作为隐式关系的单位圆
类型:定义。视频引入 作为坐标之间的关系,并将其图像识别为以原点为中心的单位圆。重要的一点是,曲线由 x 和 y 的方程指定,而不是由 y 的单个显式公式指定。
Khan Academy · YouTube · 8:01
这段 180 秒的白板摘录通过单位圆方程 介绍了隐函数求导。演讲者首先展示圆图并询问如何找到任意一点切线的斜率。然后他解释说整个圆不是 x 的显式函数,指出了将其拆分为 和 的诱人变通方法,转而将隐函数求导呈现为链式法则的直接应用。解题设置达到了 ,然后是 ,但片段在评估各个导数之前结束。 这段 180 秒的白板片段讲解了单位圆方程 的隐函数求导。讲解者对两边关于 x 求导,通过幂法则评估 ,并将 视为链式法则情况,因为 y 是 x 的函数。板书明确将 重写为 ()^2 并得到 。合并各项得到 。带有类似切线段的圆图和显式分支公式 y=±√() 保持可见,作为几何和记号背景。片段在讲解者宣布下一步时结束:求解 ,其被确定为任意点处切线的斜率。 这段 121 秒的白板片段继续了单位圆 的隐函数求导示例。从 开始,演示者减去 2x,除以 2y,并化简为 。解释强调不需要将 y 显式写为 x 的函数。然后将结果几何地应用:在圆上标记的点 (sqrt(2)/2, sqrt(2)/2) 处,代入得到切线斜率 -1。
在学习检查器中查看要点和时刻,或切换阅读标签查看完整笔记。
依据视频画面与讲解整理,并非逐字语音转写。
黑板以方程 和标记的 x 轴和 y 轴上以原点为中心的蓝绿色圆开场。演讲者将满足该方程的所有点的图像识别为单位圆,并设定了目标:找到该圆上任意一点切线的斜率。
在圆的右下部分添加了一条短的黄色切线段,视觉上隔离了正在寻求其斜率的局部方向。然后演讲者指出了关键障碍:这条曲线并未给出为 y 显式等于 x 的单一函数。
他解释说,相同的 x 值可以在圆上对应两个不同的 y 值,一个在 x 轴上方,一个在下方。这一观察激发了为什么对单个公式 的普通显式求导不能直接描述整条曲线。
作为一种可能的变通方法,演讲者写下了两个显式分支 和 。他说可以分别对每个分支求导,从而获得切线斜率,但这需要将圆视为两个单独的函数。
他没有继续那种拆分,而是介绍了本课的方法:隐函数求导。他强调这不是一个脱离早期微积分的全新规则;这是在让 y 保持隐式作为依赖于 x 的东西的同时直接使用链式法则。
标题“Implicit Differentiation”写在示例上方。然后演讲者通过对原始方程两边应用关于 x 的微分算子开始正式程序,产生 。
接下来,他在左边使用和法则,将方程重写为 。在右边,他指出 1 关于 x 是常数,所以它的导数是 0。
黑板现在显示求导设置 。演讲者开始将注意力转向第一项,并提到了 的幂法则,但摘录在完全评估任一项或解出斜率之前结束。
板书从隐式关系 开始,并已经展示了第一步:对两边应用 ,得到 。右边变为 0,左边拆分为 。
x 项很直接:由于 x 是自变量,。这直接写在板上相应项的下方。
重要的新步骤是 y 项。因为 y 没有被固定, 不能像普通的常数平方那样处理。讲解者指出 y 随 x 变化,所以 y 必须被视为函数 。
为了使这种依赖关系可见,表达式被重写为 。现在链式法则干净地适用:对外层平方关于内层量 y 求导,然后乘以内层量关于 x 的导数。
这给出 。外层导数 根据幂法则是 2y,所以整个项变为 。
将两个求导部分代回方程产生 。在这个阶段,未知导数 明确出现在代数方程中。
然后讲解者从几何上解释结果: 是圆上任意点处切线的斜率。最后的口头指令是求解这个方程得到 ,尽管重排本身在片段结束前未完成。
黑板展示了单位圆 的隐函数求导问题。画出了一个带有坐标轴的青色圆,并在附近显示了显式分支 和 作为对比。已经写下的关键导数步骤是 ,标记为链式法则,导致方程 。
为了继续,演示者将 复制到一个新区域并求解导数。两边减去 2x 得到 。两边除以 2y 得到 ,消去公因子 2 产生简化结果 。
演讲者强调了这在概念上的意义:尽管 y 从未被显式重写为 x 的函数,隐函数求导仍然产生了导数。重要的结构性点是答案可能涉及两个变量,这里是 x 和 y 一起,而不仅仅是 x。
