อนุพันธ์

ไฟล์:Tangent to a curve.svg|thumb|กราฟของฟังก์ชันแสดงด้วยเส้นสีดำ และเส้นสัมผัสแสดงด้วยเส้นสีแดง ความชันของเส้นสัมผัสมีค่าเท่ากับอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่จุดสีแดง
ในวิชาคณิตศาสตร์ อนุพันธ์ (derivatives) ของฟังก์ชันของตัวแปรจริง เป็นการวัดการเปลี่ยนแปลงของค่าของฟังก์ชันเทียบกับการเปลี่ยนแปลงของอาร์กิวเมนต์ (ค่าที่ป้อนเข้าหรือตัวแปรต้น) อนุพันธ์เป็นเครื่องมือพื้นฐานของแคลคูลัส ตัวอย่างเช่น อนุพันธ์ของตำแหน่งของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับเวลา คือ ความเร็วของวัตถุนั้น ซึ่งเป็นการวัดว่าตำแหน่งของวัตถุมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเพียงใดเมื่อเวลาผ่านไป
อนุพันธ์ของฟังก์ชันตัวแปรเดียวที่ตัวแปรต้นใด ๆ คือความชันของเส้นสัมผัส (tangent) ที่สัมผัสกับกราฟของฟังก์ชันที่จุดนั้น เส้นสัมผัสคือการประมาณเชิงเส้นของฟังก์ชันที่ใกล้เคียงที่สุด (best linear approximation) กับค่าตัวแปรต้นนั้น ด้วยเหตุนี้ อนุพันธ์มักอธิบายได้ว่าเป็น "อัตราการเปลี่ยนแปลงขณะใดขณะหนึ่ง" ซึ่งก็คืออัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงขณะใดขณะหนึ่งของตัวแปรตามต่อตัวแปรต้นหรือตัวแปรอิสระ
กระบวนการหาอนุพันธ์เรียกว่า การหาอนุพันธ์ (differentiation หรือ การดิฟเฟอเรนชิเอต) ส่วนกระบวนการที่กลับกันเรียกว่า การหาปฏิยานุพันธ์ (antidifferentiation) ทฤษฎีบทมูลฐานของแคลคูลัสกล่าวว่าการหาปฏิยานุพันธ์เหมือนกันกับการหาปริพันธ์ (integration หรือ การอินทิเกรต) การหาอนุพันธ์และการหาปริพันธ์เป็นตัวดำเนินการพื้นฐานในแคลคูลัสตัวแปรเดียวgroup=เชิงอรรถ
อนุพันธ์ของฟังก์ชันเป็นมโนทัศน์ (concept) หนึ่งในสองมโนทัศน์หลักของแคลคูลัส (อีกมโนทัศน์หนึ่งคือปฏิยานุพันธ์ ซึ่งคือตัวผกผันของอนุพันธ์)

**นิยาม**

**โดยใช้ลิมิต**
ฟังก์ชัน  ของตัวแปรจริงจะหาอนุพันธ์ได้ที่จุด  ในโดเมนของฟังก์ชัน ถ้าโดเมนมีสับเซตเป็นช่วงเปิดที่มี  เป็นสมาชิก และลิมิต
หาค่าได้ หรืออีกนัยหนึ่ง สำหรับทุกจำนวนจริงบวก  จะมีจำนวนจริงบวก  ที่ทำให้ ทุกจำนวนจริง  ที่  และ   แล้วจะได้ว่า  หาค่าได้และอสมการด้านล่างนี้เป็นจริง 
โดยเส้นแนวตั้งในสมการข้างต้นแทนฟังก์ชันค่าสัมบูรณ์ นี่เป็นตัวอย่างหนึ่งของนิยาม (ε, δ) ของลิมิตp=83
ถ้าฟังก์ชัน  หาอนุพันธ์ได้ที่  นั่นคือถ้าลิมิต  จากข้างต้นหาค่าได้ แล้วลิมิตนี้เรียกว่าอนุพันธ์ของ  ที่   การเขียนอนุพันธ์เขียนได้หลายแบบ2p= 234 อนุพันธ์ของ  ที่  สามารถเขียนเป็น  อ่านว่า " ไพรม์ของ " หรือเขียนเป็น  อ่านว่า "อนุพันธ์ของ  เทียบ  ที่ " หรือ "ดีเอฟบายดีเอ็กซ์ที่เอ" ดู สัญกรณ์ ข้างล่าง
ตัวอย่าง ให้  เป็นฟังก์ชันกำลังสอง  แล้วผลหารในนิยามของอนุพันธ์คือpp=77–80
การหารในขั้นตอนสุดท้ายถูกต้องก็ต่อเมื่อ  ยิ่ง h เข้าใกล้  มากเท่าไร ค่าของผลหารก็จะเข้าใกล้  มากเท่านั้น พบว่าลิมิตหาค่าได้ และสำหรับทุก  ลิมิตจะมีค่าเป็น  ดังนั้นอนุพันธ์ของฟังก์ชันกำลังสองคือ 

