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1.2.2 取对数求导法与隐函数求导法*
有了复合函数的运算法则后,可以引出两种常用的特殊求导方法.这两种方法一般来说会在高等数学中介绍,但是高中生完全可以理解,并且有时候非常好用.
首先是取对数求导法.考虑到有时候函数的乘法运算较多,或者指数较为复杂,可以考虑通过取对数的方式,将乘法转化为加法,将指数项转化为乘法.所谓的取对数求导法是指,在函数 的等式两边取对数,得
.
若此时等式右边的导数容易求出,记 ,根据复合函数的导数的运算法则可得
,
从而计算得到 .需要注意,取对数运算是非常常用的,它可以将指数项转化为乘法,进一步将乘法转化为加法.高考中的一些代数变形问题,都与对数有关.
例1.4 设函数 ,求 .
解答 对 取对数,可得 ,等式两边对 求导,可得
,
因此 . ■
有了复合函数的运算法则后,还可以推出隐函数求导法.所谓的隐函数,指的是函数并没有显式的表达,而是通过方程或者其他形式确定了函数关系.
例如设椭圆的方程为 ,对于其上面的一点 ,假设 ,则在该点附近可以通过椭圆方程确定隐含的函数关系 ,并且是唯一的[4].更准确地说,有 或 ;至于是前者还是后者,需要结合 的位置来判断.
[4] 这是通过分析学中的隐函数定理保证的,叙述起来较为复杂.
例1.5 求椭圆 在 处的切线方程.
解答 要求出 处的切线方程,可在等式两边同时对 求导,得
,
代入 ,解得 ,从而切线方程(有时候在圆雉曲线中也被称为极线方程) 为 . ■
这是一个解析几何中非常常用的结论,形式上也非常像椭圆方程,只是将 换成 ,将 换成 而已.类似地,对于双曲线 ,可以求出其在( )处的切线方程为 .对于抛物线 的情形,读者可自行推导.