问题

(lnx)'=1/x,为什么 (ln3)'≠1/3?

回答
这个问题其实触及了微积分中一个非常核心且容易混淆的概念:导数是函数在某一点的瞬时变化率,而对数函数 `ln(x)` 的导数公式 `(ln x)' = 1/x` 是一个普遍适用的结论,它描述的是函数 `ln(x)` 本身的“变化规律”。

我们来一层层剥开这个“为什么”:

1. 什么是导数?

导数,简单来说,就是衡量一个函数在某一个点上“有多快地变化”。想象一下你开车的速度表。速度表显示的就是你汽车位置函数关于时间的导数。无论你的位置函数是什么样子的(直线运动、曲线运动),速度表总能告诉你那一刻的速度。

在数学上,导数是通过极限来定义的。函数 `f(x)` 在点 `a` 的导数,记作 `f'(a)`,定义为:

$$ f'(a) = lim_{h o 0} frac{f(a+h) f(a)}{h} $$

这个公式的意思是:我们取函数在点 `a` 附近一个非常非常小的区间 `h`,计算函数值在这段区间上的变化量 `f(a+h) f(a)`,然后除以这个区间的长度 `h`。当这个区间 `h` 无限趋近于零的时候,这个比值就代表了函数在点 `a` 的“瞬时变化率”,也就是导数。

2. 对数函数 `ln(x)` 的导数

现在我们来看看对数函数 `ln(x)`。我们知道,通过上述的导数定义,经过一系列严谨的数学推导(涉及到对数的性质和一些极限的技巧),我们可以得出:

$$ (ln x)' = frac{1}{x} $$

这个公式 `(ln x)' = 1/x` 并不是说“`ln(x)` 这个函数的导数就是 `1/3`”。 而是说:

`1/x` 是函数 `ln(x)` 的“导函数”。导函数是指一个函数,它把输入值 `x` 映射到原函数在 `x` 点的导数值。
当我们要计算 `ln(x)` 在 特定值 `x = a` 处的导数时,我们就需要将 `a` 代入到导函数 `1/x` 中。

所以,`(ln x)' = 1/x` 描述的是 `ln(x)` 函数的“通用变化规律”。

3. 为什么 `(ln 3)' ≠ 1/3`?

这里出现了理解上的一个误区。`ln 3` 本身是一个 常数。

你可以这样理解:

`ln(x)` 是一个 函数。它的值会随着 `x` 的变化而变化。例如,`ln(2)` 是一个值,`ln(5)` 是另一个值。
`ln 3` 就是当 `x` 取值为 `3` 时,`ln(x)` 这个函数的值。`ln 3` 大约等于 `1.0986`。它是一个 固定的数值。

我们对函数求导,而不是对一个具体的数值求导。

如果我们说“对数函数 `ln(x)` 在 `x=3` 处的导数是多少”,那么答案就是 `1/3`。

用数学符号表示就是:

$$ (ln x)' igg|_{x=3} = frac{1}{3} $$

这里 `|x=3` 表示我们在计算导函数 `(ln x)'` 的值,而导函数就是 `1/x`,所以当 `x=3` 时,导函数的值就是 `1/3`。

打个比方:

想象一个物体的位置随着时间变化的函数 `s(t) = t^2`。
这个函数 `s(t)` 的导数(速度函数)是 `s'(t) = 2t`。

我们不能说 `(t^2)' = 2t` 里面的 `t` 是一个固定的数字,比如 `t=5`。
当我们要问“在 `t=5` 秒时,这个物体的速度是多少?”时,我们才把 `t=5` 代入到速度函数 `2t` 中,得到 `25 = 10`。

同样地:

`ln(x)` 是函数。
`(ln x)' = 1/x` 是它的导函数。
`ln 3` 是当 `x=3` 时,`ln(x)` 的函数值。这是一个常数。
常数的导数恒等于零。 因为常数不随任何变量的变化而变化,它的变化率为零。
所以,如果你真的去计算 `(ln 3)'`,这里的 `3` 被视为一个常数,那么根据常数求导的规则,结果就是 `0`。

总结一下:

`(ln x)' = 1/x` 是一个关于变量 `x` 的导函数公式。它告诉我们 `ln(x)` 这个函数是如何变化的。
`ln 3` 是一个常数(大约是 `1.0986`)。
对一个常数求导,结果永远是 0。所以 `(ln 3)' = 0`。
如果我们想知道函数 `ln(x)` 在 `x=3` 这一点上的导数(即变化率),那么我们需要将 `x=3` 代入到导函数 `1/x` 中,得到 `1/3`。

所以,`ln 3` 的导数是 `0`,而 `ln(x)` 在 `x=3` 处的导数是 `1/3`。这两者是不同的概念。

网友意见

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这里面包含了三个映射

1.代入 :这是一个线性泛函,将一个函数映射为一个数, ;

2.求导 :这是一个线性算子,将一个函数映射为另一个函数 ;

3.实数在函数空间中的嵌入 :将一个数映射为一个常值函数 。

这个事情就是说明了

映射的复合不交换不是一个很奇怪的事情吧。

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你知道为什么函数可以代入么?

这不是显然的,而是由“代入原理”作为理论支撑。求导操作作为一个算子并不一定具有这类性质。

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你这个不是常数吗?常数求导等于 0

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