高等数学
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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.

解 

(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′