Таблица производных

Таблица производных элементарных функций: степенной, показательной, логарифмической, тригонометрических, обратных тригонометрических и гиперболических. Правила дифференцирования суммы, произведения, частного и сложной функции, формулы производных n-го порядка и формула Лейбница.

Рекламный блок «после калькулятора» (ads/after-calc.html)

Производная показывает скорость изменения функции: f′(x) = lim (f(x + Δx) − f(x)) / Δx при Δx → 0. На практике производные почти никогда не считают по определению — достаточно таблицы производных основных функций и нескольких правил. Проверить себя можно в калькуляторе производных, который показывает решение по шагам.

Производные основных элементарных функций

ФункцияПроизводнаяПримечание
C0постоянная
x1
xnn·xn−1n — любое действительное число
√x12√xx > 0
1x−1x2x ≠ 0
n√x1n n√xn−1
exexединственная функция (с точностью до множителя), равная своей производной
axax ln aa > 0, a ≠ 1
ln x1xx > 0; для ln|x| — при x ≠ 0
loga x1x ln a
lg x1x ln 10 ≈ 0,4343x
sin xcos xx — в радианах
cos x−sin x
tg x1cos2 x = 1 + tg2 xx ≠ π/2 + πk
ctg x−1sin2 x = −(1 + ctg2 x)x ≠ πk
sec x = 1/cos xtg x · sec x
arcsin x1√(1 − x2)|x| < 1
arccos x−1√(1 − x2)|x| < 1
arctg x11 + x2
arcctg x−11 + x2
sh xch xsh x = (eˣ − e⁻ˣ)/2
ch xsh xch x = (eˣ + e⁻ˣ)/2
th x1ch2 x
cth x−1sh2 xx ≠ 0
arsh x1√(x2 + 1)
arch x1√(x2 − 1)x > 1
|x|sgn xв нуле производной нет
xxxx(ln x + 1)через логарифмическую производную

Правила дифференцирования

ПравилоФормула
Постоянный множитель(C·u)′ = C·u′
Сумма и разность(u ± v)′ = u′ ± v′
Произведение(u·v)′ = u′v + uv′
Частное(u/v)′ = u′v − uv′v2
Сложная функция (цепное правило)(f(g(x)))′ = f′(g(x)) · g′(x)
Обратная функцияx′y = 1y′x
Степенно-показательная функция(uv)′ = uv(v′ ln u + vu′/u)
Параметрически заданная функция x = x(t), y = y(t)y′x = y′tx′t
Неявная функция F(x, y) = 0y′ = −FxFy

Пример цепного правила: (sin x²)′ = cos x² · 2x. Сначала дифференцируется «внешняя» функция (синус) по своему аргументу, затем результат умножается на производную «внутренней» функции x².

Рекламный блок «внутри статьи» (ads/in-article.html)

Производные высших порядков

Вторая производная — производная от первой: y″ = (y′)′. Для некоторых функций известна общая формула n-й производной:

Функцияn-я производная
xmm(m − 1)…(m − n + 1)·xm−n
eaxaneax
axax(ln a)n
sin xsin(x + nπ/2)
cos xcos(x + nπ/2)
ln x(−1)n−1(n − 1)!xn
1x(−1)nn!xn+1
1x + a(−1)nn!(x + a)n+1

Формула Лейбница для n-й производной произведения: (uv)⁽ⁿ⁾ = Σ C(n, k)·u⁽ᵏ⁾·v⁽ⁿ⁻ᵏ⁾, k = 0…n, где C(n, k) — биномиальные коэффициенты. Например, (x²eˣ)‴ = x²eˣ + 3·2x·eˣ + 3·2·eˣ = (x² + 6x + 6)eˣ.

Частные производные

Для функции нескольких переменных f(x, y) частная производная ∂f/∂x вычисляется по тем же правилам, при этом y считается постоянной. Например, для f = x²y + sin y: ∂f/∂x = 2xy, ∂f/∂y = x² + cos y. Вектор из частных производных называется градиентом, а матрица вторых производных — матрицей Гессе. Для гладких функций смешанные производные не зависят от порядка: ∂²f/∂x∂y = ∂²f/∂y∂x.

Геометрический и физический смысл

  • f′(x₀) — угловой коэффициент касательной к графику в точке x₀; уравнение касательной: y = f(x₀) + f′(x₀)(x − x₀).
  • Если координата точки меняется по закону s(t), то s′(t) — скорость, s″(t) — ускорение.
  • В точке локального экстремума гладкой функции f′(x) = 0; при f″(x) > 0 это минимум, при f″(x) < 0 — максимум.
Рекламный блок «внизу страницы» (ads/bottom.html)