Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Differentiation: Composite, Implicit, and Inverse Functions · ⁨Vi phân: Hàm hợp, hàm ẩn và hàm nghịch đảo⁩

AP Calculus BC · ⁨AP Giải tích BC⁩ · Topic 3 · ⁨Chủ đề 3⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
7:58

Quy tắc Chain (Chain Rule)

Hãy nghĩ về hai bánh răng ghép lại. Quay bánh đầu tiên, và nó truyền động cho bánh thứ hai. Nếu bánh thứ hai quay nhanh gấp ba lần bánh đầu, và bánh đầu quay…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

3.1

The Chain Rule · ⁨Quy tắc Chain (Lưới)⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Enduring Understanding (FUN-3): Recognizing opportunities to apply derivative rules can simplify differentiation.

Learning Objective FUN-3.C: Calculate derivatives of compositions of differentiable functions.

  • FUN-3.C.1 The chain rule provides a way to differentiate composite functions.
Tiếng Việt

Hiểu biết Cốt lõi (FUN-3): Nhận ra các cơ hội để áp dụng các quy tắc đạo hàm có thể giúp đơn giản hóa quá trình vi phân.

Mục tiêu học tập FUN-3.C: Tính đạo hàm của các hàm hợp giữa các hàm khả vi.

  • FUN-3.C.1 Quy tắc chuỗi cung cấp một cách để đạo hàm các hàm hợp.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English
The chain rule

Unit 2 differentiated single functions. Unit 3 differentiates functions built inside other functions. The chain rule 链式法则 differentiates a composite function 复合函数 $f\big(g(x)\big)$:

$$\frac{d}{dx}\,f\big(g(x)\big) = f'\big(g(x)\big)\cdot g'(x).$$
"Derivative of the outer function (leaving the inside alone), times the derivative of the inside." The inner derivative $g'(x)$ is the piece students forget, so always ask "what is the inside, and what is its derivative?" Example:
$$\frac{d}{dx}\sin(x^2) = \cos(x^2)\cdot 2x.$$

In Leibniz notation, with $y=f(u)$ and $u=g(x)$, the rule reads $\dfrac{dy}{dx}=\dfrac{dy}{du}\cdot\dfrac{du}{dx}$ – the intermediate $du$ appears to "cancel." Exam questions often give a table for $f$, $g$, $f'$, $g'$ and ask for $h'(a)$ where $h(x)=f\big(g(x)\big)$; evaluate $f'\big(g(a)\big)\cdot g'(a)$ by reading values.

Worked example. Differentiate $h(x)=(2x^2+1)^5$. The outer function is "(something)$^5$" and the inner is $2x^2+1$:

$$h'(x)=5(2x^2+1)^4\cdot 4x=20x(2x^2+1)^4.$$

Tiếng Việt
Con đường lên núi: hàm hợp bao嵌套 tốc độ thay đổi (quy tắc chuỗi)
Con đường lên núi: hàm hợp bao嵌套 tốc độ thay đổi (quy tắc chuỗi)
Quy tắc Chain

Đơn vị 2 đạo hàm các hàm đơn lẻ. Đơn vị 3 đạo hàm các hàm được xây dựng bên trong các hàm khác. Quy tắc Chain đạo hàm một hàm hợp $f\big(g(x)\big)$:

$$\frac{d}{dx}\,f\big(g(x)\big) = f'\big(g(x)\big)\cdot g'(x).$$
"Đạo hàm của hàm ngoài (giữ nguyên phần bên trong), nhân với đạo hàm của phần bên trong." Đạo hàm bên trong $g'(x)$ là phần mà học sinh hay quên, nên luôn hỏi "phần bên trong là gì, và đạo hàm của nó là gì?" Ví dụ:
$$\frac{d}{dx}\sin(x^2) = \cos(x^2)\cdot 2x.$$

Trong ký hiệu Leibniz, với $y=f(u)$ và $u=g(x)$, quy tắc đọc là $\dfrac{dy}{dx}=\dfrac{dy}{du}\cdot\dfrac{du}{dx}$ – phần trung gian $du$ dường như "triệt tiêu" nhau. Câu hỏi thi thường đưa bảng số liệu cho $f$, $g$, $f'$, $g'$ và yêu cầu tìm $h'(a)$ khi $h(x)=f\big(g(x)\big)$; hãy đánh giá $f'\big(g(a)\big)\cdot g'(a)$ bằng cách đọc giá trị.

