对数求导法则:解锁对数函数导数的奥秘

中专问答 2024-11-10 09:51:30

在微积分中,求导是函数的重要操作之一。当涉及到对数函数时,掌握对数求导法则至关重要。对数求导法则提供了一种简便的方法来求取对数函数的导数。

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对数求导法则公式:

对于以底数 b 为底的对数函数 ln(x),其导数为:

``` d/dx[ln(x)] = 1/x ```

其中 x > 0。

这个公式适用于任何底数 b,只要 b 大于 0 且不等于 1。对于其他底数,可以使用以下等式进行转换:

``` d/dx[log_b(x)] = 1/x log_b(e) ```

证明:

对数求导法则可以通过对数的定义来证明。对数的定义为:

``` log_b(x) = y if and only if b^y = x ```

对两边求导,得到:

``` d/dx[log_b(x)] = d/dx[y] if and only if d/dx[b^y] = d/dx[x] ```

根据链式法则,有:

``` d/dx[b^y] = b^y ln(b) d/dx[y] ```

又因为 y = log_b(x),所以:

``` d/dx[x] = d/dx[b^log_b(x)] = b^log_b(x) ln(b) d/dx[log_b(x)] ```

将 (1) 式代入 (2) 式,得到:

``` 1 = b^log_b(x) ln(b) d/dx[log_b(x)] ```

整理得:

``` d/dx[log_b(x)] = 1/(b^log_b(x) ln(b)) = 1/(x ln(b)) ```

对于 b = e,即可得到对数求导法则的公式:

``` d/dx[ln(x)] = 1/x ```

应用:

对数求导法则在求解各种对数函数的导数时非常有用。例如:

求导 y = ln(x^2 + 1) 求导 y = log_2(sin(x)) 求导 y = e^(ln(x) + ln(y))

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