隐函数求导
#教育微头条# 今天又上高等数学了,讲隐函数求导方法,这一节难度还是有点大,很多学生听完了以后有点蒙。高数整个课本几乎没有容易的章节,或多或少都有点挑战性。高数持续时间长,学一整年,可能是大学里面最长的课程,也是最难的课程,考验老师和学生的耐力!
隐函数求导典型例题
我们知道,是函数的显式形式(explicit form)。有时候,两个变量之间的关系不容易写成显示形式,而是隐含在一个方程式里,如单位圆里面的x与y之间的关系,若要写成显式形式,就得包含上半圆与下半圆两个函数,比较麻烦,不及圆的方程这一个式子来的更简练。
对函数的显式形式求导,依赖于一些基本函数(如三角函数,多项式,指数函数等)的导数计算,以及求导法则的运用(乘法法则,除法法则,链式法则等)。而对于例如单位圆里y与x的关系,若要求得,则可以采用隐函数求导(Implicit differentiation)。
隐函数求导的方法是,首先对包含x与y的方程两边同时对x求导,将y视作x的一个函数来求。求导之后会得到一个包含y的一阶导数的方程,然后解出的显式表达式即可。注意,的显式表达式可能既包含x也包含y,例如单位圆的方程两边求导后,得到,它是既包含x又包含y的一个函数。
往往习惯了函数的显式表达,对于既包含x又包含y一开始会有点疑惑,其实,这里x和y都是自变量了,但x与y之间却不是独立的:必须是单位圆上的点,因为这里y的一阶导数的意思是在单位圆上某点处的切线斜率。
举个例子,如果取x为0,那么y就必须是1,所以在点处的切线斜率就可以通过计算,即.
的表达式里包含y,这里还有个很大的好处,就是让其表达式简练了,如果采用单位圆的显式方程(两个)去求导数,就会得到两个导函数(只包含x),而包含x和y则只需要一个导函数就可以表示了。
隐函数
隐函数是由隐式方程所隐含定义的函数。设是某个定义域上的函数。如果存在定义域上的子集,使得对每个属于,存在相应的满足,则称方程确定了一个隐函数。记为。显函数是用来表示的函数,显函数是相对于隐函数来说的。