← 回书里 · 3.3 数字游乐场 · 第 3 章 目录
🧱 游乐场 3.3

求导积木

函数是积木拼出来的。每一块怎么变,拼起来就怎么变;乘积法则里还藏着一个交叉项。

幂法则和差乘积法则商法则
原函数
逐块求导
导函数
拖动系数和指数,看看每一块的导数怎样变。

为什么可以一块一块求?

想一想

➕和的导数

$(u+v)'=u'+v'$:两个函数相加,变化率也相加。就像两辆车都在前进,总距离的变化率是两车速度之和。

✖️乘积的导数

$(uv)'=u'v+uv'$,不是 $u'v'$。面积模型里,两条边各自变化,贡献了两条“边条”,交叉项太小可以忽略。

➗商的导数

$\left(\frac uv\right)'=\frac{u'v-uv'}{v^2}$。分子中间是减号,顺序不能反。

🎯小挑战

① $(4x^3-2x+7)'$

② $(x^2+1)(x+3)'$

③ 判断:$(uv)'=u'v'$ 对吗?

看答案

① $12x^2-2$;② $3x^2+6x+1$;③ 不对,正确的是 $u'v+uv'$。

两条边各自增加一点,面积增加的不只是“两条边条”,还有一个角落的小方块。

交叉项为什么可以忽略?

想一想

📦三块面积

矩形从 $u\times v$ 长到 $(u+\Delta u)(v+\Delta v)$,新增面积是三块:$v\Delta u$、$u\Delta v$、$\Delta u\Delta v$。

除以 $\Delta x$ 后,前两块分别变成 $u'v$ 和 $uv'$;第三块是“二阶小量”,极限里趋于 0。

🔍什么时候不能忽略?

当 $\Delta$ 不小的时候,交叉项是真实存在的。它藏在面积里,只是在求导的极限里“退场”了。

这也说明:导数是局部的、线性的近似。

🧮再算一遍

取 $u=x$,$v=x$:$u'v+uv'=1\cdot x+x\cdot1=2x$,正好是 $(x^2)'$。

而 $u'v'=1$,明显不对。

🎯小挑战

① 用乘积法则求 $(x^2+1)(x+3)'$。

② 用商法则求 $\left(\frac{x}{x+1}\right)'$。

看答案

① $3x^2+6x+1$;② $\frac{1}{(x+1)^2}$。