在数学中,分数形式的函数非常常见,例如f(x) = p(x)/q(x),其中p(x)和q(x)都是关于x的多项式。对于这类函数,我们需要使用商法则来进行求导。商法则的基本公式如下:
如果f(x) = u(x)/v(x),那么f'(x) = (u'v - uv') / v²
接下来我们通过一个具体的例子来说明如何应用这个规则。
假设我们有一个函数f(x) = (3x² + 2x - 1)/(x - 4)。为了求其导数,首先确定分子部分u(x) = 3x² + 2x - 1,分母部分v(x) = x - 4。
第一步是分别计算u'(x)和v'(x):
- u'(x) = d(3x² + 2x - 1)/dx = 6x + 2
- v'(x) = d(x - 4)/dx = 1
然后将这些结果代入商法则公式:
f'(x) = [(6x + 2)(x - 4) - (3x² + 2x - 1)(1)] / (x - 4)²
接下来进行展开和简化运算:
分子部分为:
(6x + 2)(x - 4) = 6x² - 24x + 2x - 8 = 6x² - 22x - 8
-(3x² + 2x - 1) = -3x² - 2x + 1
相减得到新的分子:
(6x² - 22x - 8) + (-3x² - 2x + 1) = 3x² - 24x - 7
因此最终的导数表达式为:
f'(x) = (3x² - 24x - 7) / (x - 4)²
这就是给定函数的导数形式。值得注意的是,在实际操作过程中,一定要注意符号的变化以及各项系数的准确性,避免计算错误。此外,当分母为零时,该点处的函数值不存在,应当特别留意这种情况以确保定义域内的正确性。