Ví dụ đã giải. Vi phân $h(x)=(2x^2+1)^5$. Hàm bên ngoài là "(something)$^5$" và hàm bên trong là $2x^2+1$:

$$h'(x)=5(2x^2+1)^4\cdot 4x=20x(2x^2+1)^4.$$

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
chain rule/tʃeɪn ruːl/ quy tắc chuỗi
composite function/ˈkɒmpəzɪt ˈfʌŋkʃn/ hàm hợp
Implicit differentiation/ɪmˈplɪsɪt ˌdɪfəˌrenʃɪˈeɪʃn/ Vi phân ngầm
inverse function/ɪnˈvɜːs ˈfʌŋkʃn/ hàm ngược
reciprocal/rɪˈsɪprəkl/ nghịch đảo
inverse trigonometric functions/ɪnˈvɜːs ˌtrɪɡənəʊˈmetrɪk ˈfʌŋkʃnz/ hàm lượng giác ngược
second derivative/ˈsekənd dɪˈrɪvətɪv/ đạo hàm cấp hai
concavity/kənˈkævɪti/ độ cong
3.2

Implicit Differentiation · ⁨Đạo hàm ẩn⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Enduring Understanding (FUN-3): Recognizing opportunities to apply derivative rules can simplify differentiation.

Learning Objective FUN-3.D: Calculate derivatives of implicitly defined functions.

  • FUN-3.D.1 The chain rule is the basis for implicit differentiation.
Tiếng Việt

Hiểu biết Cốt lõi (FUN-3): Nhận ra các cơ hội để áp dụng các quy tắc đạo hàm có thể giúp đơn giản hóa quá trình vi phân.

Mục tiêu học tập FUN-3.D: Tính đạo hàm của các hàm được xác định ngầm.

  • FUN-3.D.1 Quy tắc chuỗi là cơ sở cho đạo hàm ẩn.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Some curves are defined implicitly – by an equation in $x$ and $y$ that is not solved for $y$, such as $x^2+y^2=25$. Implicit differentiation 隐函数求导 finds $\dfrac{dy}{dx}$ without solving for $y$ first. It is just the chain rule, treating $y$ as a function of $x$.

The method: differentiate both sides with respect to $x$; every time you differentiate a $y$-term, multiply by $\dfrac{dy}{dx}$ (the chain rule); then solve algebraically for $\dfrac{dy}{dx}$. For $x^2+y^2=25$:

$$2x + 2y\frac{dy}{dx}=0 \;\Longrightarrow\; \frac{dy}{dx} = -\frac{x}{y}.$$

Worked example. Find the tangent to $x^2+y^2=25$ at $(3,4)$. Here $\dfrac{dy}{dx}=-\dfrac{3}{4}$, so the tangent line is $y-4=-\tfrac{3}{4}(x-3)$ – perpendicular to the radius, as geometry predicts.

Exam skill – "Show that $\dfrac{dy}{dx}=\ldots$". This exact prompt appears most years (e.g. "Show that $\dfrac{dy}{dx}=\dfrac{2y}{y^2-2x}$"). Because the target is given, you must show every algebra step cleanly: differentiate both sides, use the product/chain rules on mixed $xy$ terms, collect all $\dfrac{dy}{dx}$ terms on one side, factor, and divide. A correct final line that skips the algebra earns little. Follow-up parts then ask for a tangent line, or where the tangent is horizontal ($\tfrac{dy}{dx}=0$, so the numerator is $0$) or vertical (the denominator is $0$).

