題目
Problem
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Let f(x)=2−x+4−x−1, g(x)=(f(x))−1/x for x≥−1, x=0. Find g′(x).
解答
解法一
思路
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- g(x)=(f(x))−1/x 是一個形如 [u(x)]v(x) 的函數(底數和指數都含 x),不能直接用冪次法則或指數法則,需要先取對數再微分,也就是對數微分法。
- 取對數後,lng=−xlnf(x),這是兩個關於 x 的函數相除,對 x 求導時需要用商的微分法(或乘積法則)。
- 最後把 f′(x) 代入整理——f(x)=2−x+4−x−1,其導數涉及 ax 型函數的微分,別忘了乘上 lna。
答題過程
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第一步:對 g(x) 取對數。
lng(x)=−x1lnf(x)
第二步:兩邊對 x 求導。
左邊用鏈鎖律得 g(x)g′(x);右邊對 −xlnf(x) 用商的微分法:
g(x)g′(x)=x2−f(x)f′(x)⋅x−(−1)⋅lnf(x)=x2lnf(x)−xf(x)f′(x)
第三步:求 f′(x)。
f(x)=2−x+4−x−1,逐項對 x 求導,利用 (a−x)′=−a−xlna:
f′(x)=−2−xln2−4−xln4
第四步:整理 g′(x)。
把 g(x)g′(x)=⋯ 兩邊乘以 g(x)=(f(x))−1/x:
g′(x)=(f(x))−1/x[x2lnf(x)−xf(x)f′(x)]
代入 f(x) 和 f′(x) 的表達式,得到最終結果:
g′(x)=(2−x+4−x−1)−1/x[x2ln(2−x+4−x−1)+x(2−x+4−x−1)2−xln2+4−xln4]