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1.2.2 取對數求導法與隱函數求導法*

有了復合函數的運算法則后,可以引出兩種常用的特殊求導方法.這兩種方法一般來說會在高等數學中介紹,但是高中生完全可以理解,并且有時候非常好用.

首先是取對數求導法.考慮到有時候函數的乘法運算較多,或者指數較為復雜,可以考慮通過取對數的方式,將乘法轉化為加法,將指數項轉化為乘法.所謂的取對數求導法是指,在函數 的等式兩邊取對數,得

.

若此時等式右邊的導數容易求出,記 ,根據復合函數的導數的運算法則可得

從而計算得到 .需要注意,取對數運算是非常常用的,它可以將指數項轉化為乘法,進一步將乘法轉化為加法.高考中的一些代數變形問題,都與對數有關.

例1.4 設函數 ,求 .

解答 對 取對數,可得 ,等式兩邊對 求導,可得

因此 .  ■

有了復合函數的運算法則后,還可以推出隱函數求導法.所謂的隱函數,指的是函數并沒有顯式的表達,而是通過方程或者其他形式確定了函數關系.

例如設橢圓的方程為 ,對于其上面的一點 ,假設 ,則在該點附近可以通過橢圓方程確定隱含的函數關系 ,并且是唯一的[4].更準確地說,有 ;至于是前者還是后者,需要結合 的位置來判斷.


[4] 這是通過分析學中的隱函數定理保證的,敘述起來較為復雜.

例1.5 求橢圓 處的切線方程.

解答 要求出 處的切線方程,可在等式兩邊同時對 求導,得

代入 ,解得 ,從而切線方程(有時候在圓雉曲線中也被稱為極線方程) 為 .  ■

這是一個解析幾何中非常常用的結論,形式上也非常像橢圓方程,只是將 換成 ,將 換成 而已.類似地,對于雙曲線 ,可以求出其在( )處的切線方程為 .對于拋物線 的情形,讀者可自行推導.

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