然后将结果几何地应用在圆上。在第一象限标记了一个点并确定为 ,对应于单位圆上的 45 度位置。将这些坐标代入 得到 ,因此该点的切线斜率为 -1。
类型:定义。视频引入 作为坐标之间的关系,并将其图像识别为以原点为中心的单位圆。重要的一点是,曲线由 x 和 y 的方程指定,而不是由 y 的单个显式公式指定。
类型:定义 / 误解。演讲者陈述由 定义的圆不是 y 被明确定义为 x 的函数。对于典型的允许 x 值,有两个对应的 y 值,一个在上半圆,一个在下半圆。
类型:方法。一种可能的途径是解出圆方程中的 y,并将图形拆分为两个函数:上分支 和下分支 。分别对它们求导会给出切线斜率,但这迫使你处理两种情况。
类型:定义。隐函数求导被介绍为直接对涉及 x 和 y 的关系式求导的过程,而不必先解出 y。视频强调该方法从根本上说是链式法则的应用。
类型:方法。对圆方程进行隐函数求导时,先把 应用于 两边,得到中间等式 。
类型:方法。和的导数被重写为导数的和,因此左边变为 。这将纯 x 项与涉及 y 的项分开。
类型:公式。由于原始方程的右边是常数 1,它关于 x 的导数是 0。因此,求导设置简化为 。
类型:示例。示例要求单位圆在任意一点的切线斜率。在这 180 秒的片段中,解决方案仅设置到方程 ;最终的斜率公式尚未达到。
从关联 x 和 y 的方程开始,然后对两边关于 x 求导,同时将 y 视为 x 的函数。对于单位圆,这意味着对 应用 。
当变量与求导变量匹配时,直接使用普通幂法则。
因为 y 依赖于 x,项 实际上是 ()^2。对外层函数关于 y 求导并乘以 。
结合 x 项和经过链式法则处理的 y 项,得到一个关于 的线性方程。
通过隐函数求导找到的导数给出了曲线每一点处切线的斜率。
对两边关于 x 求导,同时将 y 视为 x 的函数。项 需要链式法则,给出 ,因此方程变为 。代数求解得到 。
因为 y 依赖于 x, 对 x 的导数不仅仅是 2y;必须乘以 。这是隐函数求导适用于混合 x 和 y 的方程的核心原因。
在隐函数求导中, 的最终公式可以合法地涉及两个变量。这并不意味着导数不完整;它意味着某点的斜率是在代入该点坐标后确定的。
一旦知道 ,就在曲线上的特定点对其求值以获得切线斜率。在 处,代入得到 -1。
按知识点查看条件、步骤和证据。补充解释与视频直接内容分别标明。
x appears in , in the explicit branches, 且 in
演讲者提到满足该关系的点 x 和 y,并提到对 x 求导
x
水平轴上的自变量坐标;也是 中的微分变量
考虑所示圆关系时的实数值;在显式分支公式中,
y appears in 且 in ,
演讲者说该圆并未被明确定义为 x 的函数,且每个 x 可能有两个可能的 y 值
y
垂直轴上的因变量坐标;在隐函数求导过程中被视为依赖于 x
满足所示关系的实数值;在显式分支公式中,正分支为 ,负分支为
写在方程两边以及各项之前
演讲者说要对两边应用微分算子,并反复说对 x 求导
关于变量 x 的微分算子
应用于含 x 的表达式以及被视为 x 函数的 y
标题“Implicit Differentiation”写在示例上方
演讲者将该方法命名为隐函数求导
Implicit Differentiation
正在介绍的方法名称:在不首先将 y 显式解为 x 的函数的情况下对关系式求导
概念标签而非代数符号
显示在左上角,并在图形旁再次出现
演讲者陈述了该方程,并说其图像是单位圆
笛卡尔平面上以原点为中心的单位圆方程
满足该方程的有序对 的集合
写在黑板右侧
演讲者说可以将该关系拆分为两个单独的 x 函数
表示单位圆上半圆的显式正平方根分支
定义域为 且 的 x 的函数
写在正分支下方
演讲者说另一个分支是 的负平方根
表示单位圆下半圆的显式负平方根分支
定义域为 且 的 x 的函数
The differentiated equation ends with after
演讲者说常数的导数为零,因为它不随 x 变化
0
常数右边项 1 关于 x 的导数值
对常数求导得到的实数结果
演讲者开始讨论第一项,并说幂法则适用于
可见项 ,但在片段结束前未显示完成的导数值
The final evaluated form of is not reached within this 180-second excerpt.
