高三上∫ 微積分
導數的定義
The Derivative
公式
f'(x) = lim(h→0) [f(x+h) − f(x)] / h
導數是「瞬間的變化率」,幾何上就是切線斜率。它由割線斜率取極限而來。
白話解釋
平均變化率是兩點連線(割線)的斜率 [f(x+h) − f(x)]/h。讓 h 趨近 0,兩點合而為一,割線變成**切線**——這個極限就是**導數** f'(x)。
所以導數有三個等價的解讀,全部要熟: **幾何**:曲線在該點的切線斜率。 **物理**:瞬時變化率(位置對時間微分是速度,速度再微分是加速度)。 **代數**:那個極限式。
**可微必連續,但連續不一定可微**。y = |x| 在 x = 0 連續,但左右的斜率一個是 −1、一個是 +1,不相等,所以不可微——尖點處沒有唯一的切線。
用定義算導數叫「**求導數的第一原理**」。以 f(x) = x² 為例: [(x+h)² − x²]/h = (2xh + h²)/h = 2x + h, 讓 h → 0 得 f'(x) = 2x。
實務上不會每次都用定義,而是用推導好的公式。但理解定義很重要——它解釋了為什麼那些公式長那樣,也是遇到非典型函數時唯一的退路。
什麼時候用
求切線、瞬時速度、變化率、最佳化問題的基礎。
最容易錯的地方
- 把導數當成函數值。
- 以為連續就一定可微。
- 用定義時忘記先化簡就直接讓 h = 0(會得到 0/0)。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
f(x) = x²,用定義求得 f'(x) = ?(形如 2x)
- 2
f(x) = x²,f'(3) = ?
- 3
y = |x| 在 x = 0 是否可微?(填是或否)