高等应用数学
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2.3.1 复合函数的求导法则

定理(链式法则)若函数u=φ(x)在点x处可导,函数y=f(u)在其对应点u=φ(x)处也可导,则复合函数y=f(φ(x))在点x处可导,且

简记为

y'x=y'u·u'x.

上述公式称为复合函数的求导法则,也称链式法则.

证明 设x,u,y的改变量分别为Δx,Δu,Δy,因为函数u=φ(x)在点x处可导,所以u=φ(x)在点x处连续,即当Δx→0时,Δu→0,且假设Δu≠0时:

[f(φ(x))]'=f'(u)·φ'(x)

例1 设y=(2x+1)5,求y'.

解 该函数由y=u5,u=2x+1复合而成,所以

y'x=y'u·u'x=(u5)'u·(2x+1)'x=(5u4)·2=10(2x+1)4.

例2 设y=ln(1+x2),求y'.

解 该函数由y=lnu,u=1+x2复合而成,所以

发现:今后在求复合函数的导数时,要达到熟练运用该求导法则,应熟练运用如下方法技巧。“将复合过程默记在心、不必写出、由外往里、逐层求导”.

例如,求复合函数y=sin(3x2-5)的导数,将函数的复合过程y=sinu,u=3x2-5默记在心、不必写出,由外往里、逐层求导,得

y'=[sin(3x2-5)]'=cos(3x2-5)·(3x2-5)'=6xcos(3x2-5)

例3 求下列函数的导数y'.

(1);  (2)

(3)y=sinln(1-2x);  (4)y=sec32x.

(4)y'=(sec32x)'=3sec22x·(sec2x)'

=3sec22x·sec2x·tan2x·(2x')=6sec32x·tan2x.

发现:如果y=f(u),u=φ(v),v=ψ(x)均可导,则复合函数y=f(φ(ψ(x)))可导,且y'x=y'u·u'v·v'x.

此求导法则可以推广到有限个函数复合而成的复合函数求导.

例4 

,求y'.