隐函数求导法则

一、隐函数求导法则

前面讨论了函数y=f(x)的求导方法,但有时函数关系是通过方程给出的,如

x+y3=1,

解出其函数表达式为y=,称为显函数.若不解出y,方程x+y3=1仍然隐含有上述函数关系,此时称函数关系y=y(x)是隐函数.

一般来说,若函数y=f(x)可使二元方程F(x,y)=0成立,即F[x,f(x)]≡0,则称y=f(x)是由方程F(x,y)=0所确定的隐函数.

对一给定的方程F(x,y)=0,要求出y=f(x)并非易事,有时也没有必要,下面讨论由F(x,y)=0所确定的隐函数y=f(x)的求导问题.

例1 求由方程ey+xy-e=0所确定的隐函数y的导数

解 方程两边对x求导,得

考虑到y=y(x),再由复合函数求导法,有

解之得

当x=0时,y=1,代入上式,得

例2 求由方程x2+y2=1所确定的隐函数y=y(x)的导数及二阶导数

解 方程两边对x求导,得

再对x求导,得

例3 证明:过双曲线=1上一点(x0,y0)的切线方程是

证 先求切点(x0,y0)的切线斜率k,即由双曲线所确定的隐函数y=f(x)在该点的导数值.

方程两边对x求导,得

所以,切点(x0,y0)处的切线斜率k=,切线方程为

整理得

又(x0,y0)在双曲线上,所以所求切线方程为

有些函数虽为显函数,但直接求导比较烦琐或是不易求导,这时可采用下述的对数求导法.

例4 求幂指函数y=u (x )v(x)的导数(u(x)>0).

解 方程两边取对数,得

ln y=v (x )lnu (x),

此方程隐含函数关系y=y(x),两边对x求导,得

所以

另外,此题也可化成复合函数y=后求导,请读者用此方法验证上述结论.特别地,取u(x)=v(x)=x,则有

(xx)′=xx (lnx+1 )(x>0).

例5 设y=xtan x (x>0),求

解 两边取对数,得

ln y=tan xln x,

两边对x求导,得

所以

例6 设y=,求y′.

解 上式两边取对数,得

对x求导,得

所以