Loading [MathJax]/jax/output/SVG/jax.js
กฎลูกโซ่
(chain rule)

อนุพันธ์ของฟังก์ชันประกอบ (Derivatives of Composite Functions)

สูตรการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันประกอบนี้ เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า "กฎลูกโซ่ (chain rule)"

กฎลูกโซ่  ถ้า $f$ เป็นฟังก์ชันที่หาอนุพันธ์ได้ที่ $x$ และ $g$ เป็นฟังก์ชันที่หาอนุพันธ์ได้ที่ $f(x)$ แล้ว $g \circ f$ หาอนุพันธ์ได้ที่ $x$ และ 

$(g \circ f)'(x)=g'(f(x))f'(x)$

จากสูตร ถ้าให้ $u=f(x)$ และให้ $y=(g \circ f)(x)$

จะได้ $y=g(f(x))=g(u)$

นั่นคือ $\displaystyle \frac{dy}{dx}=g'(f(x))f'(x)=\frac{d}{du}g(u) \cdot \frac{d}{dx}(u)$

เพราะฉะนั้น สูตรกฎลูกโซ่สามารถเขียนในอีกรูปแบบหนึ่งได้ว่า

ถ้า $u=f(x), y=g(u)=g(f(x))$ และ $\displaystyle \frac{dy}{du}, \frac{du}{dx}$ หาค่าได้แล้ว $\displaystyle \frac{dy}{dx}=\frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx}$

ว่าด้วยเรื่องของสัญลักษณ์ $\displaystyle \frac{dy}{dx}$ นั้น หมายถึงการหาอนุพันธ์ของ $y$ เทียบกับ $x$ คือมอง $x$ เป็นตัวแปรนั่นเอง ดังนั้น $\displaystyle \frac{dy}{du}$ คือการหาอนุพันธ์ของ $y$ เมื่อมอง $u$ เป็นตัวแปร และ $\displaystyle \frac{du}{dx}$ คือการหาอนุพันธ์ของ $u$ เมื่อมอง $x$ เป็นตัวแปร

 

ตัวอย่างการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันประกอบ

ตัวอย่างที่ 1

กำหนดให้ $y=(2x+1)^3$ จงหาอนุพันธ์ของ $y$

ให้ $u=2x+1$ จะได้ $y=u^3$

y=dydududx=ddu(u3)ddx(2x+1)=(3u2)(2)=6u2

จะได้ $y'=6u^2=6(2x+1)^2$ 

$y'=6(2x+1)^2$

 

การใช้กฎลูกโซ่นั้น สามารถมองให้ง่ายขึ้นโดยการ "ดิฟไส้" เช่นในตัวอย่างที่ 1 จาก $y=(2x+1)^3$ หากเรามองให้ $2x+1$ เป็นไส้ วิธีการหาอนุพันธ์ในข้อนี้คือให้หาอนุพันธ์โดยมองภาพรวมใหญ่ๆ ให้ $2x+1$ คือตัวแปรตัวหนึ่ง เราจะหาอนุพันธ์ได้เป็น $3(2x+1)^2$ แล้วให้ "ดิฟไส้" ก็คือหาอนุพันธ์ของ $2x+1$ อีกครั้ง จะได้ $3(2x+1)^2(2)=6(2x+1)^2$


 

ตัวอย่างที่ 2

กำหนดให้ $y=(1-3x^2)^5$ จงหาอนุพันธ์ของ $y$

เรามอง $1-3x^2$ เป็นไส้ จะได้

y=5(13x2)4(6x)ดิฟไส้=30x(13x2)4

$y'=-30x(1-3x^2)^4$ 


 

