微分計算機:求函數的導函數
這個微分計算機會在你輸入時求出函數的精確導函數,並以課本般的排版顯示在你輸入的函數旁邊。指定一個點,還能得到導函數在該點的值。它只給出最後的導函數,不顯示計算步驟。所有運算都在你的瀏覽器裡完成,不需要註冊。
微分怎麼算:從輸入到導函數
計算會隨著輸入同步進行。操作方式如下:
- 在函數欄位輸入算式,例如
3x^2 + 2x。 - 稍停一下,結果卡片會顯示兩行:計算機讀到的 f(x),以及化簡後的導函數 f'(x)。以
3x^2 + 2x為例,結果是6x + 2。 - 修改算式,結果也會跟著更新。
算式只輸入到一半時,卡片會保留上一次正確的結果,並在一秒後調淡,同時顯示「在算式完整之前,會保留上一次的結果。」答案是精確的分數和符號,例如 cbrt(x) 的導函數會顯示為 1/(3x^(2/3))。如果你輸入小數,例如 0.5x^2,答案也會維持小數。
函數微分可以輸入哪些算式
算式的寫法就像在試算表或繪圖計算機裡一樣。函數名稱後面要加括號,例如 sin(2x)。只有單一字母或數字的寫法,例如 sin x,也看得懂,但 sin 2x 不行。小數點請用英文句點。
x^2、x^(1/3):次方,包含分數與負數次方3x、2*x、x(x+1)、2sin(x):乘法,可寫出符號或省略ax:a 乘以 x,其中 a 視為常數pi或π、e:圓周率與歐拉數ln(x)、log(x):自然對數log(x, 2)、log10(x)、log2(x):其他底數的對數sqrt(x)、cbrt(x)、nthRoot(x, 4):平方根、立方根與 n 次方根abs(x)、exp(x):絕對值、e 的 x 次方
三角函數有 sin、cos、tan、sec、csc、cot,反函數有 asin、acos、atan(也可寫成 arcsin 等),雙曲函數有 sinh、cosh、tanh、sech、csch、coth,以及 asinh 這類反函數。
微分計算方法:求某一點的值
打開選項,在求導函數在這一點的值輸入一個值。卡片就會顯示 f'(值) = 數字,精確到 10 位有效數字。這個值可以是數字,也可以是像 pi/2 這樣的常數算式。如果導函數在該點不存在,卡片會顯示「此點無定義」。
範例:函數 3x^2 + 2x,導函數 6x + 2,在 2 求值,結果是 f'(2) = 14。
對 x 以外的變數微分
預設的變數是 x。若要對其他字母微分,例如 t,請在選項裡更改對哪個變數微分。函數裡其他的字母都視為常數,計算機也會告訴你是哪些字母。所以 a sin(t) 對 t 微分會得到 a cos(t)。
e^x、ln x、sin x 微分與根號微分範例
乘法與連鎖律:
x^2 sin(x)得到2x sin(x) + x^2 cos(x)ln(x^2 + 1)得到2x/(x^2 + 1)(x^2 + 1)^3得到6x(x^2 + 1)^2
商、根號與指數:
sin(x)/x得到(x cos(x) - sin(x))/x^2cbrt(x)得到1/(3x^(2/3))2^x得到2^x ln(2)
乘法、除法與連鎖律的結果會合併成一個算式,但不一定完全因式分解,所以課本上的答案看起來可能略有不同,數值卻相等。結果已用數值差商在約 90 個測試函數上驗證過。
這個微分計算機做不到的事
它只求單一變數函數的一階導函數,而且只顯示結果。不會顯示步驟,也不支援隱函數微分、偏微分、高階導函數或積分。erf、floor、ceil、round、sign、gamma、階乘和分段函數無法微分,嘗試時會顯示像「目前還無法對 erf 微分。」這樣帶有函數名稱的訊息。
常見問題
怎麼求函數在某一點的微分值?
輸入函數,打開「選項」,在「求導函數在這一點的值」輸入那個點。卡片會顯示導函數在該點的值,精確到 10 位有效數字。這個點可以是 2 這樣的數字,也可以是 pi/2 這樣的常數算式。以 3x^2 + 2x 在 2 求值,卡片會顯示 14。
sin(x)/x 的微分是什麼?
依商的微分法,sin(x)/x 的導函數是 (x cos(x) - sin(x))/x^2。在「函數」欄位輸入 sin(x)/x,計算機就會給出同樣的結果,而且已經合併成一個分數。
e^x 和 ln x 的微分是什麼?
e^x 的導函數是 e^x,ln x 的導函數是 1/x。在「函數」欄位寫 e^x 和 ln(x) 即可。計算機把 ln 和 log 都當作自然對數,log(x, 2) 則是底數為 2 的對數。
根號微分要怎麼輸入?
平方根輸入 sqrt(x),立方根輸入 cbrt(x)。cbrt(x) 的導函數會是 1/(3x^(2/3)),sqrt(x) 的導函數則是 1/(2 sqrt(x))。你也可以寫成分數次方,例如 x^(1/3)。
要怎麼對 x 以外的變數微分?
打開「選項」,在「對哪個變數微分」輸入字母,例如 t。函數裡其他的字母會視為常數,所以 a sin(t) 會得到 a cos(t)。變數必須是單一字母,而 e 是保留給歐拉數的,不能使用。
微分計算機會顯示計算步驟嗎?
不會。它只給出最後的導函數,不顯示計算過程。由於乘積、商或複合函數的導函數會合併成一個算式,你可以自行用乘法、商或連鎖律來驗算。
可以做偏微分、隱函數微分或二階微分嗎?
不行。它只求單一變數函數的一階導函數。隱函數微分、偏微分、高階導函數、積分和分段函數都不支援,而 erf、floor、ceil、round、sign、gamma 和階乘這類函數會顯示尚無法微分的訊息。
我輸入的函數會傳到伺服器嗎?
不會。算式是在你的瀏覽器裡解析與微分的,所以你輸入的內容不會傳到任何地方,也不需要帳號或註冊。