微分是微积分中的一个核心概念,用于描述函数在某一点附近的变化率。微分的计算公式是 dy = f'(x) * dx,其中f'(x)是函数在x处的导数,dx是自变量x的微小变化量。
导数与微分的关系
导数f'(x)表示函数y = f(x)在x处的瞬时变化率。
微分dy是函数在x处因变量y的变化量,可以近似表示为dy ≈ f'(x) * dx。
微分的计算规则
常数法则:如果y = c(c为常数),则dy = 0。
幂法则:如果y = x^n,则dy = n * x^(n-1) * dx。
和差法则:如果y = f(x) + g(x),则dy = f'(x) * dx + g'(x) * dx。
乘积法则:如果y = u(x) * v(x),则dy = u'(x) * v(x) * dx + u(x) * v'(x) * dx。
商法则:如果y = u(x) / v(x),则dy = [u'(x) * v(x) - u(x) * v'(x)] / v(x)^2 * dx。
链式法则:如果y = f(g(x)),则dy/dx = f'(g(x)) * g'(x)。
隐函数微分法
对于隐函数F(x, y) = 0,可以通过求偏导数来找到dy/dx,即dy/dx = -F_x / F_y。
高阶无穷小
微分中的o(Δx)表示比Δx高阶的无穷小量,即当Δx趋近于0时,o(Δx)趋近于0的速度比Δx快。
示例
多项式函数
如果y = x^2,则f'(x) = 2x,因此dy = 2x * dx。
指数函数
如果y = e^x,则f'(x) = e^x,因此dy = e^x * dx。
复合函数
如果y = f(g(x)),例如y = (x^2 + 3x)^3,则先求内函数g(x) = x^2 + 3x的导数g'(x) = 2x + 3,再应用链式法则:dy/dx = 3 * (x^2 + 3x)^2 * (2x + 3)。
通过以上方法和规则,可以计算各种函数的微分,并在实际问题中应用微分的概念来近似描述函数的变化。