求导后圆方程中显式 x 项的导数
关于 x 的普通单变量微分
x 出现在 、、2x 以及 记号中。
圆图的横轴标记为 x。
x
自变量 / 水平坐标。
隐式方程及关于 x 的导数中的实变量。
y 出现在 、、2y 以及 记号中。
讲解者说 y 不是常数,而是随 x 变化。
y
在隐函数求导中被视为 x 的函数的因变量。
由 隐式定义的函数 。
明确写在链式法则展开式和最终微分方程中。
讲解者称其为 y 对 x 的导数,以及任意点处切线的斜率。
因变量 y 关于自变量 x 的导数。
通过隐函数求导得到的斜率函数。
显示了两次,一次作为文本,一次在图形旁边
在白色 x 轴和 y 轴上绘制了一个以原点为中心的蓝绿色圆
演讲者说绘制所有满足该关系的点 x 和 y 会得到一个单位圆
视频引入方程 作为坐标之间的关系,并将其图像识别为以原点为中心的单位圆。重点在于圆是满足该方程的所有点 的集合。
图像取自在笛卡尔平面上,横轴为 x,纵轴为 y。
显示的圆半径为 1,中心在原点。
演讲者说这样定义的圆不是一个函数,也不是 y 被明确定义为 x 的函数
演讲者补充说,对于任何 x 值,实际上有两个可能的 y 满足该关系
当演讲者讨论给定 x 对应多个 y 值时,完整的圆仍然可见
口头表述“对于任何 x 值”较为宽泛;视觉上,双 y 情况适用于圆的内部 x 值,而非每一个实数 x。
关系式 并没有在整个圆上将 y 显式定义为 x 的单值函数。在其意图意义上,大多数允许的 x 值对应两个 y 值,一个在上半圆,一个在下半圆。
该关系被视为 xy 平面上的曲线,而不是单个显式公式 。
讨论涉及整个圆,而不仅仅是一个半圆。
写在右侧
写在其下方
演讲者说你可能会想把它拆分成两个单独的 x 函数,并分别对它们求导
求切线斜率的一种可能途径是解出圆方程中的 y,并将上半部分和下半部分视为 x 的单独函数。视频将此呈现为一种有效但不如隐函数求导方便的替代方案。
每个分支在 的区间上被视为 x 的函数。
正分支对应上半圆,负分支对应下半圆。
演讲者说他想利用链式法则来隐式求导,这样他就不必显式地将 y 定义为 x 的函数
标题“Implicit Differentiation”写在示例上方
演讲者说这实际上只是链式法则的应用
隐函数求导被介绍为直接对关联 x 和 y 的方程求导的过程,而不必先解出 y。视频强调该方法不是一个无关的新规则,而是当 y 被视为依赖于 x 时链式法则的应用。
起点是涉及 x 和 y 的方程或关系式。
目标是对 x 求导,同时允许 y 保持隐式状态。
演讲者说做法就是字面上将微分算子应用到这个方程的两边
写在原始方程下方
解题设置始于对圆方程两边应用 。这保持了等式成立,并将原始关系转化为求导后的关系,然后可以逐项简化。
原始方程的两边都关于同一个变量 x 求导。
该方程被视为曲线上各点之间的恒等式。
演讲者说如果我取两项之和的导数,那就等同于取导数之和
写在下一行
左边使用求导的和法则展开,分离 x 项和 y 项,以便分别处理。
被求导的表达式是有限的项之和。
求导是关于 x 进行的。
求导后的方程完成为
演讲者说这将等于常数关于 x 的导数,因为它不随 x 变化,所以我们只得到零
因为原始方程的右边是常数 1,所以它关于 x 的导数是 0。这在评估各个项之前得到了中间的求导方程。
右边关于 x 是常数。
求导是关于 x 的普通微分。
板书显示 ,然后是 。
讲解者解释对圆方程两边关于 x 求导。
