求导公式表考研-求导公式考研必备|考研数学导数公式权威整理与深度解析
专为考研数学设计的系统化导数公式手册——从基础定义到综合应用,覆盖所有高频考点与易错点。摒弃死记硬背,强调理解与变通,结合真题实战,助你突破导数关卡,稳拿高分!
高频考点全覆盖
根据近10年考研数学真题统计,导数相关题目年均占分12~18分,涵盖选择、填空、大题第一问。本表按题型分类整理,精准匹配命题趋势。
深度解析易错点
专设“陷阱预警”模块,揭示考生常犯错误:如忽略定义域、混淆隐函数求导、分段点导数判断失误等,帮你避开90%的常见失误。
真题实战导向
每个公式后附带1~2个真题示例,强调“公式→应用→变形”的完整链条。不是孤立记忆,而是理解在什么场景下如何灵活调用。
以下为考研数学(尤其数一、数二、数三)最常出现的18个基本求导公式,涵盖幂函数、指数、对数、三角、反三角五大类。建议结合几何意义与导数定义理解记忆,避免机械背诵。
⚠️ 注意:$alpha$ 可为任意实数(包括负数、分数、无理数)。常见陷阱是忽略 $alpha=0$ 时为常数函数,导数为0。
真题示例:$ y = sqrt[3]{x^2} = x^{frac{2}{3}} $,则 $ y' = frac{2}{3}x^{-frac{1}{3}} = frac{2}{3sqrt[3]{x}} $。
对 $ y = a_nx^n + cdots + a_1x + a_0 $,直接对每项应用幂函数法则。
应用提示:遇到根号、分式先化为幂形式,如 $ frac{1}{x^2} = x^{-2} $,避免使用商法则。
特例:$ (e^x)' = e^x $ —— 导数等于自身,是微分方程的核心解。
易错点:$ (2^x)' = 2^x ln 2 $,而非 $ xcdot2^{x-1} $!后者是幂函数法则,混淆是高频错误。
特例:$ (ln x)' = frac{1}{x} $($ a=e $ 时)
变形技巧:$ log_2 x = frac{ln x}{ln 2} $,故导数为 $ frac{1}{x ln 2} $,无需死记。
$ (sin x)' = cos x $, $ (cos x)' = -sin x $
记忆口诀:“正弦变余,余弦变负正”——即 sin 导为 cos,cos 导为 -sin。
$ (tan x)' = sec^2 x = 1 + tan^2 x $, $ (cot x)' = -csc^2 x = -1 - cot^2 x $
真题提示:在积分换元中常用 $ sec^2 x $ 形式,但求导时优先用 $ 1 + tan^2 x $ 可简化表达式。
$ (arcsin x)' = frac{1}{sqrt{1-x^2}} $, $ (arccos x)' = -frac{1}{sqrt{1-x^2}} $
$ (arctan x)' = frac{1}{1+x^2} $, $ (text{arccot},x)' = -frac{1}{1+x^2} $
深度解析:$ arctan x $ 的导数 $ frac{1}{1+x^2} $ 是重要概率分布(柯西分布)的核函数,理解其非负性与有界性对定积分判断极有帮助。
⚠️ 陷阱:若“C”含变量(如 $ C(x) $)则不可直接为0!考研中常设陷阱:$ f(x) = x^2 + C $(C为常数) vs $ f(x) = x^2 + sin x $。
$ (sin(omega x + varphi))' = omega cos(omega x + varphi) $
关键点:角频率 $omega$ 必须带入!如 $ omega = -2 $,则导数为 $ -2cos(-2x + varphi) $,负号不可遗漏。
$ (e^{ln x})' = (x)' = 1 $, $ (ln(e^x))' = (x)' = 1 $
提醒:看似复杂,实则恒等变形后求导极简。避免盲目套链式法则导致冗余计算。
“不要孤立记忆18个公式——把它们按‘结构’归类:幂型($ x^alpha $)、指型($ a^x $)、对型($ log_a x $)、三角型($ sin,cos,tan $)、反三角型($ arcsin,arctan $)。同一结构下,参数缩放、平移、复合的求导仅增加链式法则的层数,核心不变。”
和差法则:$ (u pm v)' = u' pm v' $
适用于分式拆分、根号展开后逐项求导。例:$ y = frac{x^2+1}{x} = x + x^{-1} $,则 $ y' = 1 - x^{-2} $。
积法则:$ (uv)' = u'v + uv' $
口诀:“首导尾不导 + 首不导尾导”。注意:$ (uvw)' = u'vw + uv'w + uvw' $。
商法则:$ left(frac{u}{v}right)' = frac{u'v - uv'}{v^2} $
⚠️ 高频错误:分子是 $ u'v - uv' $(减号!),而非加号。建议优先化简为积法则处理。
