高等数学中关于隐函数求导方法的教学探讨

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  【摘要】隐函数求导是高等数学教学中的重点、难点问题,本文对隐函数的求导问题的几种常用方法进行總结,归纳这些方法的适用范围、特点和优缺点,并通过具体例题进行验证。
  【关键词】隐函数 求导 导数
  【中图分类号】G642 O13-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)05-0033-01
  引言
  隐函数求导问题是高等数学中一个非常重要的内容,是高等数学学习必不可少的基础,同时也是一个困扰很多初学者的难点问题。最常见的求导方法是直接利用公式求导法,即将隐函数的求导问题归结为多元函数的求偏导问题,该方法直接利用公式,较为简单,但是对于初学者来说难以对其有较为直观的理解,更难以把握因变量和自变量的处理上的区别对待,从而难以求出正确结果。
  鉴于此,笔者对隐函数求导问题的常见方法进行总结,并对这些方法的适用范围、特点及优缺点进行了归纳,并通过实例加以验证。
  一、隐函数的定义
  教材中对隐函数有以下定义:一般地,如果方程中,当x取某区间内的任一值时,相应地总有满足这个方程的唯一的y值存在,那么就说方程在该区间内确定了一个隐函数。
  二、隐函数求导的方法
  1.显化法
  显化法求导法适用于初等函数或能化成显函数的隐函数。
  例1 求由方程确定的隐函数的导数。
  解:方程给出的虽为隐函数的形式,但是能够将其直接化为显函数,再对该显函数进行求导,易得。
  但是,有时隐函数的显化是有困难的,甚至是不可能的,就需要寻求其他方法。
  2.直接法
  对于不易或者不能显化的隐函数,可将方程中的y看做关于x的函数,将隐函数看做复合函数进行求导运算。
  例2 求由方程确定的隐函数的导数。
  解:将方程两端同时对x进行求导,注意y是x的函数。可得,从而求得,。
  该方法直截了当,具有较好的适用性,但是要求学生熟练掌握复合函数的求导法等一些基本导数知识。
  3.取对数求导法
  对于形如的幂指函数来说,没有求导公式,可以通过方程两端取对数化幂指函数为隐函数,从而求出导数。
  例3 求方程的导数。
  解:方程两边同时取对数得,
  上式两边同时对x求导,得,
  于是,。
  4.公式法
  首先将隐函数的方程整理成的形式,再对两边同时对x、y求导数,然后再利用公式来求隐函数的导数。
  例4 求由方程确定的隐函数的导数。
  解:令,
  上式两边同时对x求导,可得,
  上式两边同时对y求导,可得,
  由公式得:
  该方法可直接套用公式,但在利用该公式求导时,需要注意在对变量x求导时,将y看做常数,在对变量y求导时,需将x看做常数,这对初学者来说很容易混淆。
  5.微商法
  首先对方程两端同时求微分,然后利用函数微分和导数之间的关系,即,求出隐函数的导数。仍以例4为例,
  可得,,故。
  在使用该方法求微分的过程中,需将x、y看做独立变量,容易出错 而且该方法的计算过程与其他方法相比稍微复杂。
  三、结语
  本文对隐函数求导方法进行介绍,并对各种方法的优缺点进行了比较,在处理具体问题时,可根据题目的设置情况选择其中的一种或几种方法进行处理。为以后解决隐函数求导问题提供了一定的依据,降低思维强度,减少不必要的运算。
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