如果方程 F(x,y)=0 可以确定 y 是 x 的函数,则称以这种方式表示的函数是一个隐式函数. F(x,y)=0 表示隐函数相对于显函数。 (显式函数是y=f(x)形式的函数,即在解析式中,显然用一个变量的代数表达式来表示另一个变量 strong>)
例如:y=In x, y=2x, y=log a(b) [因为输入法的无奈…], y=x 1, 等等。 , 是显式函数。
例如方程:x^2 y^2=10, e^x 中y=123等,都是一个方程确定的函数,都是隐函数 强>。
注:如果方程f(x,y)=0可以确定y和x的对应关系,那么这种表示方法表示的函数称为隐函数。 隐函数不一定写成y=f(x)的形式,比如x^2 y^2=0。 因此,根据函数的定义,隐函数不一定是“函数”,而是“方程”。 换句话说,函数是方程,但方程不一定是函数。 显函数是y=f(x)表示的函数,左边是y的表达式,右边是x,比如y=2x 1。隐函数是x和y混合在一起, 比如2x-y 1=0。 有些隐函数可以表示为显函数,称为隐函数显式,但也有一些隐函数不能显式表示,如ey xy=1。
有一些隐函数很容易显式,我们可以先显式,再推导它们。
但是,要显化大部分的隐函数是很麻烦的。 对于这类隐函数,我们下面给出一种方法,不通过隐函数 的表现形式,直接由方程计算其导数。
例如:
(1)求方程y^5 2y-x-3x^7=0在x=处确定的隐函数y=y(x)的导数dy/ 0 dx。
解:当我们把方程中的y看成方程确定的隐函数y=y(x),那么原方程是隐函数定义区间内的一个恒等式,即:[ y (x)]^5 2y(x)-x-3x^7≡0
{补充:链式法则:[f(g(x))]’=f'(g(x) )g'(x)——这个结论可以用dy/dx=(dy/du)(du/dx)来证明,其中u是中间变量
在两边求x 方程,借助链式法则和导数乘法法则,我们得到:
5[y(x)]^4·y'(x) 2y(x)-1-21x^6 =0
用y'(x)表示,把y(x)换成y,即:
y'(x)=(1 21x^6)/(2 5y^ 4 )
即:dy/dx=(1 21x^6)/(2 5y^4)
当x=0时,解y=0,代入:
dy/dx=1/2
大意是构造y'(x),然后用y和x来表示。
(2)令y=x^x,求dy/dx。
分析:我们会发现两边直接求导是非常困难的。 这时候,为了简化两边的形式,我们自然会选择对等式两边取对数,那么取底端是谁? 考虑到后面需要求导,我们选择以e为基数。
解:对方程两端以e为底取对数。
In y=x·In x
将y换成y ( x), 对两边分别求导,得到:
(1/y(x)) y'(x)=(In x) 1, (链式法则与乘法推导法则)
用 y(x) 代替 y 并化简,则
dy/dx=y(1 In x)
y=x^x, 所以
dy/dx=x^x·[(In x) 1]
这种方法称为对数求导法,用于求幂函数的求导。