反函數微分律

如果 在 (a, b) 區間內可微,而且在此區間內它有反函數 , 則 f 的值域內也是可微函數。而且如果

x 0 的導數與 y 0 的導數互為倒數。
記做


這就是導函數的微分律。

因為 的曲線互相以 45 度角的直線為鏡射,所以它們的切線也是以此直線為鏡射。 因此,不難想像,這兩條互相鏡射的切線斜率互為倒數。參照以下示範圖片。
   

證明的步驟也很直接。假設 而且 x 0 有反函數,這表示 x 0 附近不是漸增就是漸減, 所以它在 x 0 的導數不是正數就是負數, 總而言之



這是一個關鍵。然後,在以下證明當中,我們令 也就是說 並且在倒數第二步採用變數變換 這樣,就應該可以讀懂以下的證明了:


反函數微分律有一個容易一點的記法。 如果簡寫 則反函數微分律就可以簡寫成



上面一串等式的中間兩項, 展現了萊布尼茲符號的漂亮用法: 它使得反函數微分律「看起來」好像是分數的倒數關係一樣。 我們必須在強調一下:「看起來」,其實當然不是那個意思。 不過,只要「看起來」好像,就很方便我們記憶了。

舉一個極簡單的例子。 攝氏溫標 C 與華氏溫標 F 之間的換算關係, 就是一個線性函數:



, 因此


現在,應用反函數微分律,我們可以推導根次冪函數的導函數公式。 令 n 是正整數,則開方根函數



的反函數是


所以


因此


所以,現在可以推廣冪函數的導函數公式如下:
n 是正整數,則不論 r = nr = 1 / n, 都是

習題

  1. 求以下函數的導函數。


  2. 求以下函數的反導函數。


  3. 求以下函數的導函數。


  4. 請問


  5. 求以下函數的導函數。


  6. 請問




  7. 則將它微分七遍之後的導函數是什麼?


  8. 請問它的曲線在哪些區間內漸增 (也就是導數 >= 0)?[HH]


  9. 請寫出它的所有斜率為 5 的切線方程式。[HH]


  10. 請寫出它的所有通過原點的切線方程式。[HH]
  11. 單擺的週期 T 與擺長 s 之關係如下:


    其中 g 是重力常數。請寫出



Created: Nov 20, 1996
Last Revised: Aug 8, 2001
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