Решение производных сложных функций – .

Вычисление производных сложных функций




⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

 

Дифференцирования сложной функции: .

Обратим внимание на запись . Здесь две функции – и , причем функция , образно говоря, вложена в функцию . Функция такого вида (когда одна функция вложена в другую) и называется сложной функцией.

Функцию будем называтьвнешней функцией, а функцию – внутренней (или вложенной) функцией.

! Данные определения «внешняя» функция, «внутренняя» функция являются неформальны и применяются только для того, чтобы легче было понять материал.

Пример 1. Найти производную функции .

Решение.Под синусом находится не просто буква «икс», а целое выражение , поэтому найти производную сразу по таблице не получится. Также замечаем, что здесь невозможно применить первые четыре правила, вроде бы есть сумма, но дело в том, что «разрывать на части» синус нельзя.

В данном примере функция – это сложная функция, причем многочлен является внутренней функцией (вложением), а тригонометрическая функция синус – внешней функцией.

Первое, что необходимо сделать при нахождении производной сложной функции состоит в том, чтобы разобраться, какая функция является внутренней, а какая – внешней.

В данном простом примере понятно, что под синус вложен многочлен . В том случае, когда нет очевидности как функция внутренняя, а какая внешняя, можно использовать следующий прием.

Представим, что нужно вычислить на калькуляторе значение выражения при (вместо единицы может быть любое число).

Что необходимо вычислить в первую очередь?В первую очередьнужно будет выполнить следующее действие: , поэтому многочлен и будет внутренней функцией . Во вторую очередьнужно будет найти , поэтому синус – будет внешней функцией .

После того, как разобралисьс внутренней и внешней функциями применяем правило дифференцирования сложной функции .

Сначаланаходим производную внешней функции (синуса), смотрим на таблицу производных элементарных функций и замечаем, что . Все табличные формулы применимы и в том, случае, если «икс» заменить сложным выражением, в данном случае:


Обратите внимание, что внутренняя функция =9x+6 не изменилась.

Очевидно, что

Результат в чистовом оформлении выглядит так:

Далее берем производную внутренней функции, она очень простая:

Постоянный множитель обычно выносят в начало выражения:

Пример 2.Найти производную функции

Решение.Записываем:

Разбираемся, где у нас внешняя функция, а где внутренняя. Для этого пробуем (мысленно или на черновике) вычислить значение выражения при . В первую очередь нужно сосчитать чему равно основание: , значит, многочлен и есть внутренняя функция. И, только потом выполняется возведение в степень , следовательно, степенная функция – это внешняя функция. Согласно формуле , сначала нужно найти производную от внешней функции, в данном случае, от степени. Разыскиваем в таблице нужную формулу: . Повторяем еще раз:любая табличная формула справедлива не только для «икс», но и для сложного выражения. Таким образом, результат применения правила дифференцирования сложной функции следующий:

Когда находим производную от внешней функции , внутренняя функция не меняется. Теперь осталось найти совсем простую производную от внутренней функции.

Пример 3. Найти производную функции а) ; б)

Решение.

а)

б) .

Пример 4.Найти производную функции

Решение. Чтобы продифференцировать корень, его нужно представить в виде степени . Таким образом, сначала приводим функцию в надлежащий для дифференцирования вид:

Анализируя функцию, приходим к выводу, что сумма трех слагаемых – это внутренняя функция, а возведение в степень – внешняя функция. Применяем правило дифференцирования сложной функции:

Пример 5. Найти производную функции .

Решение. Здесь можно использовать правило дифференцирования частного, но гораздо выгоднее найти производную через правило дифференцирования сложной функции: .



Подготавливаем функцию для дифференцирования – выносим минус за знак производной, а косинус поднимаем в числитель:

Косинус – внутренняя функция, возведение в степень – внешняя функция.

Находим производную внутренней функции, косинус сбрасываем обратно вниз:

 



Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Производная степенно показательной функции — примеры вычисления

Степенно-показательная функция – это функция, имеющая вид степенной функции
y = uv,
у которой основание u и показатель степени v являются некоторыми функциями от переменной x:
u = u(x);   v = v(x).
Эту функцию также называют показательно-степенной или сложной показательной функцией.

Заметим, что степенно-показательную функцию можно представить в показательном виде:
.
Поэтому ее также называют сложной показательной функцией.

Далее мы покажем, что производная степенно-показательной функции определяется по формуле:
(1)   .

Производная степенно-показательной функции

Вычисление с помощью логарифмической производной

Найдем производную степенно-показательной функции
(2)   ,
где и есть функции от переменной .
Для этого логарифмируем уравнение (2), используя свойство логарифма:
.
Дифференцируем по переменной x:
(3)   .
Применяем правила дифференцирования сложной функции и произведения:
;
.

Подставляем в (3):
.
Отсюда
.

Итак, мы нашли производную степенно-показательной функции:
(1)   .
Если показатель степени являются постоянной, то . Тогда производная равна производной сложной степенной функции:
.
Если основание степени являются постоянной, то . Тогда производная равна производной сложной показательной функции:
.
Когда и являются функциями от x, то производная степенно-показательной функции равна сумме производных сложной степенной и показательной функций.

Вычисление производной приведением к сложной показательной функции

Теперь найдем производную степенно-показательной функции
(2)   ,
представив ее как сложную показательную функцию:
(4)   .

