乘积法则

✍ dations ◷ 2025-04-04 20:47:26 #乘法,求导法则

乘积法则,也称积定则、莱布尼兹法则,是数学中关于两个函数的积的导数的一个计算法则。

若已知两个可导函数 f , g {\displaystyle f,g} ()和()为的两个可导函数。那么,的微分是:

由于·可以忽略不计,因此有:

两边除以,便得:

假设

且和在点可导。那么:

现在,以下的差

是图中大矩形的面积减去小矩形的面积。

这个区域可以分割为两个矩形,它们面积的和为:

因此,(1)的表达式等于:

如果(5)式中的四个极限都存在,则(4)的表达式等于:

现在:

因为当 → 时,()不变;

因为在点可导;

因为在点可导;以及

因为在点连续(可导的函数一定连续)。

现在可以得出结论,(5)的表达式等于:

设 = ,并假设和是正数。那么:

两边求导,得:

把等式的左边乘以,右边乘以,即得:

h ( x ) = f ( x ) g ( x ) , {\displaystyle h(x)=f(x)g(x),\,} 和在点可导。那么:

h ( x ) = lim Δ x 0 h ( x + Δ x ) h ( x ) Δ x = lim Δ x 0 f ( x + Δ x ) g ( x + Δ x ) f ( x ) g ( x ) Δ x {\displaystyle h'(x)=\lim _{\Delta {x}\to 0}{\frac {h(x+\Delta {x})-h(x)}{\Delta {x}}}=\lim _{\Delta {x}\to 0}{\frac {f(x+\Delta {x})g(x+\Delta {x})-f(x)g(x)}{\Delta {x}}}} 是一个正整数(该公式即使当不是正整数时也是成立的,但证明需要用到其它方法)。我们用数学归纳法来证明这个公式。如果 = 1, d d x x 1 = lim h 0 ( x + h ) x h = 1 = 1 x 1 1 {\displaystyle {\frac {d}{dx}}x^{1}=\lim _{h\to 0}{\frac {(x+h)-x}{h}}=1=1x^{1-1}} 成立,那么对于 + 1,我们有:

因此公式对于 + 1也成立。

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