指数函数求导推导过程
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指数函数的求导可以通过导数的定义以及极限的运算法则来推导。设 $f(x)=a^x$ (a>0且a≠1)为指数函数,则其导数$f'(x)$的推导过程如下:
根据导数的定义,有:
$$f'(x)=\lim_{Δx→0}\frac{f(x+Δx)-f(x)}{Δx}$$
将$f(x)=a^x$代入上式,得到:
$$f'(x)=\lim_{Δx→0}\frac{a^{x+Δx}-a^x}{Δx}$$
$$=\lim_{Δx→0}\
frac{a^x(a^{Δx}-1)}{Δx}$$$$=a^x\lim_{Δx→0}\frac{a^{Δx}-1}{Δx}$$
令$t=a^{Δx}-1$,则$Δx=\log_a(t+1)$,当$Δx→0$时,$t→0$,所以:
$$f'(x)=a^x\lim_{t→0
}\frac{t}{\log_a(t+1)}$$$$=a^x\lim_{t→0}\frac{1}{\frac{1}{t}\log_a(t+1)}$$
$$=a^x\lim_{t→0}\frac{1}{\log_a(1+t)^{\frac{1}{t}}}$$
由于$\lim_{t→0}(1+t)^{\frac{1}{t}}=e$,所以:
$$f'(x)=a^x\frac{1}{\log_ae}$$
$$=a^x\ln a$$
因此,指数函数$f(x)=a^x$的导数为$f'(x)=a^x\ln a$。石家庄人才网小编提醒,特别地,当$a=e$时,有$(e^x)'=e^x$。
除了上面的推导过程,我们还可以利用复合函数求导法则来求导指数函数。例如,对于函数$y=e^{2x}$,我们可以将其看作$y=e^u$和$u=2x$的复合函数。根据复合函数求导法则,有:
$$\frac{dy}{dx}=\frac{dy}{du}\cdot\frac{du}{dx}$$
由于$(e^u)'=e^u$,$(2x)'=2$,所以:
$$\frac{dy}{dx}=e^u\cdot2=2e^{2x}$$
综上所述,指数函数的求导公式可以通过导数的定义以及极限的运算法则推导得出,也可以利用复合函数求导法则进行求解。石家庄人才网小编认为,掌握指数函数的求导方法对于学习和应用微积分知识具有重要意义。
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