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乘积法则

用来计算两个或以上函数的积的导数的方法 来自维基百科,自由的百科全书

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乘积法则(英语:Product rule),也称积定则莱布尼兹法则,是数学中关于两个函数的导数的一个计算法则。

若已知两个可导函数及其导数,则它们的积的导数为:

这个法则可衍生出积分分部积分法

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莱布尼兹的发现

人们将这个法则的发现归功于莱布尼兹,以下是他的论述:设的两个可导函数。那么,的微分是:

由于可忽略性法语Négligeabilité,因此有:

两边除以,便得:

若用拉格朗日符号来表达,则等式记为

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例子

  • 假设我们要求出的导数。利用乘积法则,可得(这是因为的导数是的导数是)。
  • 乘积法则的一个特例,是“常数因子法则”,也就是:如果实数是可微函数,那么也是可微的,其导数为
  • 乘积法则可以用来推出分部积分法除法定则
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证明一:利用面积

假设

x点可导。那么:

现在,以下的差

是图中大矩形的面积减去小矩形的面积。

Thumb

这个区域可以分割为两个矩形,它们面积的和为:

因此,(1)的表达式等于:

如果(5)式中的四个极限都存在,则(4)的表达式等于:

现在:

因为当时,不变;

因为x点可导;

因为x点可导;以及

因为x点连续(可导的函数一定连续)。

现在可以得出结论,(5)的表达式等于:

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证明二:使用对数

,并假设是正数。那么:

两边求导,得:

把等式的左边乘以,右边乘以,即得:

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证明三:使用导数的定义

x点可导。那么:

.
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推广

  • 若有个函数,则:
  • 莱布尼兹法则)若均为可导次的函数,则次导数为:

其中二项式系数

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应用

乘积法则的一个应用是证明以下公式:

其中是一个正整数(该公式即使当不是正整数时也是成立的,但证明需要用到其它方法)。我们用数学归纳法来证明这个公式。如果

假设公式对于某个特定的成立,那么对于,我们有:

因此公式对于也成立。

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参见

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