要对隐式定义 y 关于 x 的方程求导,需对两边应用 ,并将 y 视为 x 的函数而非常数。
关系式为 。
求导是关于 x 进行的。
允许 y 依赖于 x。
在 下方,板书写着 2x。
讲解者说结果是 2 乘以 x 的一次方,即 2x。
由于 x 是自变量, 项可以直接通过幂法则求导。
求导是关于 x 进行的。
板书将 展开为 。
讲解者反复强调这只是链式法则,并将 重写为 ()^2。
因为 y 依赖于 x,平方项是一个复合函数:首先对 关于 y 求导,然后乘以 。
y 是 x 的可微函数。
表达式 被视为 ()^2。
底行变为 。
讲解者说所有这些都将等于零。
在对 两边关于 x 求导后,结果是一个关于 的线性方程。
从 开始。
对 项使用链式法则。
讲解者说现在我们有一个包含 的方程,这就是我们本质上要求解的目标。
最终显示的方程仅在宣布重排后才隔离未知数,在截止前未完全写出。
代数隔离步骤已宣布但未在提供的 180 秒片段内完成。
一旦微分方程包含 ,下一步就是代数求解 ;讲解者指出 是任意点处切线的斜率。
微分方程必须包含 。
求解 以获得斜率函数。
演讲者说绘制所有满足该关系的点 x 和 y 会得到一个单位圆
在坐标轴上绘制了一个居中的圆
The set of points satisfying graphs as a unit circle centered at the origin.
该方程在笛卡尔平面中被解释。
坐标轴标记为 x 和 y。
对于满足该方程的所有有序对 。
演讲者说这样定义的圆不是一个函数,也不是 y 被明确定义为 x 的函数
演讲者说对于任何 x 值,你实际上有两个可能的 y 满足该关系
口头短语“任何 x 值”比该关系的数学精确定义域更宽泛;视觉上下文表明是圆上的 x 值,特别是内部的 x 值。
关系式 并没有在整个圆上将 y 呈现为 x 的单一显式函数;相反,允许的 x 值通常对应两个 y 值。
该关系被视为整个圆,而不是选定的一个分支。
对于对应于圆上点的 x 值,特别是那些 的值,有两个相关的 y 值。
演讲者说他将利用链式法则来隐式求导
演讲者说隐函数求导实际上只是链式法则的应用
隐函数求导被呈现为不是一个独立的神秘规则,而是当对涉及 y 的表达式关于 x 求导时直接使用链式法则。
y 被视为隐式依赖于 x。
求导是关于 x 进行的。
对于其中 y 被视为 x 的隐函数的关系式。
求导后方程的右边写为 0
演讲者说常数的导数为零,因为它不随 x 变化
在这个例子中,。
原始方程的右边是常数 1。
求导是关于 x 进行的。
对于常数函数 1。
讲解者说:“我们假设 y 随 x 变化。Y 不是某种常数。”
当对 关于 x 求导时,y 必须被视为函数 ,而不是常数。
方程是关于 x 进行求导的。
y 通过方程与 x 隐式相关。
对于所讨论的隐式关系,y 随 x 变化。
讲解者说:“这是任意点处切线的斜率。”
通过隐函数求导得到的量 给出了曲线上任意点处切线的斜率。
曲线在所考虑的点处是可微的。
是关于 x 计算得出的。
在导数存在的任意点。
黑板推导出 ,然后写出 。
演讲者叙述减去 2x 并除以 2y 以隔离 。
对于 ,将 y 视为 x 的函数,。
。
y 对 x 可微。
使用商形式时 。
在隐式关系定义 的可微分支的点处。
黑板将 和 代入 -x/y 并化简为 -1。
演讲者指出那里的切线斜率为负一。
At the point on , the tangent slope is -1.
