导函数与本页画面
函数 的导函数(简称导数)记作 (也常写成 或 ):它在每个 处的值,就是 在这一点的导数,也就是图像在 处切线的斜率。在切线斜率不存在的点, 没有定义。本页把 和 上下对齐画在同一个 刻度上,共八个函数。
也常写成 ,即 处的导数;让 变动,就得到导函数。本页的 就是 。蓝色的点 P 在 上、横坐标为 ,过它的是切线。切线下方的小三角形横向前进 1,所以竖直的升高就是切线的斜率。同一个有符号的数,按下方图像自己的刻度画成黄色竖条,顶端是点 。 变动时,这个点沿着导函数的图像移动;“描图”让它从左到右走一遍,把图像画出来。
两幅图之间的两行是导数的符号表:上一行是 的增减(↗ 递增,↘ 递减),下一行是 的符号(+ 或 −; 的点写 0, 不存在的点写“不存在”)。
值得注意
- 在 的区间上 单调递增,在 的区间上单调递减。反过来要弱一些: 处处递增,却有 。 在区间内部可导的极值点处 ;但 的点不一定是极值点(仍是 在 0 处),极值点也可能在 不存在的地方,比如 的角点。
- 在图像弯曲方向改变(拐点)且 变号的地方, 取到极大值或极小值。 的拐点正对着 的最高点和最低点, 在这里最陡。并不是每个拐点都这样: 在 0 处是拐点,那里切线竖直, 没有值。
- 下方图像表示的是斜率,不是 的值:它在 处的高度,说明 在这里变化得多快。两幅图的纵轴刻度各自选定,以便完整画下。
- 在 的角点处, 从 跳到 , 不存在。在 的尖点处, 从左侧趋于 、从右侧趋于 ;在 的竖直切线处,两侧都趋于 。这几个函数在 0 处都连续,却都不可导。
- 的导数是它自己:下方图像和上方完全一样。
操作
- 拖动 P、 图像上的点,或在任一幅图上拖动,都可以移动 ;也可以转动“位置”下的滚轮、按关键点。“描图”让 P 从最左端走到最右端,在下方画出 ,在极值点、拐点和不可导点各停一下,符号表里这一点的名字随之亮起;走完 P 停在最右端。“极值点与拐点”画出穿过 的极值点和拐点的虚线,一直延伸到 的图像,并在符号表里写出它们的名字。
- “演示模式”打开适合投影的全屏视图(空格描图,← → 移动 ,H 隐藏 的图像;隐藏后只有 P 走过的地方才会画出来)。