:
.
ตามสูตรอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน เราได้:

ที่นี่ .

เราใช้สูตรสำหรับอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อน:

ตัวอย่างที่ซับซ้อนมากขึ้น ในตัวอย่างที่ซับซ้อนมากขึ้น เราใช้กฎเพื่อแยกแยะฟังก์ชันที่ซับซ้อนหลายครั้ง ในกรณีนี้ เราจะคำนวณอนุพันธ์จากจุดสิ้นสุด นั่นคือเราแบ่งฟังก์ชันออกเป็นส่วนต่างๆ และค้นหาอนุพันธ์ของส่วนที่ง่ายที่สุดโดยใช้ตารางอนุพันธ์ - เรายังใช้กฎสำหรับการแยกผลรวม

ผลิตภัณฑ์และเศษส่วน จากนั้นเราจะทำการทดแทนและใช้สูตรเพื่อหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน

ตัวอย่างที่ 3
.

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน

ตัวอย่างที่ 4

.
ลองเลือกส่วนที่ง่ายที่สุดของสูตรแล้วหาอนุพันธ์ของมัน -
.

ที่นี่เราใช้สัญกรณ์
.

เราค้นหาอนุพันธ์ของส่วนถัดไปของฟังก์ชันดั้งเดิมโดยใช้ผลลัพธ์ที่ได้รับ เราใช้กฎเพื่อแยกผลรวม:

.
ตามสูตรอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน เราได้:

ที่นี่ .

เราใช้กฎการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่ซับซ้อนอีกครั้ง

ตัวอย่างที่ 5
.

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันเชิงซ้อน

ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน

เรามาเลือกส่วนที่ง่ายที่สุดของสูตรแล้วค้นหาอนุพันธ์จากตารางอนุพันธ์ -
.
เราใช้กฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อน
.