该点位于单位圆上。
使用 。
对于这个特定的点。
黑板显示了从 到 再到 的进程
演讲者叙述了对两边应用微分算子,将左边拆分为两个导数,并将右边评估为零
在此摘录中,推导在评估 和 之前停止。
从定义单位圆的给定关系开始。
这是片段开始时陈述并显示的方程。
对方程两边应用关于 x 的微分算子。
演讲者明确说要对方程两边应用微分算子。
将左边和的导数分离为两个导数之和。
演讲者陈述了两项之和的导数等于导数之和。
用 0 替换右边的导数,因为常数 1 的导数为零。
演讲者说右边是常数的导数,因此等于零。
到摘录结束时,圆方程已转化为求导后的关系式 ,为下一步评估每一项做好了准备。
和 写在黑板上
演讲者说可以将该关系拆分为两个 x 的函数并分别求导
在此摘录中未显示任一分支的实际导数计算。
从相同的圆关系开始。
这是正在讨论的原始方程。
解出 y 以获得作为 x 的单独函数的上半圆和下半圆。
演讲者明确提议将该关系拆分为两个单独的 x 函数。
如果想通过这种方式获得切线斜率,则分别对每个分支求导。
演讲者说分别对每个分支求导将允许找到任意点处切线的斜率。
视频承认了一种有效的显式函数途径,但仅将其作为引入隐函数求导的动机,而没有在此进一步展开。
板书序列: -> -> -> -> 。
旁白遵循相同的顺序,并强调对 项使用链式法则。
隔离 的最终重排已宣布但在片段结束前未展示。
从给定的单位圆隐式方程开始。
板上显示的给定方程。
对两边关于 x 求导。
对两边应用相同算子保持等式成立。
将导数拆分到和中,并利用常数的导数为 0。
微分的线性性质和常数的导数。
直接对 项求导。
关于 x 的幂法则。
因为 y 依赖于 x,使用链式法则重写 项。
对 ()^2 应用链式法则。
对外层函数 关于 y 求导。
中间变量 y 的幂法则。
将两个求导部分代回方程。
代数代入拆分后的导数方程。
隐式方程 求导得到 ,使得 准备好被求解。
可见序列:,然后 ,然后 ,然后 。
演讲者解释从两边减去 2x 并将两边除以 2y。
从黑板上已有的求导后的隐式方程开始。
之前对 进行的隐函数求导。
将 2x 项移到右边。
两边减去 2x。
除以系数 2y 以隔离 。
两边除以 2y,假设 。
消去公因子 2。
分数的代数化简。
单位圆的隐式导数为 。
黑板在标记点旁边写下 。
演讲者将坐标代入 -x/y 并得出斜率为 -1。
使用之前推导的隐式导数作为斜率公式。
来自 dv-solve-dydx。
代入 和 。
所选点在单位圆上有标记。
分子和分母相等,因此它们的商为 1,保留前面的负号。
算术化简。
处的切线斜率为 -1。
解题示例围绕 及其求导形式构建
绘制了一个单位圆,并在圆的右下部分的一个点上添加了一条黄色切线段
演讲者将问题框架为找出单位圆上任意一点切线的斜率
在此摘录中仅设置了示例;在 180 秒之前未达到切线斜率的最终公式。
给定单位圆关系式 ,确定如何找到圆上任意一点的切线斜率。
关系式为 。
图像是以原点为中心的单位圆。
所需的几何量是圆上某点切线的斜率。
设置隐函数求导,以便在不先将圆解为 x 的显式函数的情况下找到切线斜率。
识别需要求切线斜率的关系式。
演讲者以陈述此方程并展示其单位圆图像开场。
注意整个圆不是一个 x 的显式函数,因为典型的 x 对应两个 y 值。
演讲者明确将圆与 y 关于 x 的显式函数定义进行对比。
提及拆分为上下分支的可能变通方法。
