高三上∫ 微積分
連鎖律與隱函數微分
Chain Rule and Implicit Differentiation
公式
[f(g(x))]′ = f′(g(x))·g′(x)
合成函數要「由外往內剝,每剝一層乘一次」。內層導數最常被漏掉。
白話解釋
**連鎖律**處理合成函數:先微外層(把內層當成一個整體),再**乘上內層的導數**。
微分 (2x+1)⁵ 時:外層是五次方,得 5(2x+1)⁴;內層 (2x+1) 的導數是 2。所以答案是 5(2x+1)⁴ **× 2** = 10(2x+1)⁴。
那個「× 2」是初學最常漏的一步。檢查方法:如果內層不是單純的 x,就一定還要再乘一次。
多層合成就多剝幾層:sin(√(x²+1)) 要剝三層——sin 的導數、√ 的導數、x²+1 的導數,三個相乘。
**隱函數微分**是連鎖律的直接應用。像 x² + y² = 25 這種無法(或不方便)解出 y 的式子,可以兩邊直接對 x 微分: 2x + 2y·**(dy/dx)** = 0 → dy/dx = −x/y。
關鍵在於:微分含 y 的項時,因為 y 是 x 的函數,所以要用連鎖律多乘一個 dy/dx。忘記這一步是隱函數微分唯一但致命的錯誤。
這個技巧在求圓、橢圓等曲線的切線斜率時特別方便——不必先把方程式解成 y = ±√(...)。
什麼時候用
微分合成函數、求隱函數的切線、相關變化率的前置工具。
最容易錯的地方
- 忘記乘內層導數。
- 隱函數微分時對 y 的項沒乘 dy/dx。
- 多層合成只剝了一層。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
f(x) = (2x+1)⁵,f′(x) = 5(2x+1)⁴ × ?
- 2
f(x) = (3x)², f′(x) = ?(形如 18x)
- 3
x² + y² = 25,隱微分得 dy/dx = −x/?