**โดยใช้กณิกนันต์**
อีกวิธีคิดหนึ่งของอนุพันธ์  คือเป็นอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงกณิกนันต์ของฟังก์ชัน  ต่อการเปลี่ยนแปลงกณิกนันต์ของฟังก์ชัน pp=84–85  การทำให้แนวคิดนี้รัดกุม จะต้องมีระบบกฎเกณฑ์ในการจัดการกับกณิกนันต์pp=902–904 ระบบจำนวนไฮเพอร์เรียลสามารถจัดการกับปริมาณอนันต์และกณิกนันต์ได้ ไฮเพอร์เรียลเป็นส่วนขยายของจำนวนจริงที่มีจำนวนที่มากกว่าทุกสิ่งในรูป  สำหรับทุกพจน์จำกัด  จำนวนดังกล่าวเป็นอนันต์ และส่วนกลับของมันเป็นกณิกนันต์ การประยุกต์ใช้ของจำนวนไฮเพอร์เรียลในรากฐานแคลคูลัสเรียกว่า การวิเคราะห์ที่ไม่มาตรฐาน  เป็นการเปิดช่องให้นิยามแนวคิดพื้นฐานของแคลคูลัส เช่นอนุพันธ์ และปริพันธ์ ในรูปของกณิกนันต์ ให้ความหมายที่รัดกุมกับ  ในสัญกรณ์ของไลบ์นิซ ดังนั้นอนุพันธ์ของ  จะกลายเป็น
สำหรับทุกกณิกนันต์  เมื่อ  หมายถึงฟังก์ชันส่วนมาตรฐาน ซึ่งปัดทุกไฮเพอร์เรียลจำกัดเป็นจำนวนจริงที่ใกล์ที่สุด  เอาฟังก์ชันกำลังสอง  เป็นตัวอย่างอีกครั้ง

**การหาอนุพันธ์และอนุพันธ์**
การหาอนุพันธ์ เป็นการคำนวณเพื่อที่จะได้มาซึ่งอนุพันธ์ อนุพันธ์ของฟังก์ชัน 1=y = f(x) ของตัวแปร x คืออัตราที่ค่า y ของฟังก์ชันเปลี่ยนแปลงไปต่อการเปลี่ยนแปลงของตัวแปร x เรียกว่า อนุพันธ์ของ f เทียบกับ x ถ้า x และ y เป็นจำนวนจริง และถ้ากราฟของฟังก์ชัน f ลงจุดเทียบกับ x อนุพันธ์ก็คือความชันของเส้นกราฟในแต่ละจุด
ความชันของฟังก์ชันเชิงเส้น: 
กรณีที่ง่ายที่สุด นอกเหนือจากกรณีของฟังก์ชันคงตัว คือเมื่อ y เป็นฟังก์ชันเชิงเส้นของ x ซึ่งหมายถึงกราฟของ y จะเป็นเส้นตรง ในกรณีนี้  สำหรับจำนวนจริง m และ b และความชัน m ซึ่งกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงของ y หารด้วยการเปลี่ยนแปลงของ x ดังสมการ