Tiếng Việt

Một số đường cong được xác định ngầm – bởi một phương trình trong $x$ và $y$ không giải ra $y$, chẳng hạn như $x^2+y^2=25$. Vi phân ngầm tìm $\dfrac{dy}{dx}$ mà không cần giải trước cho $y$. Nó chỉ là quy tắc chuỗi, coi $y$ là hàm số của $x$.

Phương pháp: vi phân cả hai vế theo $x$; mỗi lần vi phân một số hạng chứa $y$, nhân với $\dfrac{dy}{dx}$ (quy tắc chuỗi); sau đó giải đại số để tìm $\dfrac{dy}{dx}$. Đối với $x^2+y^2=25$:

$$2x + 2y\frac{dy}{dx}=0 \;\Longrightarrow\; \frac{dy}{dx} = -\frac{x}{y}.$$

Ví dụ đã giải. Tìm tiếp tuyến với $x^2+y^2=25$ tại $(3,4)$. Tại đây $\dfrac{dy}{dx}=-\dfrac{3}{4}$, nên đường tiếp tuyến là $y-4=-\tfrac{3}{4}(x-3)$ – vuông góc với bán kính, đúng như dự đoán của hình học.

Vi phân ngầm cho ta tiếp tuyến của đường tròn, vuông góc với bán kính
Vi phân ngầm cho ta tiếp tuyến của đường tròn, vuông góc với bán kính

Kỹ năng làm bài thi – "Chứng minh rằng $\dfrac{dy}{dx}=\ldots$". Dạng câu hỏi này xuất hiện hầu hết các năm (ví dụ: "Chứng minh rằng $\dfrac{dy}{dx}=\dfrac{2y}{y^2-2x}$"). Vì kết quả cần chứng minh đã được cho, bạn phải thể hiện từng bước đại số rõ ràng: vi phân cả hai vế, áp dụng quy tắc tích/chuỗi cho các số hạng hỗn hợp $xy$, gom tất cả các số hạng $\dfrac{dy}{dx}$ về một vế, đặt nhân tử chung, và chia. Một dòng cuối cùng đúng nhưng bỏ qua các bước đại số sẽ bị trừ điểm nhiều. Các phần tiếp theo thường yêu cầu tìm tiếp tuyến, hoặc nơi tiếp tuyến nằm ngang ($\tfrac{dy}{dx}=0$, nên tử số bằng $0$) hoặc đứng (mẫu số bằng $0$).

3.3

Differentiating Inverse Functions · ⁨Vi phân Hàm Nghịch Đảo⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Enduring Understanding (FUN-3): Recognizing opportunities to apply derivative rules can simplify differentiation.

Learning Objective FUN-3.E: Calculate derivatives of inverse and inverse trigonometric functions.

  • FUN-3.E.1 The chain rule and definition of an inverse function can be used to find the derivative of an inverse function, provided the derivative exists.
Tiếng Việt

Hiểu biết Cốt lõi (FUN-3): Nhận ra các cơ hội để áp dụng các quy tắc đạo hàm có thể giúp đơn giản hóa quá trình vi phân.

Mục tiêu học tập FUN-3.E: Tính đạo hàm của các hàm nghịch đảo và hàm lượng giác nghịch đảo.

  • FUN-3.E.1 Quy tắc chuỗi và định nghĩa của hàm nghịch đảo có thể được sử dụng để tìm đạo hàm của hàm nghịch đảo, miễn là đạo hàm tồn tại.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

If $g$ is the inverse function 反函数 of $f$ (so $f(g(x))=x$), the chain rule links their derivatives:

$$g'(x) = \frac{1}{f'\big(g(x)\big)},\qquad\text{provided } f'\big(g(x)\big)\neq 0.$$
In words: the derivative of the inverse at a point is the reciprocal 倒数 of the derivative of the original function at the matching point. A common exam setup gives a table and a point $(a,b)$ on $f$ (so $(b,a)$ is on $g$), then asks for $g'(b)=\dfrac{1}{f'(a)}$.

