💡 14/60 工程中最常見函數的微分直覺整理—— 看到函數,就能預測系統反應


導讀:工程師不會背一堆導數表

真正的工程師,很少去背:

👉 d(x³)/dx = 3x²

而是知道:

👉 這是多項式 → 越跑越快

👉 這是指數 → 會爆

👉 這是對數 → 很慢

👉 這是三角 → 震盪

微分的價值在於:

👉 看趨勢


一、多項式函數

f(x) = xⁿ

微分:

f′(x) = n·xⁿ⁻¹

工程直覺:

• n 越大 → 成長越快

• 高次項會主導行為

用途:

👉 彈性、力、功率曲線


二、指數函數

f(x) = eˣ

微分:

f′(x) = eˣ

工程直覺:

👉 自己放大自己

👉 最危險的一型

用途:

👉 熱失控、回授、增長模型


三、對數函數

f(x) = ln x

微分:

f′(x) = 1/x

工程直覺:

👉 x 小 → 變很快

👉 x 大 → 變很慢

用途:

👉 dB、壓縮、資訊量


四、三角函數

sin x、cos x

微分:

(sin x)′ = cos x

(cos x)′ = −sin x

工程直覺:

👉 互相轉換

👉 永遠震盪

用途:

👉 AC、振動、波形


五、倒數型函數

f(x) = 1/x

微分:

f′(x) = −1/x²

工程直覺:

👉 接近 0 → 爆炸

用途:

👉 阻抗、場強


六、平方根函數

f(x) = √x

微分:

f′(x) = 1/(2√x)

工程直覺:

👉 x 小 → 斜率大


七、工程版一句話總結

看到函數,就要想到它的「脾氣」。


八、本單元你應該建立的直覺

✔ 多項式:看次方

✔ 指數:警戒

✔ 對數:慢

✔ 三角:震盪

✔ 分母:接近 0 很危險


🔜 下一單元預告

🏔️ 15/60 微分如何幫助我們找出最大值與最小值?

 

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