เมื่อสัญลักษณ์ Δ (เดลตา) แทนคำว่า "การเปลี่ยนแปลง" สูตรนี้เป็นจริง เพราะว่า

เพราะฉะนั้น จะได้

ทำให้ได้

ซึ่ง m เป็นค่าที่ถูกต้องของความชันของเส้นกราฟ ถ้าฟังก์ชัน f ไม่เป็นฟังก์ชันเชิงเส้น (กล่าวคือ กราฟของมันไม่เป็นเส้นตรง) แล้วการเปลี่ยนแปลงของ y หารด้วยการเปลี่ยนแปลงของ x จะมีค่าแตกต่างกันออกไป การหาอนุพันธ์จึงเป็นวิธีการที่จะหาค่าที่ถูกต้องของอัตราการเปลี่ยนแปลงที่ค่าตัวแปรต้น x ใด ๆ
แนวคิดนี้ ซึ่งแสดงดังรูปที่ 1 ถึงรูปที่ 3 คือการคำนวณอัตราการเปลี่ยนแปลงจากค่าลิมิตของอัตราส่วนของผลต่าง Δy / Δx เมื่อ Δx เข้าใกล้ค่าที่น้อยมาก

**สัญกรณ์**
มีสัญกรณ์สำหรับอนุพันธ์สองแบบที่ใช้กันโดยทั่วไป แบบหนึ่งมาจากไลบ์นิซ และอีกแบบหนึ่งมาจากลากรางจ์ อนุพันธ์อีกแบบหนึ่งซึ่งคิดขึ้นโดยนิวตันมีใช้บ้างในสาขาฟิสิกส์
ในสัญกรณ์ของไลบ์นิซ การเปลี่ยนแปลงที่น้อยมากของ x แสดงได้เป็น dx และอนุพันธ์ของ y เทียบกับ x เขียนได้ดังนี้
 
แสดงถึงอัตราส่วนของปริมาณที่น้อยมากสองปริมาณ (ข้างบนอ่านว่า "อนุพันธ์ของ y เทียบกับ x" หรือ "d y บาย d x" รูปแบบ "d y d x" นี้ใช้กันในการสนทนาอย่างบ่อยครั้ง แต่มันอาจทำให้สับสนได้)
ส่วนสัญกรณ์ของลากรางจ์ อนุพันธ์ของฟังก์ชัน f(x) เทียบกับ x แสดงได้เป็น  (อ่านว่า "f ไพรม์ของ of x") หรือ  (อ่านว่า "f ไพรม์ x ของ x")
และในสัญกรณ์ของนิวตัน อนุพันธ์ของฟังก์ชันเขียนแทนด้วยจุดบนตัวแปรตาม นั่นคือ ถ้า y เป็นฟังก์ชันของ t แล้วอนุพันธ์ของ y เทียบกับ t จะเขียนแทนด้วย  ในขณะที่อนุพันธ์อันดับที่สูงขึ้นจะเพิ่มจำนวนจุด เช่น  สัญกรณ์นี้นิยมใช้สำหรับตัวแปรตามที่ขึ้นกับเวลา