Worked example. If $f(2)=5$ and $f'(2)=3$, and $g$ is the inverse of $f$, then $(5,2)$ lies on $g$ and $g'(5)=\dfrac{1}{f'(2)}=\dfrac{1}{3}$.

Tiếng Việt

Nếu $g$ là hàm nghịch đảo của $f$ (nên $f(g(x))=x$), quy tắc chuỗi liên hệ đạo hàm của chúng:

$$g'(x) = \frac{1}{f'\big(g(x)\big)},\qquad\text{provided } f'\big(g(x)\big)\neq 0.$$
Nói đơn giản: đạo hàm của hàm nghịch đảo tại một điểm là đảo ngược của đạo hàm của hàm gốc tại điểm tương ứng. Một dạng đề thi phổ biến cung cấp bảng giá trị và một điểm $(a,b)$ trên $f$ (nên $(b,a)$ nằm trên $g$), rồi yêu cầu tìm $g'(b)=\dfrac{1}{f'(a)}$.

Ví dụ đã giải. Nếu $f(2)=5$ và $f'(2)=3$, và $g$ là nghịch đảo của $f$, thì $(5,2)$ nằm trên $g$ và $g'(5)=\dfrac{1}{f'(2)}=\dfrac{1}{3}$.

Hàm nghịch đảo là ảnh phản chiếu của hàm số qua đường thẳng y = x
Hàm nghịch đảo là ảnh phản chiếu của hàm số qua đường thẳng y = x
Explore · ⁨Khám phá⁩

An exponential and its inverse the log · ⁨Một hàm mũ và nghịch đảo của nó là logarit⁩

y = a·e^(bx) + c

Inverse functions mirror across $y=x$ and their slopes are reciprocals. Where one is steep, its inverse is shallow. · ⁨Hàm nghịch đảo phản chiếu qua $y=x$ và độ dốc của chúng là nghịch đảo. Nơi nào một hàm dốc, thì hàm nghịch đảo của nó sẽ dẹt hơn.⁩

3.4

Differentiating Inverse Trigonometric Functions · ⁨Vi phân Hàm Lượng giác Nghịch Đảo⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Enduring Understanding (FUN-3): Recognizing opportunities to apply derivative rules can simplify differentiation.

Learning Objective FUN-3.E: Calculate derivatives of inverse and inverse trigonometric functions.

  • FUN-3.E.2 The chain rule applied with the definition of an inverse function, or the formula for the derivative of an inverse function, can be used to find the derivatives of inverse trigonometric functions.
Tiếng Việt

Hiểu biết Cốt lõi (FUN-3): Nhận ra các cơ hội để áp dụng các quy tắc đạo hàm có thể giúp đơn giản hóa quá trình vi phân.

Mục tiêu học tập FUN-3.E: Tính đạo hàm của các hàm nghịch đảo và hàm lượng giác nghịch đảo.

  • FUN-3.E.2 Quy tắc chuỗi áp dụng cùng với định nghĩa của hàm nghịch đảo, hoặc công thức đạo hàm của hàm nghịch đảo, có thể được sử dụng để tìm đạo hàm của các hàm lượng giác nghịch đảo.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

The same idea gives the derivatives of the inverse trigonometric functions 反三角函数. The three you should know:

$$\frac{d}{dx}\arcsin x = \frac{1}{\sqrt{1-x^2}}, \quad \frac{d}{dx}\arctan x = \frac{1}{1+x^2}, \quad \frac{d}{dx}\text{arcsec}\,x = \frac{1}{|x|\sqrt{x^2-1}}.$$
Combine these with the chain rule when the input is itself a function, e.g. $\dfrac{d}{dx}\arctan(3x)=\dfrac{3}{1+9x^2}$.