链式法则:$ [f(g(x))]' = f'(g(x)) cdot g'(x) $
“剥洋葱法”:从外向内逐层求导。例:$ y = sin^3(2x+1) $ → 设 $ u=2x+1 $, $ v=sin u $, $ y=v^3 $,则 $ y' = 3v^2 cdot cos u cdot 2 $。
- 识别外层函数:如 $ sin(cdots) $、$ ln(cdots) $、$ (cdots)^n $、$ e^{cdots} $
- 对内层求导:先不代入,只对最内层变量求导(如 $ x $ 的系数)
- 逐层相乘:外层导 × 内层导,保持结构嵌套
当 $ y $ 无法显式表示为 $ x $ 的函数时(如 $ x^2 + y^2 = r^2 $),对等式两边同时关于 $ x $ 求导,把 $ y $ 视为 $ x $ 的函数,使用链式法则。
已知 $ x^2 + y^2 = r^2 $,求 $ y' $。
两边求导:$ 2x + 2y cdot y' = 0 $ → 解得 $ y' = -frac{x}{y} $。
几何意义:$ y' $ 即为圆上点 $ (x,y) $ 处切线的斜率。若点为 $ (3,4) $ 在圆 $ x^2+y^2=25 $ 上,则切线斜率为 $ -3/4 $。
- 对 $ x $ 求导时,$ y $ 项必须乘 $ y' $
- 解 $ y' $ 时,尽量保留 $ y $(而非代入表达式),避免复杂化
- 阶导数需再次对 $ x $ 求导,过程中仍含 $ y' $,代入一阶结果即可
参数方程 $ begin{cases} x = x(t) \ y = y(t) end{cases} $ 的导数为:$ frac{dy}{dx} = frac{y'(t)}{x'(t)} $(前提是 $ x'(t) ne 0 $)。
$ begin{cases} x = acos t \ y = bsin t end{cases} $
则 $ frac{dy}{dx} = frac{bcos t}{-asin t} = -frac{b}{a} cot t $
应用:在求切线斜率、曲率、弧长时,参数法往往比消参更高效。
$$ frac{d^2y}{dx^2} = frac{d}{dt}left(frac{dy}{dx}right) cdot frac{1}{x'(t)} $$ 例:$ x=t^2 $, $ y=t^3 $,则 $ frac{dy}{dx} = frac{3t^2}{2t} = frac{3}{2}t $,再对 $ t $ 求导得 $ frac{3}{2} $,除以 $ x'(t)=2t $,得 $ frac{d^2y}{dx^2} = frac{3}{4t} $。
考研中高阶导数重点考察莱布尼茨公式与规律归纳,常见于数一、数三大题。
仅需 $ k=0,1,2 $:
$$ y^{(10)} = C_{10}^0 cdot x^2 cdot 2^{10}e^{2x} + C_{10}^1 cdot 2x cdot 2^9 e^{2x} + C_{10}^2 cdot 2 cdot 2^8 e^{2x} $$
化简得:
$$ y^{(10)} = e^{2x} left( 1024x^2 + 10240x + 1440 right) $$
- 指数型:$ (e^{ax})^{(n)} = a^n e^{ax} $
- 正弦/余弦:$ (sin x)^{(n)} = sin(x + npi/2) $
- 乘积型:多项式 × 指数/三角 → 莱布尼茨最有效
- 分式型:先拆分(部分分式),再用公式
分段函数在分段点处的导数必须用定义法:
$ f'(x_0) = lim_{h to 0} frac{f(x_0+h) - f(x_0)}{h} $,且需左极限=右极限。
在 $ x=1 $ 处:
- 连续性:左极限 $ 1^2=1 $,右极限 $ 2cdot1 -1 =1 $,$ f(1)=1 $,连续
- 左导数:$ lim_{h to 0^-} frac{(1+h)^2 - 1}{h} = lim frac{2h + h^2}{h} = 2 $
- 右导数:$ lim_{h to 0^+} frac{[2(1+h)-1] - 1}{h} = lim frac{2h}{h} = 2 $
→ 左右导数相等,故 $ f'(1) = 2 $。
$$ f'(0) = lim_{h to 0} frac{h^2 sinfrac{1}{h} - 0}{h} = lim_{h to 0} h sinfrac{1}{h} = 0 $$ (因为 $ |hsinfrac{1}{h}| le |h| to 0 $)
但 $ f'(x) $ 在 $ x=0 $ 处不连续(因 $ xne0 $ 时导数含 $ cosfrac{1}{x} $ 振荡),这是“可导但导数不连续”的经典反例。
数二·填空题