演讲者写下这两个公式作为诱人的显式方法。
与其解出 y,不如对原始关系式两边关于 x 求导。
演讲者说这是隐式利用链式法则的方法。
使用和法则展开左边,并将右边简化为常数的导数。
演讲者口头陈述和法则并在黑板上写出结果方程。
在这 180 秒的摘录中,示例达到了求导设置 ,但尚未显示最终的斜率公式。
设置可以与黑板内容核对:原始方程、两个显式分支、标题“Implicit Differentiation”以及求导行在片段结束时都清晰可见。
示例工作是单位圆 ,右侧也显示了显式分支。
讲解者逐步推导这个确切方程的求导过程。
此片段中未代入数值点;示例保持符号化。
找到单位圆 的微分关系,并准备求解 。
y 被视为 x 的函数
关于 x 求导
获得一个包含 的方程,可用于求解切线斜率。
对圆方程两边应用 。
讲解者陈述的隐函数求导程序。
分离左边导数并评估右边导数。
求和法则和常数的导数。
评估 x 项并通过链式法则展开 y 项。
幂法则加上 的链式法则。
用 2y 替换 。
对 关于 y 应用幂法则。
讲解者在概念上检查结果方程包含 ,并说下一步是求解它。
例题使用 并在 (,) 处求值 。
演讲者将任务框架为求导数,然后求单位圆上某点的斜率。
给定 ,隐式求 并确定 处的切线斜率。
曲线方程:。
曲线上的点:。
y 被视为 x 的函数。
获得 关于 x 和 y 的显式公式。在给定点处对该公式求值。
对圆方程两边关于 x 求导。
隐函数求导对等式两边应用 。
将 求导为 2x,将 求导为 ;1 的导数为 0。
幂法则加上 的链式法则。
解线性方程求 。
减去 2x 并除以 2y。
将点坐标代入导数公式。
给出曲线上某点的切线斜率。
,且在 处切线斜率为 -1。
计算出的斜率与单位圆第一象限 45 度点处向下倾斜的切线的视觉直觉相符。
在白色 x 轴和 y 轴上绘制了一个以原点为中心的蓝绿色圆,旁边有方程
大约在 20 秒时,在圆的右下部分的一个点上添加了一条短的黄色切线段
演讲者说他很好奇如何找出这个单位圆上任意一点切线的斜率
确切的切点没有用数字标记。
白色 x 轴和 y 轴
以原点为中心的蓝绿色单位圆
方程文本
右下弧上的短黄色切线段
在演讲者提出切线斜率问题后,静态圆图增加了一条黄色切线段。
圆保持以原点为中心。
方程 保持在图形旁边可见。
视觉上将代数关系与其几何意义配对,并隔离一个局部方向,以激发计算隐式定义曲线上某点切线斜率的问题。
公式 然后是 手写在黑板右侧
演讲者描述将圆拆分为两个单独的 x 函数
右上手写公式
下方手写公式
现有的单位圆图
两个新公式依次出现在圆的右侧。
原始圆方程和图形仍留在屏幕上。
黑板在视觉上对比了隐式关系与需要单独求导的显式上下函数表示。
标题“Implicit Differentiation”写在示例上方
出现在原始方程下方
随后的一行展开为
标题“Implicit Differentiation”
原始方程
求导方程行
以 0 结尾的展开导数行
添加了一个标题,然后将微分算子应用到两边,接着将左边分离为两个导数项,并将右边简化为 0。
单位圆和显式分支公式在黑板的其他地方仍然可见。
书写序列展示了方法变得正式化:首先命名隐函数求导,然后将几何关系转化为求导后的代数陈述。
黑色数字白板,顶部中央有标题“Implicit Differentiation”(隐函数求导),中间是圆图,左右两侧有方程。