Дифференцируем произведение:
.
Применяем правило нахождения производной сложной функции:

.
И мы снова получили формулу (1).

Пример 1

Найти производную следующей функции:
.

Решение

Вычисляем с помощью логарифмической производной. Логарифмируем исходную функцию:
(П1.1)   .

Из таблицы производных находим:
;
.
По формуле производной произведения имеем:
.
Дифференцируем (П1.1):
.
Поскольку
,
то
.

Ответ

.

Пример 2

Найдите производную функции
.

Решение

Логарифмируем исходную функцию:
(П2.1)   .
Из таблицы производных находим:
;
.
Применяем правило дифференцирования сложной функции:

.
Дифференцируем (П2.1), применяя формулу производной произведения двух функций:

.
Поскольку
,
то
.

Ответ

.

Автор: Олег Одинцов.     Опубликовано:

1cov-edu.ru

Дифференцирование сложных функций. Задача из практики подготовки к ЕГЭ по математике

Тема: Производная

Урок: Дифференцирование сложной функции. Задача из практики подготовки к ЕГЭ по математике

Сложнуюфункцию мы уже  дифференцировали, но аргументом служила линейная функция, а именно, умеем дифференцировать функцию . Например, . Сейчас таким же образом будем находить производные от сложной функции, где вместо линейной функции может быть другая функция.

Начнем с функции

1.

Итак, нашли производную синуса от сложной функции, где аргументом синуса была квадратичная функция.

Если надо будет найти значение производной в конкретной точке, то эту точку нужно подставить в найденную производную.

Итак, на двух примерах увидели, как работает правило дифференцирования сложной функции.

1.

2.

3. . Напомним, что .

Пример. 

4. .

Пример. 

5.

6.

7.

8. .

Таким образом, таблицу дифференцирования сложных функций, на данном этапе, закончим. Дальше, конечно, она будет еще больше обобщаться, а сейчас перейдем к конкретным задачам на производную.

В практике подготовки к ЕГЭ предлагаются следующие задачи.

Найти минимум функции .

Решение.

ОДЗ:   .

Найдем производную . Напомним, что , .

Приравняем производную к нулю   . Точка  — входит в ОДЗ.

Найдем интервалы знакопостоянства производной (интервалы монотонности функции) (см. рис.1).

Рис. 1. Интервалы монотонности для функции .

Рассмотрим точку  и выясним, является ли она точкой экстремума. Достаточный признак экстремума заключается в том, чтобы производная при переходе через точку  меняет знак. В данном случае производная меняет знак, значит,  — точка экстремума. Так как производная меняет знак с «-» на «+», то  — точка минимума. Найдем значение функции в точке минимума: . Нарисуем схему (см. рис.2).

Рис.2. Экстремум функции .

На промежутке  — функция убывает, на  — функция возрастает, точка экстремума единственная. Наименьшее значение функция принимает только в точке .

Ответ: .

На уроке рассмотрели  дифференцирование сложных функций, составили таблицу и рассмотрели правила дифференцирования сложной функции, привели пример применения производной из практики подготовки к ЕГЭ.

 

Список рекомендованной литературы

1. Алгебра и начала анализа, 10 класс (в двух частях). Учебник для общеобразовательных учреждений (профильный уровень) под ред. А. Г. Мордковича. –М.: Мнемозина, 2009.

2. Алгебра и начала анализа, 10 класс (в двух частях). Задачник  для общеобразовательных учреждений (профильный уровень) под ред. А. Г. Мордковича. –М.: Мнемозина, 2007.

3. Виленкин Н.Я., Ивашев-Мусатов О.С., Шварцбурд С.И. Алгебра и математический анализ для 10 класса (учебное пособие для учащихся школ и классов с углубленным изучением математики).-М.: Просвещение, 1996.

4. Галицкий М.Л., Мошкович М.М., Шварцбурд С.И. Углубленное изучение алгебры и математического анализа.-М.: Просвещение, 1997.

5. Сборник задач по математике для поступающих во ВТУЗы (под ред. М.И.Сканави).-М.:Высшая школа, 1992.

6. Мерзляк А.Г., Полонский В.Б., Якир М.С. Алгебраический тренажер.-К.: А.С.К., 1997.

7. ЗвавичЛ.И., Шляпочник Л.Я., Чинкина Алгебра и начала анализа. 8-11 кл.: Пособие для школ и классов с углубленным изучением математики (дидактические материалы).-М.: Дрофа, 2002.

8. Саакян С.М., Гольдман А.М., Денисов Д.В. Задачи по алгебре и началам анализа (пособие для учащихся 10-11 классов общеобразов. учреждений).-М.: Просвещение, 2003.

9. Карп А.П. Сборник задач по алгебре и началам анализа : учеб. пособие для 10-11 кл. с углубл. изуч. математики.-М.: Просвещение, 2006.

10. Глейзер Г.И. История математики в школе. 9-10 классы (пособие для учителей).-М.: Просвещение, 1983

 

Дополнительные веб-ресурсы

1. Интернет-портал Mathematics.ru (Источник). 

2. Портал Естественных Наук (Источник). 

3. Интернет-портал Exponenta.ru (Источник).

 

Сделай дома

№№ 42.2, 42.3 (Алгебра и начала анализа, 10 класс (в двух частях). Задачник  для общеобразовательных учреждений (профильный уровень) под ред. А. Г. Мордковича. –М.: Мнемозина, 2007.)

interneturok.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о