导数的基本公式及其推导过程如下:
常数函数导数公式
公式:$y = c$ ($c$ 为常数)
推导:由于常数函数在任何点上的斜率均为0,因此其导数为0。即 $y' = 0$。
幂函数导数公式
公式:$y = x^n$
推导:根据幂函数的定义,可以通过求极限的方法推导出导数公式。具体地,$y' = nx^{n-1}$。
指数函数导数公式
公式1:$y = a^x$ ($a > 0, a \neq 1$)
推导:设 $y = a^x$,则 $y' = \lim_{{x \to 0}} \frac{a^{x+h} - a^x}{h}$。通过换元法,令 $h = x$,最终得到 $y' = a^x \ln a$。特别地,当 $a = e$ 时,$y' = e^x$。
公式2:$y = e^x$
推导:直接由指数函数的定义可得 $y' = e^x$。
对数函数导数公式
公式1:$y = \log_a x$ ($a > 0, a \neq 1$)
推导:根据对数函数的定义和换元法,可以得到 $y' = \frac{1}{x \ln a}$。特别地,当 $a = e$ 时,$y' = \frac{1}{x}$。
公式2:$y = \ln x$
推导:同样利用对数函数的定义和换元法,可以得到 $y' = \frac{1}{x}$。
三角函数导数公式
公式1:$y = \sin x$
推导:根据三角函数的导数定义和几何意义,可以得到 $y' = \cos x$。
公式2:$y = \cos x$
推导:同样根据三角函数的导数定义和几何意义,可以得到 $y' = -\sin x$。
公式3:$y = \tan x$
推导:利用 $\tan x = \frac{\sin x}{\cos x}$ 和商的求导法则,可以得到 $y' = \frac{1}{\cos^2 x}$,也可以写作 $y' = \sec^2 x$。
公式4:$y = \cot x$
推导:利用 $\cot x = \frac{\cos x}{\sin x}$ 和商的求导法则,可以得到 $y' = -\frac{1}{\sin^2 x}$,也可以写作 $y' = -\csc^2 x$。
反三角函数导数公式
公式1:$y = \arcsin x$
推导:根据反三角函数的定义和导数定义,可以得到 $y' = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}$。
公式2:$y = \arccos x$
推导:同样根据反三角函数的定义和导数定义,可以得到 $y' = -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}$。
公式3:$y = \arctan x$
推导:利用 $\arctan x = \frac{1}{2} \ln \left( \frac{1 + x}{1 - x} \right)$ 和复合函数的求导法则,可以得到 $y' = \frac{1}{1 + x^2}$。
公式4:$y = \arccot x$
推导:同样利用 $\arccot x = \frac{1}{2} \ln \left( \frac{1 + x}{1