§2.6 隐函数的导数由参数方程所確定的函数的导数
函数表示两个变量和之间的对应关系,其特点是:等号左端是因变量而右端是含有自变量的表达式。用这种方式表示嘚函数叫做显函数
在二元方程中,当取区间内的任一值时相应地总有满足该方程的唯一的值存在, 那末称方程 在区间内确定了一个隐函数
内确定了一个隐函数。
把一个隐函数化成显函数叫做隐函数的显化。
例如可将上述方程中的解出来,得将隐函数化成了显函數。
一般来说将隐函数显化是有一定困难的,有时甚至是不可能的
例如,二元方程 对于区间内任意取定的值,上式成为一个以 为未知数的五次方程 据代数理论,该方程至少有一个实根 故方程在内确定了一个隐函数,但这个函数却很难显化出来
例如,在时方程變为 ,可求得 ;
当时方程变为 ,若记
据零点定理在(3,4)内有一零点利用两分法可求得
既然二元方程可确定一个一元(隐)函数,隐函数导數又该如何求呢?
如果能将此隐函数显化求导自然不成问题。如果隐函数不能显化有没有直接地求导方法呢?
有的,下面用一个例子来介紹这一方法
3、隐函数的直接求导法
【例2】求椭圆在点处的切线方程。
解:方程两边对求导数 注意到是的隐函数, 有
【例3】求由方程所確定的隐函数的二阶导数
上式两边再对求导, 注意到仍是的函数 有
【解法2】对 两边关于求导, 注意到和 仍是的函数 有
先对两边取对數,然后对方程两边关于求导最后解出。
二、由参数方程所确定的函数的导数
我们知道函数表示半径为1的上半圆周。若令则 ,故
参數方程 也表示此半圆周
反过来说, 此参数方程也确定了一个与之间的函数关系
一般地,参数方程 确定了与之间的函数关系 称此函数為由参数方程(1)所确定的函数。
如何求由参数方程(1)所确定的函数导数? 一个直接的方法是 从(1)中消去参数, 将(1)化成与之间的函数关系 然后求其导数。 但是 如果从(1)式中消去有困难, 需要寻求一种直接由参数方程(1)求的方法
可以想象:由函数求出其反函数, 将此反函数代入得箌了复合函数 。
于是 可运用复合函数与反函数求导法, 进行如下求导
(2)式便是我们希望寻找的求导公式,当然它的成立是需要一些条件:
【1】函数有单调连续反函数;
对(2)关于再求导,可得到二阶导数只要求导时别忘了仍是的函数。
书上给出了这一公式要准确而长久哋记住它,并不容易解题时,应少套这一公式多摸仿这一公式的推导过程。
【例6】 求参数方程 的二阶导数