Посчитай чему равна производная компазиции функций...

作成日: 2025年10月24日

使用モデル GPT-5 by Chat01

質問

Посчитай чему равна производная компазиции функций типо
F(x) =g(t(x)) чему равна произврдная посчитай подробно

思考

Thought for a couple of seconds

回答

Коротко: если F(x)=g(t(x))F(x)=g\big(t(x)\big), то

F(x)=g ⁣(t(x))t(x).F'(x)=g'\!\big(t(x)\big)\cdot t'(x).

Это формула цепочки.


Почему так (короткий вывод)

Пусть tt дифференцируема в точке xx, а gg — в точке t(x)t(x). Тогда при малом приращении Δx\Delta x:

Δtt(x)Δx,Δgg ⁣(t(x))Δt.\Delta t \approx t'(x)\,\Delta x,\qquad \Delta g \approx g'\!\big(t(x)\big)\,\Delta t.

Сложив, получаем для композиции:

ΔF=Δ(gt)g ⁣(t(x))t(x)Δx,\Delta F=\Delta\big(g\circ t\big)\approx g'\!\big(t(x)\big)\cdot t'(x)\,\Delta x,

а значит, в пределе при Δx0\Delta x\to0:

F(x)=limΔx0ΔFΔx=g ⁣(t(x))t(x).F'(x)=\lim_{\Delta x\to0}\frac{\Delta F}{\Delta x} =g'\!\big(t(x)\big)\,t'(x).

(Формально это доказывается через определение производной и непрерывность tt и gg' в нужных точках.)


Условия применимости

  • tt должна быть дифференцируема в xx;
  • gg — дифференцируема в точке u=t(x)u=t(x).

Примеры

  1. F(x)=sin ⁣(x2)F(x)=\sin\!\big(x^2\big)
    Здесь g(u)=sinu,  t(x)=x2g(u)=\sin u,\; t(x)=x^2.
F(x)=cos ⁣(x2)2x=2xcos(x2).F'(x)=\cos\!\big(x^2\big)\cdot 2x=2x\cos(x^2).
  1. F(x)=eln(1+x)F(x)=e^{\,\ln(1+x)}
    g(u)=eu,  t(x)=ln(1+x)g(u)=e^u,\; t(x)=\ln(1+x).
F(x)=eln(1+x)11+x=1+x1+x=1F'(x)=e^{\ln(1+x)}\cdot \frac{1}{1+x}=\frac{1+x}{1+x}=1

(на отрезке, где 1+x>01+x>0).

  1. F(x)=1+cosxF(x)=\sqrt{\,1+\cos x\,}
    g(u)=u,  t(x)=1+cosxg(u)=\sqrt u,\; t(x)=1+\cos x.
F(x)=121+cosx(sinx)=sinx21+cosx.F'(x)=\frac{1}{2\sqrt{1+\cos x}}\cdot(-\sin x) =-\frac{\sin x}{2\sqrt{1+\cos x}}.
  1. Сложнее: F(x)=ln ⁣(sin(x3))F(x)=\ln\!\big(\sin(x^3)\big)
    Три слоя: xx3sin()ln()x\mapsto x^3\mapsto \sin(\cdot)\mapsto \ln(\cdot).
F(x)=1sin(x3)cos(x3)3x2=3x2cot(x3).F'(x)=\frac{1}{\sin(x^3)}\cdot \cos(x^3)\cdot 3x^2 =3x^2\cot(x^3).

Обобщение (много слоёв)

Для F(x)=fn ⁣fn1 ⁣f1(x)F(x)=f_n\!\circ f_{n-1}\!\circ\cdots\circ f_1(x):

F(x)=fn ⁣(fn1 ⁣f1(x))fn1 ⁣(fn2 ⁣f1(x))f1(x).F'(x)=f_n'\!\big(f_{n-1}\!\circ\cdots\circ f_1(x)\big)\cdot f_{n-1}'\!\big(f_{n-2}\!\circ\cdots\circ f_1(x)\big)\cdots f_1'(x).

Частые ошибки

  • Забывают умножить на t(x)t'(x) (берут только gg').
  • Путают порядок: сначала подставляем t(x)t(x) в gg', затем умножаем на t(x)t'(x).
  • Игнорируют область определения (например, ln()\ln(\cdot) требует положительный аргумент, корень — неотрицательный и т. п.).

Если хочешь, дам ещё примеры на твой выбор функции gg и tt, или решу конкретную задачу.

このQ&Aを共有