利用导数的定义求导,一般分三步:
第一步求增量Δy=f(x+Δx)-f(x);
第二步算比值ΔyΔx=f(x+Δx)-f(x)Δx;
第三步取极限y′=limΔx→0ΔyΔx。
下面利用导数的定义来导出几个基本初等函数的导数公式。
例213利用导数的定义,求函数y=x2的导数f′(x)。
解f′(x)=limΔx→0(x+Δx)2-x2Δx=limΔx→0(2x+Δx)=2x,
即(x2)′=2x。
对于一般的幂函数y=xμ,我们可以给出一个类似的结果,(xμ)′=μxμ-1(μ为实数,x0)。例如,当μ=12时,y=x12=x(x0)的导数为(x)′=12x;
当μ=-1时,y=x-1=1x(x≠0)的导数为1x′=-1x2。
例214利用导数的定义证明(sinx)′=cosx。
证明(sinx)′=limΔx→0sin(x+Δx)-sinxΔx=limΔx→02sinΔx2cosx+Δx2Δx
=limΔx→0sinΔx2Δx2·cosx+Δx2=cosx。
同理可得(cosx)′=-sinx。
例215利用导数的定义求函数f(x)=logax(a0,a≠1)的导数f′(x)。
解f′(x)=limh→0loga(x+h)-logaxh=limh→0logax+hxh
=limh→01hloga1+hx=limh→0loga1+hx1h
=1xlimh→0loga1+hxxh=1xlogae=1xlna。
即(logax)′=1xlna。特别地,(lnx)′=1x。
例如,(log3x)′=1xln3。
类似地,可以用导数的定义求出其他基本初等函数的导数。
基本初等函数的求导公式表如下:
(1) 常数(C)′=0。
(2) 幂函数(xμ)′=μxμ-1(μ为实数,x0)。
(3) 指数函数(ax)′=axlna,特别的有:(ex)′=ex。
(4) 对数函数(logax)′=1xlna,特别的有:(lnx)′=1x。
(5) 三角函数
(sinx)′=cosx;(cosx)′=-sinx。
(tax)′=-csc2x。
(secx)′=sex;(cscx)′=-cscxcotx。
(6) 反三角函数
(arx)′=11-x2;(arccosx)′=-11-x2;
(arx)′=11+x2;(arccotx)′=-11+x2。
例216已知f(x)=sinxx