Tiếng Việt

Ý tưởng tương tự đưa ra đạo hàm của các hàm lượng giác nghịch đảo. Ba hàm bạn cần nhớ:

$$\frac{d}{dx}\arcsin x = \frac{1}{\sqrt{1-x^2}}, \quad \frac{d}{dx}\arctan x = \frac{1}{1+x^2}, \quad \frac{d}{dx}\text{arcsec}\,x = \frac{1}{|x|\sqrt{x^2-1}}.$$
Kết hợp các công thức này với quy tắc chuỗi khi đầu vào cũng là một hàm số, ví dụ: $\dfrac{d}{dx}\arctan(3x)=\dfrac{3}{1+9x^2}$.

3.5

Selecting Procedures for Calculating Derivatives · ⁨Chọn Thủ Tục Tính Đạo Hàm⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

This topic is intended to focus on the skill of selecting an appropriate procedure for calculating derivatives. Students should be given opportunities to practice when and how to apply all learning objectives relating to calculating derivatives.

Tiếng Việt

Chủ đề này nhằm tập trung vào kỹ năng lựa chọn thủ tục phù hợp để tính đạo hàm. Học sinh nên có cơ hội thực hành khi nào và làm thế nào để áp dụng tất cả các mục tiêu học tập liên quan đến việc tính đạo hàm.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

A skill topic: real derivatives mix several rules, so read the structure of the expression first, from the outside in.

  • Is it a sum? Differentiate term by term.
  • A product or quotient? Apply that rule, and expect to use the chain rule inside.
  • A composite (something inside something)? Chain rule.
  • Given implicitly? Implicit differentiation.

Name the outermost operation, apply its rule, and recurse inward. Neatness prevents the sign and bookkeeping errors that cost marks.

Tiếng Việt

Một kỹ năng quan trọng: đạo hàm thực tế kết hợp nhiều quy tắc, nên hãy đọc cấu trúc biểu thức trước, từ ngoài vào trong.

  • Là một tổng? Vi phân từng số hạng.
  • Là tích hay thương? Áp dụng quy tắc đó, và chuẩn bị dùng quy tắc chuỗi bên trong.
  • Là hợp thành (một cái gì đó nằm trong cái khác)? Quy tắc chuỗi.
  • Được xác định ngầm? Vi phân ngầm.

Xác định phép toán ngoài cùng, áp dụng quy tắc của nó, và lặp lại đi sâu hơn vào bên trong. Sự gọn gàng giúp tránh sai sót về dấu và ghi chép, những lỗi khiến bạn mất điểm.

3.6

Calculating Higher-Order Derivatives · ⁨Tính Đạo Hàm Bậc Cao⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Enduring Understanding (FUN-3): Recognizing opportunities to apply derivative rules can simplify differentiation.

Learning Objective FUN-3.F: Determine higher order derivatives of a function.

  • FUN-3.F.1 Differentiating $f'$ produces the second derivative $f''$, provided the derivative of $f'$ exists; repeating this process produces higher-order derivatives of $f$.
  • FUN-3.F.2 Higher-order derivatives are represented with a variety of notations. For $y = f(x)$, notations for the second derivative include $\dfrac{d^2 y}{dx^2}$, $f''(x)$, and $y''$. Higher-order derivatives can be denoted $\dfrac{d^n y}{dx^n}$ or $f^{(n)}(x)$.
Tiếng Việt

Hiểu biết Cốt lõi (FUN-3): Nhận ra các cơ hội để áp dụng các quy tắc đạo hàm có thể giúp đơn giản hóa quá trình vi phân.

Mục tiêu học tập FUN-3.F: Xác định đạo hàm bậc cao của một hàm.

