題目
Problem
- Find the slope of the tangent line to the graph of f(x)=xlnx at the point (e,e).
解答
解法一:對數微分法
思路
展開
- 函數為底數與指數皆含有自變數的冪指函數 y=xlnx。
- 兩邊取對數簡化: lny=ln(xlnx)=(lnx)2。
- 對兩邊關於 x 求導,使用隱函數微分法(即對數微分法)。
- 代入點 (e,e) 求解切線斜率 f′(e)。
答題過程
展開
令 y=f(x)=xlnx。兩邊取自然對數:
lny=ln(xlnx)=(lnx)2
對 x 求導,利用連鎖律與隱微分:
y1dxdy=2lnx⋅dxd(lnx)=x2lnx
解出 dxdy:
dxdy=y⋅x2lnx=xlnxx2lnx
代入點 (e,e),即自變數 x=e:
f′(e)=elne⋅e2lne=e1⋅e2=2
因此,在點 (e,e) 處的切線斜率為 2。
解法二:指數底數轉換法
思路
展開
- 將冪指函數 f(x)=xlnx 改寫為以自然常數 e 為底的指數函數: f(x)=e(lnx)2。
- 直接利用指數函數的連鎖律求導: dxdeg(x)=eg(x)g′(x)。
- 代入 x=e 即可算出斜率。
答題過程
展開
將 f(x) 寫成以 e 為底的指數形式:
f(x)=xlnx=(elnx)lnx=e(lnx)2
對其直接求導:
f′(x)=e(lnx)2⋅dxd[(lnx)2]=e(lnx)2⋅2lnx⋅x1
將 x=e 代入導數中:
f′(e)=e(lne)2⋅2lne⋅e1=e1⋅2(1)⋅e1=2
故在點 (e,e) 處的切線斜率為 2。