求导计算器

用 AI 分步求解任意函数的导数
x^3 + 2x^2 - 5x
sin(x) * cos(x)
e^(2x)
ln(x^2 + 1)

什么是导数?

导数衡量函数在某一点的瞬时变化率。对于函数 f(x)f(x),其导数 f′(x)f'(x) 定义为:

f′(x)=lim⁡h→0f(x+h)−f(x)hf'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{f(x+h) - f(x)}{h}

从几何角度看,某点的导数等于函数图像在该点的切线斜率。

常见记法:

  • f′(x)f'(x) — 拉格朗日记法
  • dydx\frac{dy}{dx} — 莱布尼茨记法
  • y˙\dot{y} — 牛顿记法(物理中常用)

基本求导法则

幂法则

ddxxn=nxn−1\frac{d}{dx} x^n = nx^{n-1}

和差法则

ddx[f(x)±g(x)]=f′(x)±g′(x)\frac{d}{dx}[f(x) \pm g(x)] = f'(x) \pm g'(x)

乘法法则

ddx[f(x)⋅g(x)]=f′(x)g(x)+f(x)g′(x)\frac{d}{dx}[f(x) \cdot g(x)] = f'(x)g(x) + f(x)g'(x)

除法法则

ddx[f(x)g(x)]=f′(x)g(x)−f(x)g′(x)[g(x)]2\frac{d}{dx}\left[\frac{f(x)}{g(x)}\right] = \frac{f'(x)g(x) - f(x)g'(x)}{[g(x)]^2}

链式法则

ddx[f(g(x))]=f′(g(x))⋅g′(x)\frac{d}{dx}[f(g(x))] = f'(g(x)) \cdot g'(x)

常见导数表

函数导数
sin⁡x\sin xcos⁡x\cos x
cos⁡x\cos x−sin⁡x-\sin x
exe^xexe^x
ln⁡x\ln x1x\frac{1}{x}
axa^xaxln⁡aa^x \ln a

常见错误

  • 忘记链式法则:对 sin⁡(3x)\sin(3x) 求导时,别忘了乘以内层导数 33。
  • 幂法则符号错误:ddxx−2=−2x−3\frac{d}{dx} x^{-2} = -2x^{-3},不是 −2x−1-2x^{-1}。
  • 混淆乘法法则和链式法则:(fg)′=f′g+fg′(fg)' = f'g + fg' 是乘法法则;(f∘g)′=f′(g)⋅g′(f \circ g)' = f'(g) \cdot g' 是链式法则。
  • 忘记常数:常数的导数是 00,不是 11。

示例题目

Step 1: Apply power rule to each term: ddx(x3)=3x2\frac{d}{dx}(x^3) = 3x^2
Step 2: ddx(2x2)=4x\frac{d}{dx}(2x^2) = 4x, ddx(−5x)=−5\frac{d}{dx}(-5x) = -5, ddx(3)=0\frac{d}{dx}(3) = 0
Step 3: Combine: f′(x)=3x2+4x−5f'(x) = 3x^2 + 4x - 5
Answer: f′(x)=3x2+4x−5f'(x) = 3x^2 + 4x - 5

Step 1: Apply product rule: f′(x)=cos⁡(x)⋅cos⁡(x)+sin⁡(x)⋅(−sin⁡(x))f'(x) = \cos(x) \cdot \cos(x) + \sin(x) \cdot (-\sin(x))
Step 2: Simplify: f′(x)=cos⁡2(x)−sin⁡2(x)=cos⁡(2x)f'(x) = \cos^2(x) - \sin^2(x) = \cos(2x)
Answer: f′(x)=cos⁡(2x)f'(x) = \cos(2x)

Step 1: Apply chain rule: outer function eue^u where u=2xu = 2x
Step 2: f′(x)=e2x⋅ddx(2x)=e2x⋅2f'(x) = e^{2x} \cdot \frac{d}{dx}(2x) = e^{2x} \cdot 2
Answer: f′(x)=2e2xf'(x) = 2e^{2x}

常见问题

幂法则:x^n 的导数是 n·x^(n-1)。例如 x³ 的导数是 3x²。

当对复合函数求导时使用链式法则 — 函数嵌套函数,如 sin(3x)、e^(x²)、ln(2x+1)。外层导数乘以内层导数。

导数求函数的变化率(斜率),积分求曲线下的累积面积。它们互为逆运算。

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