常用导数的推导过程

导数的乘法公式推导

设有两个可微函数 u(x)v(x)。我们需要推导它们乘积的导数,即 (u(x) \cdot v(x))'

步骤 1: 定义增量

首先,我们考虑函数 u(x)v(x)x 处的增量。

\Delta xx 的一个小增量,则有:

\Delta u = u(x + \Delta x) - u(x)
\Delta v = v(x + \Delta x) - v(x)

步骤 2: 增量的乘积

考虑函数乘积 u(x) \cdot v(x) 的增量:

\Delta (u \cdot v) = u(x + \Delta x) \cdot v(x + \Delta x) - u(x) \cdot v(x)

我们可以将右边的表达式进行如下变形:

\Delta (u \cdot v) = [u(x + \Delta x) \cdot v(x + \Delta x) - u(x) \cdot v(x + \Delta x)] + [u(x) \cdot v(x + \Delta x) - u(x) \cdot v(x)]

提取公因子:

\Delta (u \cdot v) = v(x + \Delta x) \cdot [u(x + \Delta x) - u(x)] + u(x) \cdot [v(x + \Delta x) - v(x)]

即:

\Delta (u \cdot v) = v(x + \Delta x) \cdot \Delta u + u(x) \cdot \Delta v

步骤 3: 求导

将上述表达式除以 \Delta x

\frac{\Delta (u \cdot v)}{\Delta x} = v(x + \Delta x) \cdot \frac{\Delta u}{\Delta x} + u(x) \cdot \frac{\Delta v}{\Delta x}

\Delta x 趋近于 0 时,v(x + \Delta x) 也趋近于 v(x),因此:

\lim_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta (u \cdot v)}{\Delta x} = v(x) \cdot \lim_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta u}{\Delta x} + u(x) \cdot \lim_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta v}{\Delta x}

即:

(u \cdot v)' = v(x) \cdot u'(x) + u(x) \cdot v'(x)

结论

导数的乘法公式为:

(u \cdot v)' = u' \cdot v + u \cdot v'