⚡ 核心公式速览
导数定义(三形式):$$f'(x_0) = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x} = \lim_{x \to x_0} \frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0}$$
关系链:$$\text{可导} \implies \text{连续} \implies \lim_{x \to x_0} f(x) \text{ 存在}; \qquad \text{可导} \iff \text{可微(一元)}$$
微分:$$dy = f'(x_0)\,dx$$
切线与法线:$$y - f(x_0) = f'(x_0)(x - x_0); \qquad y - f(x_0) = -\frac{1}{f'(x_0)}(x - x_0)$$
莱布尼茨公式:$$(uv)^{(n)} = \sum_{k=0}^{n} C_n^k \, u^{(n-k)} v^{(k)}$$
本讲定位:微分学概念讲,考研题型:选择、填空题。重难点:高阶导数的计算;导数几何意义的应用;可导充要条件的应用。概念辨析是重灾区:可导、可微、连续、极限存在的关系必须门儿清。
一、导数的定义(三种等价形式,必须秒懂)
- f′(x₀) = limΔx→0 [f(x₀+Δx) − f(x₀)]/Δx = limh→0 [f(x₀+h) − f(x₀)]/h = limx→x₀ [f(x) − f(x₀)]/(x − x₀)。
- 推广形式(常考):lim [f(x₀ + g(h)) − f(x₀)]/□,认准"增量 ÷ 自变量增量"的结构,缺项乘除补项。
- 左右导数:f′₊(x₀) = limx→x₀⁺…;f′(x₀) 存在 ⟺ 左右导数存在且相等。
二、可导、连续、极限、可微的关系(选择题主战场)
- 可导 ⟹ 连续;不连续 ⟹ 不可导;连续 ⇏ 可导(反例 |x| 在 0:连续但不可导)。
- 一元函数:可导 ⟺ 可微(dy = f′(x₀)dx)。
- |x|、x^(1/3) 在 0 处、分段函数分界点:用左右导数判。
三、导数的几何意义
- f′(x₀) = 切线斜率;切线 y − f(x₀) = f′(x₀)(x − x₀);法线 y − f(x₀) = −(1/f′(x₀))(x − x₀)(f′(x₀) ≠ 0)。
- 切线与法线的应用:相切、公切线问题;导数几何意义反求参数(分段函数在分界点可导 ⟹ 左右导数相等且 = 函数值处导数)。
四、求导法则(速记)
- 四则:和差积商;(uv)′ = u′v + uv′;(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²。
- 复合:链式法则,由外往内逐层求导;反函数求导:dy/dx = 1/(dx/dy);隐函数:两边对 x 求导(y 是 x 的函数);参数方程:dy/dx = (dy/dt)/(dx/dt),二阶 d²y/dx² = d(dy/dx)/dt ÷ (dx/dt)。
- 对数求导法:幂指函数 u(x)^{v(x)} = e^{v ln u} 或两边取对数。
- 高阶导数:莱布尼茨公式 (uv)⁽ⁿ⁾ = Σ C(n,k) u⁽ⁿ⁻ᵏ⁾v⁽ᵏ⁾;常用公式((sin x)⁽ⁿ⁾、(eˣ)⁽ⁿ⁾、1/(1−x) 等);泰勒展开系数法 f⁽ⁿ⁾(x₀) = n!·aₙ;归纳法(找规律)。
易错点
:f′(x₀) 存在 ⇏ f′(x) 在邻域连续;绝对值函数分界点用左右导数;导数定义中 Δx 与 x−x₀ 的形式辨认;f(x₀+h) − f(x₀−h)/(2h) 型极限存在只推出"对称可导";微分 dy 与 Δy 的关系(dy 是线性主部)。