ตัวอย่างที่ 3

กำหนด $f(x)=\sqrt{x^2+3x-1}$ จงหา $f'(2)$

$\displaystyle f(x)=\sqrt{x^2+3x-1}=(x^2+3x-1)^{\frac{1}{2}}$

จะได้

f(x)=12(x2+3x1)12(2x+3)ดิฟไส้=2x+32x2+3x1

ดังนั้น

f(2)=2(2)+3222+3(2)1=729=72(3)=76

$\displaystyle f'(2)=\frac{7}{6}$ 


 

ตัวอย่างที่ 4

กำหนดฟังก์ชัน $\displaystyle s(t)=\frac{1}{(2t^2-1)^3}$ จงหา $s'(-1)$

ในข้อนี้ เราจะหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน $s$ เทียบกับ $t$ นั่นคือมอง $t$ เป็นตัวแปร

$\displaystyle s(t)=\frac{1}{(2t^2-1)^3}=(2t^2-1)^{-3}$

จะได้

s(t)=3(2t21)4(4t)=12t(2t21)4

ดังนั้น

s(1)=12(1)(2(1)21)4=12

$s'(-1)=12$ 

 

ตัวอย่างการใช้กฎลูกโซ่รวมกับสูตรผลคูณและสูตรผลหาร

ตัวอย่างที่ 6

กำหนด $y=(x-3)^3(2x+1)$ จงหาอนุพันธ์ของ $y$

 ข้อนี้ $y$ อยู่ในรูปของผลคูณของ $(x-3)^3$ และ $2x+1$ ดังนั้นจึงต้องใช้สูตรผลคูณก่อน

y=(x3)3ddx(2x+1)+(2x+1)ddx(x3)3ฟังก์ชันประกอบ=(x3)3(2)+(2x+1)(3)(x3)2(1)=2(x3)3+(6x+3)(x3)2=(x3)2(2x6+6x+3)=(x3)2(8x3)

$y'=(x-3)^2(8x-3)$ 


 

ตัวอย่างที่ 7

 กำหนด $\displaystyle f(x)=\left(\frac{2x+1}{1-2x}\right)^3$ จงหา $f'(1)$

ข้อนี้เราสามารถมอง $\displaystyle \frac{2x+1}{1-2x}$ เป็น "ไส้" โดยที่อยู่ในรูปของผลหาร

จะได้

$\displaystyle f'(x) = 3\left(\frac{2x+1}{1-2x}\right)^2\underset{\text{ดิฟไส้}}{\underbrace{\frac{d}{dx}\left(\frac{2x+1}{1-2x}\right)}}$               $\ldots (1)$

ดิฟไส้ ต้องใช้สูตรผลหาร

จะได้

ddx(2x+112x)=(12x)(2)(2x+1)(2)(12x)2=24x+4x+2(12x)2=4(12x)2

แทนใน $(1)$ จะได้

$\displaystyle f'(x) = 3\left(\frac{2x+1}{1-2x}\right)^2 \cdot \frac{4}{(1-2x)^2}$

ดังนั้น

f(1)=3(2(1)+112(1))24(12(1))2=3(31)24(1)2=3(9)(4)=108

$f'(1)=108$ 

 

ตัวอย่างการใช้กฎลูกโซ่เมื่อทราบค่าของอนุพันธ์ของบางฟังก์ชัน

ตัวอย่างที่ 8

กำหนดให้ $F(x)=f(g(x))$ และ $g(2)=4, g'(2)=5, f'(4)=9$ จงหา $F'(2)$

$F'(x)=f'(g(x))g'(x)$

จะได้

F(2)=f(g(2))g(2)=f(4)(5)=(9)(5)=45

$F'(2)=45$ 

 

คำคล้าย : กฎลูกโซ่
Under Growing
"คลังความรู้" กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา พี่ๆ กำลังทยอยเพิ่มบทความและปรับปรุงรูปแบบให้อ่านง่าย ใช้ทบทวนความรู้ได้จริง รีเควสหัวข้อ หรือมีข้อเสนอแนะ ทวีตมาคุยกับพี่ๆ ได้เลยจ้า
คอร์สแนะนำ
หนังสือแนะนำ