标题“Implicit Differentiation”
带坐标轴的单位圆图
左侧求导步骤
右侧显式分支公式
底部工作结果
书写从导数设置累积到最终方程 。
圆图和显式分支公式在整个片段中保持可见。
视觉组织将隐式方程、其几何意义和显式分支分开,同时代数过程在下方展开。
绘制了一个以原点为中心的蓝绿色圆,带有 x 轴和 y 轴;一条黄色的类似切线的线段接触圆的右下部分。
确切的切点没有数值标记。
蓝绿色单位圆
坐标轴
右下象限附近的黄色短线段
黄色线段视觉上暗示了圆上某点的切线方向。
圆保持以原点为中心,对应于 。
该图将代数导数 与圆上切线的几何斜率联系起来。
在右侧, 被重写为 ,然后评估为 。
表达式
表达式
结果
记号在应用链式法则之前使 y 对 x 的依赖变得明确。
被求导的基础项仍然是 。
这种视觉重写阐明了为什么会出现额外的因子 。
黑色数字白板显示标题“Implicit Differentiation”(隐函数求导),方程 ,带有坐标轴的青色单位圆,黄色的显式分支 ,以及彩色的导数运算。
演示者将方程 复制到另一个区域,然后在下面写出代数步骤。
标题文本“Implicit Differentiation”。
方程 。
以原点为中心带有 x 轴和 y 轴的青色单位圆。
黄色公式 和 。
彩色导数方程,包括 和 。
圆上标记的点 。
方程 被复制到新位置以继续运算。
减法和除法代数步骤依次写在复制的方程下方。
写出最终简化的导数 。
圆上标记了一个点并标出了坐标。
在点附近添加了斜率评估 。
底层曲线在整个过程中保持为 。
在推导代数过程时,圆的绘图和坐标轴保持固定。
显式分支 保持可见,以对比隐式方法。
视觉布局将显式求解 y 与隐函数求导进行对比,然后利用圆图将符号导数与命名点处的具体切线斜率联系起来。
演讲者预见到可能会跳入脑海的想法:这样定义的圆不是一个函数
他补充说对于任何 x 值,你实际上有两个可能的 y 满足该关系
人们可能错误地假设,因为曲线由 x 和 y 的方程给出,所以 y 自动是 x 的单一显式函数。
视频指出完整的圆关系不是 x 的显式函数;通常,圆上的一个 x 值对应两个 y 值,每个半圆上一个。
演讲者说你可能会想把它拆分成两个单独的 x 函数并分别求导
然后他说他想做的是利用链式法则来隐式求导
人们可能认为找到圆的切线斜率的唯一方法是先解出 y,然后分别对上下分支求导。
视频将分支拆分作为一种有效的诱惑提出,然后引入隐函数求导作为避免显式定义 y 为 x 的函数的直接替代方案。
演讲者说隐函数求导实际上只是链式法则的应用
他告诉观众始终记住这只是链式法则的应用
学生可能将隐函数求导视为与普通求导规则无关的独立技巧。
视频明确将隐函数求导框定为对 y 隐式依赖于 x 的关系式直接使用链式法则。
讲解者明确警告,当关于 x 求导时,y 不是某种常数。
人们可能错误地对 求导,仿佛 y 独立于 x,从而遗漏因子 。
在隐函数求导中,y 是 x 的函数,因此 需要链式法则,等于 。
板书在隐式工作旁边显示了显式分支 y=±√()。
课程通过对隐式方程直接求导来进行,而不是先求解。
视频没有用这些确切的话将其表述为误解;这种对比是从呈现结构中推断出来的。
学生可能认为隐函数求导需要先将曲线重写为 。
片段演示了直接对 求导,尽管附近显示了显式分支以供比较。
演讲者强调:“我们在这里不必显式地将 y 定义为 x 的函数,但我们得到了包含 x 和 y 的导数。”
