題目
Problem
Given functions f(x)=log2(x2) and g(x)=logx(2x). Find f′(2) and g′(2). (10%)
(1) f′(2)=見解答, g′(2)=見解答.
解答
解法一
思路
展開
-
求 f′(2):
- 函數 f(x)=log2(x2) 可以利用對數的性質進行簡化。在 x>0 時:
f(x)=2log2∣x∣=2⋅ln2lnx
- 對其求導得:
f′(x)=ln22⋅x1=xln22
- 將 x=2 代入即可求出 f′(2)。
-
求 g′(2):
- 函數 g(x)=logx(2x) 其底數為 x,指數部分為 2x,這是一個變底數與變指數的對數函數。
- 我們利用換底公式將底數換為自然底數 e:
g(x)=lnxln(2x)=lnxxln2=ln2⋅lnxx
- 利用商求導法則(Quotient Rule)對其求導:
g′(x)=ln2⋅(lnx)2(x)′⋅lnx−x⋅(lnx)′=ln2⋅(lnx)2lnx−1
- 將 x=2 代入即可求出 g′(2)。
答題過程
展開
1. 計算 f′(2)
已知函數 f(x)=log2(x2)。當 x→2 時,我們只考慮 x>0 的範圍。利用對數律:
f(x)=2log2x=ln22lnx
對 f(x) 關於 x 求導:
f′(x)=ln22⋅dxd(lnx)=ln22⋅x1=xln22
將 x=2 代入導函數:
f′(2)=2ln22=ln21
2. 計算 g′(2)
已知函數 g(x)=logx(2x)。我們利用對數換底公式:
g(x)=lnxln(2x)=lnxxln2=ln2⋅(lnxx)
利用商求導法則對其進行微分:
g′(x)===ln2⋅(lnx)2dxd(x)⋅lnx−x⋅dxd(lnx)ln2⋅(lnx)21⋅lnx−x⋅x1ln2⋅(lnx)2lnx−1
將 x=2 代入導函數:
g′(2)=ln2⋅(ln2)2ln2−1=ln2ln2−1=1−ln21
結論:
- f′(2)=ln21
- g′(2)=1−ln21