微分的积公式推导

作者为更好学习图形学,决定深入学习线性代数和微积分。在学习微分的积推导公式时,对漫画讲解存疑,网上查找资料也不满意。作者通过多项式乘法公式展开推导,解决了提取公因式和二次项处理问题,最终证明当h(x)=f(x)g(x)且f(x)、g(x)可导时,h′(x)=f′(a)g(a)+g′(a)f(a)。

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因为学习图形学的时候,好多次涉及到、谈论到要使用线性代数和微积分的知识,所以怀着要学就学好的精神将他们都学习一遍,至少都了解清楚一些,更利于后面图形学的学习,在看到微分的积推导公式时,觉得讲的有些牵强,当然有可能是我理解的不够透彻,预示自己研究和网上查找资料进行推导,发现都不尽人意,预示在最后自己的坚持下,根据自己的方式推导出来了比较合理的解释。
我是通过技术群被推荐在欧姆社学习漫画中看的微积分,当然后面也要结合课本进行巩固,在漫画中降到微分的积推导公式时,那个直接提取(x-a)这一步让人不明所以,先看漫画讲解:
在这里插入图片描述
对于{f′(a)(x-a)+f(a)}{g′(a)(x-a)+g(a)}直接提取公因式(x-a)后直接变成{f′(a)g(a)+f(a)g′(a)}(x-a)有些不明所以,按照正常来说{f′(a)(x-a)+f(a)}{g′(a)(x-a)+g(a)}从两个大括号中直接提取(x-a)后会变成更麻烦的式子:(x-a)²{f′(a)+f(a)/(x-a)}{g′(a)+g(a)/(x-a)},这样的式子怎么能够直接变成{f′(a)g(a)+f(a)g′(a)}(x-a)呢?

针对上述问题搜索了一些网页和网址,发现没有一个让我满意的答案,也有同学在网上进行了同样的疑问,最后我这边自己进行了推导(根据多项式乘法公式展开):
{f′(a)(x-a)+f(a)}{g′(a)(x-a)+g(a)}
=f′(a)g′(a)(x-a)²+f′(a)g(a)(x-a)+g′(a)f(a)(x-a)+f(a)g(a)
={f′(a)g(a)+g′(a)f(a)}(x-a)+f′(a)g′(a)(x-a)²+f(a)g(a)
到了这里就有个疑问了,这个多出来二次项该怎么办?去掉之后才是我们想要的K(x-a)+L的形式。
这时候想到本来就有,f′(x)={f(x)-f(a)}/(x-a),将其带入f′(a)g′(a)(x-a)²部分的式子中,就刚好消除了(x-a)²
于是得到:
{f′(a)g(a)+g′(a)f(a)}(x-a)+{f(x)-f(a)}{g(x)-g(a)}+f(a)g(a)
可以将{f(x)-f(a)}{g(x)-g(a)}+f(a)g(a)整体当做K(x-a)+L表达式中的L;
也可以根据x无限趋近于a,f(x)也就无限趋近f(a)的原因,将{f(x)-f(a)}{g(x)-g(a)}当做是被各自消除了,于是只剩下了{f′(a)g(a)+g′(a)f(a)}(x-a)+f(a)g(a)这样我们想要的形式,也就证明了K=f′(a)g(a)+g′(a)f(a);
即当h(x)=f(x)g(x),f(x)和g(x)都可导时,h′(x)=f′(a)g(a)+g′(a)f(a)

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