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大一常用的導數公式

圖文 更新时间:2024-12-26 21:32:30

大一常用的導數公式?導數可以說是研究函數行為最有用的數學工具,下面我們就來聊聊關于大一常用的導數公式?接下來我們就一起去了解一下吧!

大一常用的導數公式(計算方法-第一部分)1

大一常用的導數公式

導數可以說是研究函數行為最有用的數學工具。

在這篇文章中,我們将介紹計算機計算導數的三種方法。

為了簡單起見,我們将隻讨論單變量函數。但是,同樣的概念也适用于處理多元函數。

導數是什麼?

函數的導數表示函數值随參數的微小變化而變化的速率。

我們定義一個函數f(x)在點x0處的導數:

視覺上,f(x)的導數是:任意x0切線的斜率:

應用這個定義,我們可以找到簡單函數導數的一般表達式,如多項式、指數、三角函數等。

因此,我們推出了兩種計算導數的方法:

通過某一點x₀,根據定義

利用已知函數的導數表達式和鍊式法則

下面,我們将從計算的角度探讨每種方法

數值微分

如前面所述,第一種方法意味着使用有限差分法計算某個點x₀處近似導數的值:

為了實現這個方法,我們選擇一個小的h(接近于零)計算分數

優點

這種方法在函數未知且隻能采樣時很有用。

缺點

根據步驟h的選擇,結果的精度會受到或多或少的影響。

當涉及到高階導數和多變量函數時,數值微分就成了問題。

符号微分

第二種計算導數的方法是通過反複應用鍊式法則和已知的簡單函數的導數公式來處理數學表達式。

通過這樣做,我們找到了導數(f’(x)=…)的一般表達式,在這個表達式中,我們可以插入x₀來找到某個特定點的值。

例如,讓我們在x₀=1時求下列函數的導數:

利用定義,我們可以證明:

那麼,通過鍊式法則,我們有

接下來,插入x₀=1可以得到

優點

由于計算是象征性的,精度問題減少了。

缺點

正如預期的那樣,如果我們正在研究的函數非常複雜,符号微分就會變得非常繁瑣,尤其是在處理多元函數和/或高階導數時。

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