求下列函数的导数:f( x )=({x)^2}+2x+1f( x )=xln xf( x )=(sin x)/(({x)^2)+2x+1}f( x )=({e)^({x^2)}}f( x )=sin ({e)^({x^2)+x}}f( x )=({x)^x}
求下列函数的导数:
$f\left( x \right)={{x}^{2}}+2x+1$
$f\left( x \right)=x\ln x$
$f\left( x \right)=\frac{\sin x}{{{x}^{2}}+2x+1}$
$f\left( x \right)={{e}^{{{x}^{2}}}}$
$f\left( x \right)=\sin {{e}^{{{x}^{2}}+x}}$
$f\left( x \right)={{x}^{x}}$
题目解答
答案
- (1)
${{f}^{\prime}}\left( x \right)=2x+2$
- (2)
${{f}^{\prime}}\left( x \right)=1+\ln x$
- (3)
${{f}^{\prime}}\left( x \right)=\frac{\left( 1+x \right)\cos x-2\sin x}{{{\left( x+1 \right)}^{3}}}$
- (4)
${{f}^{\prime}}\left( x \right)=2x{{e}^{{{x}^{2}}}}$
- (5)
${{f}^{\prime}}\left( x \right)=\left( 2x+1 \right){{e}^{{{x}^{2}}+x}}\cos {{e}^{{{x}^{2}}+x}}$
- (6)
${{f}^{\prime}}\left( x \right)={{x}^{x}}\left( 1+\ln x \right)$
解析
考查要点:本题主要考查基本初等函数的导数公式、四则运算法则、链式法则、对数求导法等求导方法的综合应用。
解题思路:
- 多项式函数直接应用幂法则;
- 乘积形式使用乘积法则;
- 分式函数使用商法则;
- 复合函数需多次应用链式法则;
- 幂指函数(如$x^x$)需通过取对数转化为乘积形式再求导。
(1) $f(x) = x^2 + 2x + 1$
幂法则直接求导:
- $x^2$的导数为$2x$;
- $2x$的导数为$2$;
- 常数项$1$的导数为$0$。
(2) $f(x) = x \ln x$
乘积法则:
- 设$u = x$,$v = \ln x$;
- $u' = 1$,$v' = \frac{1}{x}$;
- 根据乘积法则:$f'(x) = u'v + uv' = 1 \cdot \ln x + x \cdot \frac{1}{x} = \ln x + 1$。
(3) $f(x) = \frac{\sin x}{x^2 + 2x + 1}$
商法则:
- 分子$u = \sin x$,分母$v = (x+1)^2$;
- $u' = \cos x$,$v' = 2(x+1)$;
- 根据商法则:$f'(x) = \frac{u'v - uv'}{v^2} = \frac{\cos x \cdot (x+1)^2 - \sin x \cdot 2(x+1)}{(x+1)^4}$;
- 化简分母为$(x+1)^3$,分子提取公因式$(x+1)$。
(4) $f(x) = e^{x^2}$
链式法则:
- 外层函数$e^u$,内层函数$u = x^2$;
- 外导数为$e^u$,内导数为$2x$;
- 合成后$f'(x) = e^{x^2} \cdot 2x = 2x e^{x^2}$。
(5) $f(x) = \sin(e^{x^2 + x})$
多层链式法则:
- 外层函数$\sin u$,中层函数$u = e^v$,内层函数$v = x^2 + x$;
- 外导数$\cos u$,中导数$e^v$,内导数$2x + 1$;
- 合成后$f'(x) = \cos(e^{x^2 + x}) \cdot e^{x^2 + x} \cdot (2x + 1)$。
(6) $f(x) = x^x$
对数求导法:
- 两边取自然对数:$\ln y = x \ln x$;
- 对$x$求导:$\frac{y'}{y} = \ln x + 1$;
- 解得$y' = x^x (1 + \ln x)$。