人们可能认为除非将 y 重写为 x 的显式函数,否则无法找到导数。
隐函数求导可以直接从 x 和 y 之间的关系产生 ,结果允许包含两个变量。
被显示
一个单位圆立即绘制在方程旁边
该关系的定义直接包含了其图像是单位圆的命题。
演讲者从圆图过渡到陈述圆不是 x 的显式函数
同一方程与显式函数的概念形成对比,激发了为什么需要特殊方法的动机。
两个显式分支公式被写出
演讲者然后说他想改用隐函数求导
显式分支方法被呈现为隐函数求导旨在避免的诱人替代方案。
演讲者说隐函数求导利用了链式法则,实际上只是它的应用
视频将命名的方法与链式法则在隐式环境中的特定用途等同起来。
黑板从 进展到
在对两边求导后,应用和法则展开左边。
在展开的导数行之后写出了行
通过将右边评估为常数的导数来完成展开的方程。
解题示例和推导使用相同的显示方程序列
示例的解决路径依赖于将原始关系转化为求导方程的推导。
讲解者说关键在于只需应用链式法则,并重复这只是链式法则。
项被展开为 。
每当非 x 变量(如 y)出现在方程内部时,隐函数求导方法就依赖于链式法则。
带切线段的圆图伴随着代数过程。
讲解者指出 是任意点处切线的斜率。
隐式曲线 用于计算 ,这给出了圆上的切线斜率。
右侧列出了 y=√() 和 y=-√(),而主要推导保持在 。
片段没有执行这些分支的显式求导。
隐函数求导直接在关系式上工作,而显式分支显示了同一圆的替代求解形式。
步骤 被标记为“链式法则”,并用于隐函数求导推导中。
隐函数求导推导依赖于链式法则来对 关于 x 求导。
在得到 后,演讲者立即询问某点的切线斜率并代入该公式。
隐式找到的导数被应用于计算曲线上特定点的切线斜率。
演讲者定义了该方法并写下了标题“Implicit Differentiation”
演讲者说圆不是一个函数,并提到给定 x 有两个可能的 y 值
和 写在黑板上
作为第一行求导式写出
求导后的方程以 结尾
演讲者说常数的导数为零
演讲者反复说隐函数求导只是链式法则的应用
演讲者说他想找出单位圆上任意一点切线的斜率
在圆上绘制了一条黄色切线段
讲解者花费片段中间部分解释为什么出现 。
从 到 的完整板书序列。
讲解者说 是任意点处切线的斜率。
圆图上的黄色类似切线的线段。
讲解者说下一个任务是求解 ,但重排在此片段中未完成。
这里仅存在下一个代数步骤的设置。
片段展示了从 中完全代数隔离 的过程。
已覆盖 · 音频和黑板引入了 并将其图像识别为单位圆。
已覆盖 · 演讲者提出了切线斜率问题,并解释了圆不是 x 的显式函数。
已覆盖 · 写出了两个显式半圆分支并作为替代方法进行了讨论。
已覆盖 · 演讲者引入隐函数求导作为基于链式法则的解出 y 的替代方案。
已覆盖 · 写下了标题“Implicit Differentiation”,并将微分算子应用到两边。
已覆盖 · 左边使用和法则展开,右边简化为 0。
已覆盖 · 演讲者开始讨论第一项并提到幂法则,但在片段结束前未显示完成的评估。
已覆盖 · 单位圆隐函数求导的单一连续示例工作;未检测到无关的场景中断。
已覆盖 · 可以看到隐函数求导的黑板背景和链式法则设置。
已覆盖 · 展示了并叙述了 的代数隔离及化简为 -x/y 的过程。
已覆盖 · 演讲者解释了用 x 和 y 表示的导数的含义。
已覆盖 · 单位圆上的一个点被标记,切线斜率被评估为 -1。