  • FUN-3.F.1 Đạo hàm $f'$ tạo ra đạo hàm hai $f''$, miễn là đạo hàm của $f'$ tồn tại; lặp lại quá trình này sẽ tạo ra các đạo hàm bậc cao hơn của $f$.
  • FUN-3.F.2 Đạo hàm bậc cao được biểu diễn bằng nhiều ký hiệu khác nhau. Đối với $y = f(x)$, các ký hiệu cho đạo hàm hai bao gồm $\dfrac{d^2 y}{dx^2}$, $f''(x)$, và $y''$. Đạo hàm bậc cao có thể được ký hiệu là $\dfrac{d^n y}{dx^n}$ hoặc $f^{(n)}(x)$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Differentiating $f'$ produces the second derivative 二阶导数 $f''$; repeating gives higher-order derivatives. The notations:

$$f''(x)=\frac{d^2y}{dx^2}=y'', \qquad\text{and in general}\qquad f^{(n)}(x)=\frac{d^n y}{dx^n}.$$
The second derivative measures how the slope is changing; it drives concavity 凹凸性 and acceleration in later units. To find $f''$ implicitly, differentiate the expression for $\dfrac{dy}{dx}$ again (with the quotient and chain rules), then substitute $\dfrac{dy}{dx}$ back in.

Tiếng Việt

Vi phân $f'$ tạo ra đạo hàm bậc hai $f''$; lặp lại quá trình này để có đạo hàm bậc cao hơn. Các ký hiệu:

$$f''(x)=\frac{d^2y}{dx^2}=y'', \qquad\text{and in general}\qquad f^{(n)}(x)=\frac{d^n y}{dx^n}.$$
Đạo hàm bậc hai đo lường sự thay đổi của độ dốc; nó quyết định độ lồi/lõm và gia tốc trong các đơn vị sau. Để tìm $f''$ một cách ngầm, vi phân biểu thức của $\dfrac{dy}{dx}$ thêm lần nữa (với quy tắc thương và chuỗi), sau đó thế $\dfrac{dy}{dx}$ trở lại.

Explore · ⁨Khám phá⁩

The second derivative is the slope of the slope · ⁨Đạo hàm cấp hai là độ dốc của độ dốc⁩

y = ax³ + bx² + cx + d

Differentiating again gives $f''$, the rate the slope changes. Where the slope is increasing the curve bends upward. · ⁨Lấy đạo hàm lần nữa sẽ cho $f''$, tốc độ thay đổi của độ dốc. Nơi độ dốc đang tăng, đường cong cong lên.⁩

3.6

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English
  • Use the chain rule for composite functions — differentiate the outside, then multiply by the derivative of the inside (the most-forgotten factor).
  • For implicit differentiation, differentiate both sides with respect to $x$ and attach $\tfrac{dy}{dx}$ each time $y$ is differentiated, then solve.
  • Get the second derivative by differentiating twice (velocity → acceleration).
  • Combine rules carefully in layered expressions (chain inside product, etc.).
  • The inverse function's graph is the reflection in $y=x$; its slope is the reciprocal of the original's at the matching point.
Tiếng Việt
  • Dùng quy tắc chuỗi cho hàm hợp thành — vi phân phần ngoài, sau đó nhân với đạo hàm của phần bên trong (yếu tố dễ bị quên nhất).
  • Đối với vi phân ngầm, vi phân cả hai vế theo $x$ và gắn $\tfrac{dy}{dx}$ mỗi khi $y$ được vi phân, sau đó giải.
  • Lấy đạo hàm bậc hai bằng cách vi phân hai lần (vận tốc → gia tốc).
  • Kết hợp các quy tắc cẩn thận trong các biểu thức nhiều lớp (chuỗi bên trong tích, v.v.).
  • Đồ thị của hàm nghịch đảo là ảnh phản chiếu qua $y=x$; độ dốc của nó là đảo ngược của độ dốc hàm gốc tại điểm tương ứng.

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in AP Calculus BC · ⁨AP Giải tích BC⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong AP Calculus BC · ⁨AP Giải tích BC⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP