AP微积分链式法则:对外层求导后,为什么还要乘内层变化率

对复合函数求导时,常见错误是只把最外面的幂降一次,却忘记括号内部也随x变化。链式法则把两段变化联系起来,而不是额外添加一个没有来由的因子。

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先把两层函数分开

设原创函数y=(x²+1)³,令u=x²+1,则y=u³。外层对u的导数是3u²,内层对x的导数是2x,因此dy/dx=3u²×2x=6x(x²+1)²。

这里3u²回答的是u改变时y怎样改变,不直接回答x改变时y怎样改变。中间的2x把两个问题连接起来。

用一个点检查最终斜率

在x=1处,函数值为8,导数为6×1×(1+1)²=24。因此该点切线方程可写成y-8=24(x-1)。函数值8与切线斜率24是两种不同的量。

应先求出一般导数再代入。若一开始把x代成1,原表达式只剩常数8,会丢掉附近的变化信息。

把漏项与展开方法对照

也可以先展开得到x⁶+3x⁴+3x²+1,再求导为6x⁵+12x³+6x。提取6x后,与6x(x²+1)²一致。这是核对本例的另一条路径。

若只得到3(x²+1)²,说明遗漏了内层导数;若把指数变成2却仍乘x²+1,通常混淆了原函数与其导数。

练习时改变内层,而不是只换数字

把内层改成2x+1或x³+1,分别写出内层导数,再解释为什么乘2或3x²。这样的变式能检查规则是否理解,而不只是熟悉某一道式子。

本文为AP微积分的原创基础练习,不是官方试题或评分细则。实际答题所需的表示方式、单位解释及计算器使用,依课程和题目要求处理。

延伸阅读:AP微积分:平均变化率相同,为什么不代表每时每刻都一样。

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