设 $ y = lnleft(x + sqrt{1+x^2}right) $,则 $ y' = $ ________。
解析:令 $ u = x + sqrt{1+x^2} $,则 $ y = ln u $,$ y' = frac{1}{u} cdot u' $。
$ u' = 1 + frac{x}{sqrt{1+x^2}} = frac{sqrt{1+x^2} + x}{sqrt{1+x^2}} = frac{u}{sqrt{1+x^2}} $
故 $ y' = frac{1}{u} cdot frac{u}{sqrt{1+x^2}} = frac{1}{sqrt{1+x^2}} $。
答案:$ frac{1}{sqrt{1+x^2}} $
数一·大题(18分)
设 $ x = ln(1+t^2) $,$ y = t - arctan t $,求 $ frac{d^2y}{dx^2} $。
解析:
$ frac{dy}{dt} = 1 - frac{1}{1+t^2} = frac{t^2}{1+t^2} $,
$ frac{dx}{dt} = frac{2t}{1+t^2} $,
$ Rightarrow frac{dy}{dx} = frac{t^2}{2t} = frac{t}{2} $。
再求导:$ frac{d}{dt}left(frac{t}{2}right) = frac{1}{2} $,
$ frac{d^2y}{dx^2} = frac{1}{2} cdot frac{1}{dx/dt} = frac{1}{2} cdot frac{1+t^2}{2t} = frac{1+t^2}{4t} $。
答案:$ frac{1+t^2}{4t} $
数三·选择题
函数 $ f(x) = |x(x-1)| $ 的不可导点是( )
A. 仅 $ x=0 $ B. 仅 $ x=1 $ C. $ x=0 $ 和 $ x=1 $ D. 无
解析:去绝对值:
$ f(x) = begin{cases} x(x-1), & xle0 text{ 或 } xge1 \ -x(x-1), & 0
在 $ x=1 $:左导 $ 1 $,右导 $ -1 $ → 不可导
答案:C
数二·综合题
设 $ f(x) = e^x cos x $,求 $ f^{(n)}(x) $。
解析:用莱布尼茨或复数法。
注意 $ cos x = Re(e^{ix}) $,则 $ f(x) = Re(e^{(1+i)x}) $。
故 $ f^{(n)}(x) = Releft((1+i)^n e^{(1+i)x}right) $。
$ 1+i = sqrt{2} e^{ipi/4} $,所以 $ (1+i)^n = 2^{n/2} e^{inpi/4} $。
最终:$ f^{(n)}(x) = 2^{n/2} e^x cosleft(x + frac{npi}{4}right) $。
答案:$ 2^{n/2} e^x cosleft(x + frac{npi}{4}right) $
- “求导公式表考研-求导公式考研必备”中哪些公式考频最高?
答:链式法则(复合函数)、三角函数导数、指数对数导数、隐函数求导。近3年真题中出现率超95%。 - 考研能否用导数定义直接求?
答:可以,但仅适用于分段点、特殊点。常规函数用定义会浪费大量时间,且易算错。 - 求导与微分的关系?
答:$ dy = y' dx $,导数是微分的系数。在积分换元、微分方程中,微分形式更灵活。
目标:理解导数定义,熟记18个基本公式,掌握四则运算法则
✅ 每天15分钟默写基础公式(重点:幂、指、对、三角、反三角)
✅ 完成《基础教材》导数章节,每题手写过程,杜绝跳步
目标:攻克隐函数、参数方程、高阶导数,建立知识网络
✅ 按题型分类刷题:隐函数(10题)、参数方程(8题)、高阶导(6题)
✅ 整理“易错点清单”:如分段点、绝对值、隐函数二阶导
目标:真题实战,速度与准确率双提升
✅ 限时训练:导数综合题(15分钟/题),模拟考场压力
✅ 背诵“导数速查表”:将本手册公式表制成A4卡片,早晚过一遍
最后检查:重点回顾易错点(如负号、链式法则漏项、分段点)
? 心理暗示:导数是送分题!只要步骤完整、公式熟练,稳拿8~18分。
- $ arcsin x $ 与 $ arccos x $:导数绝对值相同,符号相反
- $ arctan x $ 与 $ text{arccot},x $:同上
- 所有导数分母均为 $ 1 pm x^2 $ 或 $ sqrt{1-x^2} $,记住 $ arctan $ 是 $ 1+x^2 $,$ arcsin $ 是 $ sqrt{1-x^2} $。
① 连续?(不连续→必不可导)
② 分段点?→ 用定义
③ 含绝对值?→ 去绝对值后看左右导数
注:连续 ≠ 可导(如 $ f(x)=|x| $ 在0点)。
- 第1周:对照手册做题,标注不熟公式
- 第2周:遮住公式默写,错题标红
- 第3周:仅看标红项,配合错题本强化
2周后可脱离手册自主解题!