摘 要: 本文作者归纳总结了幂指函数求导的方法:先将其转化为幂函数或指数函数的形式,再进行求导。
关键词: 幂指函数 指数求导法 对数求导法 多元函数求导法
在微积分的教学中,幂指函数的求导是学生学习的难点,对学生来说非常棘手。针对这种情况,我根据自己在多年的教学中积累的资料,通过例题归纳和总结常见的幂指数函数求导方法,希望对教与学双方都有一定的参考价值。
形如
y=u(x)……(1)
的函数称为幂指函数,幂指函数的由来是因为它既不是幂函数又不是指数函数,但它像幂函数,也像指数函数。因此,我们可以考虑将其转化为幂函数或指数函数的形式,再进行求导。
方法一:指数求导法。
由y=u(x)=e=e,可得
y′=e・[v(x)・lnu(x)]′
=u(x)・v′(x)・lnu(x)+v(x)・
方法二:对数求导法。
将y=u(x)两边同时取自然对数,再用隐函数的求导法进行求导,即
lny=v(x)lnu(x)
?圯・y′=v′(x)lnu(x)+v(x)・
?圯y′=u(x)v′(x)・lnu(x)+v(x)・
方法三:“幂+指”求导法。
将幂指函数的求导问题,简化为指数函数与幂函数的求导问题,即把y=u(x)当指数函数求导的结果,与把y=u(x)当幂函数求导的结果相加即可。
1.y=u(x)看作指数函数时
y′=u(x)・lnu(x)・v′(x)
2.y=u(x)看作幂函数时
y′=v(x)・u(x)・u′(x)
y′=u(x)・lnu(x)・v′(x)+v(x)・u(x)・u′(x)
证明:y′=e′
=ev′(x)lnu(x)+v(x)・
=u(x)v′(x)lnu(x)+v(x)・
=u(x)・lnu(x)・v′(x)+v(x)・u(x)・u′(x)
方法四:多元函数求导法。
将y=u(x)看作二元复合函数
令y=u,u=u(x),v=v(x)
利用多元函数求全导数的求法可得
y′==・+・
而=v・u(此时y是幂函数),=u・lnu(此时y是指数函数)
y′=v・u・u′+u・lnu・v′
例:求y=(tanx)的导数。
方法一:指数求导法。
解:y′=(e)′
=e・(sinx・lntanx)′
=(tanx)[(sinx)′+lntanx+sinx(lntanx)′]
=(tanx)[cosx・lntanx+secx]
方法二:对数求导法。
解:将等式两边同时取对数
lny=sinx・lntanx
将等式两边同时对x求导
・y′=(sinx)′lntanx+sinx(lntanx)′
?圯y′=ycosx・lntanx+sinx・cotx・secx
=(tanx)・[cosx・lntanx+secx]
方法三:“幂+指”求导法。
解:1.把y=(tanx)看作幂函数求导
y′=sinx・(tanx)・(tanx)′=(tanx)・secx
2.把y=(tanx)看作指数函数求导
y′=(tanx)・lntanx・(sinx)′=(tanx)・lntanx・cosx
幂指函数的导数为:
y′=(tanx)・secx+(tanx)・lntanx・cosx
=(tanx)・[cosx・lntanx+secx]
方法四:多元函数求导法。
令y=u,u=tanx,v=sinx
y′=・+・
=v・u・secx+u・lnu・cosx
=sinx・(tanx)・secx+(tanx)・lntanx・cosx
=(tanx)・[secx+cosx・lntanx]
教学实践证明,适时地选择某些问题,引导学生多角度、多方位、多层次、多途径去分析、思考,从而寻找多种解法,可使学生思维活跃、思维开阔,从而对问题进行更深层次的思考,对培养学生思维的深刻性和广阔性起着积极的作用。在大力提倡素质教育的今天,教师要注意引导学生多质疑探索,这样不仅仅能充分调动学生主动参与,乐于探索,勤于动手,勤于动脑,更有助于培养学生的创新精神和创新能力。
参考文献:
[1]张三艳.幂指函数的导数计算方法的改进与应用.宜春学院学报,2002.12,(6).
[2]吴昌.微积分[M].中国人民大学出版社,2009.7.
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