**อัตราส่วนเชิงผลต่างของนิวตัน**
เส้นตัดเข้าใกล้เส้นสัมผัสเมื่อ 
อนุพันธ์ของฟังก์ชัน f ที่ x ในเชิงเรขาคณิต คือ ความชันของเส้นสัมผัสของกราฟ f ที่ x เราไม่สามารถหาความชันของเส้นสัมผัสจากฟังก์ชันที่กำหนดให้โดยตรงได้ เพราะว่าเรารู้เพียงจุดบนเส้นสัมผัส ซึ่งก็คือ (x, f (x)) เท่านั้น ในทางอื่น เราจะประมาณความชันของเส้นสัมผัสด้วยเส้นตัด (secant line) หลาย ๆ เส้น ที่มีจุดตัดทั้ง 2 จุดอยู่ห่างกันเป็นระยะทางสั้น ๆ เมื่อหาลิมิตของความชันของเส้นตัดที่จุดตัดอยู่ใกล้กันมาก ๆ เราจะได้ความชันของเส้นสัมผัส ดังนั้น อาจนิยามอนุพันธ์ว่าคือ ลิมิตของความชันของเส้นตัดที่เข้าใกล้เส้นสัมผัส
เพื่อหาความชันของเส้นตัดที่จุดตัดอยู่ใกล้กันมาก ๆ ให้ h เป็นจำนวนที่มีค่าน้อย ๆ h จะแทนการเปลี่ยนแปลงน้อย ๆ ใน x ซึ่งจะเป็นจำนวนบวกหรือลบก็ได้ ดังนั้น ความชันของเส้นที่ลากผ่านจุด (x,f (x) ) และ (x+h,f (x+h) ) คือ

ซึ่งนิพจน์นี้ก็คือ อัตราส่วนเชิงผลต่างของนิวตัน (Newton's difference quotient) อนุพันธ์ของ f ที่ x คือ ลิมิตของค่าของผลหารเชิงผลต่าง ของเส้นตัดที่เข้าใกล้กันมาก ๆ จนเป็นเส้นสัมผัส:


**ตัวอย่าง**
ฟังก์ชันกำลังสอง
ฟังก์ชันกำลังสอง  หาอนุพันธ์ได้ที่  และอนุพันธ์ของมันที่ตำแหน่งนั้นเท่ากับ 6 ผลลัพธ์นี้มาจากการคำนวณลิมิตของอัตราส่วนของผลต่างของ f(3) เมื่อ h เข้าใกล้ศูนย์:

นิพจน์สุดท้ายแสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนของผลต่างเท่ากับ 6 + h เมื่อ h ≠ 0 และไม่นิยามเมื่อ  เนื่องจากนิยามของอัตราส่วนของผลต่าง อย่างไรก็ตาม นิยามของลิมิตกล่าวว่าอัตราส่วนของผลต่างไม่จำเป็นต้องนิยามเมื่อ  ลิมิตก็คือผลลัพธ์จากการให้ h เข้าสู่ศูนย์ ซึ่งหมายถึงแนวโน้มของค่า 6 + h เมื่อ h มีค่าน้อยลงมาก ๆ

ดังนั้น ความชันของกราฟของฟังก์ชันกำลังสองที่จุด (3, 9) คือ 6 และอนุพันธ์ของมันที่  คือ 
ต่อไปนี้เป็นการคำนวณในทำนองเดียวกันในกรณีทั่วไป ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอนุพันธ์ของฟังก์ชันกำลังสองที่  คือ :


**ความต่อเนื่องและการหาอนุพันธ์ได้**
ถ้า f เป็นฟังก์ชันที่หาอนุพันธ์ ณ a ได้ f จะต้องต่อเนื่องที่ a เสมอ ถ้า f ไม่ต่อเนื่องที่ a จะหาอนุพันธ์ไม่ได้ ตัวอย่างเช่น เลือกจุด a และให้ f เป็นฟังก์ชันขั้นบันไดที่มีค่า 1 สำหรับ x ทั้งหมดที่น้อยกว่า a และมีค่า 10 สำหรับ x ทั้งหมดที่มากกว่าหรือเท่ากับ a แล้ว f ไม่สามารถมีอนุพันธ์ได้ที่ a โดยหาก h เป็นค่าลบ a + h จะอยู่ที่ส่วนล่างของขั้นบันได ดังนั้นเส้นตัดจาก a ถึง a + h นั้นสูงชันมากและเมื่อ h มีแนวโน้มเป็นศูนย์ความชันจะไม่มีที่สิ้นสุด หาก h เป็นค่าบวก a + h จะอยู่บนส่วนสูงของขั้นบันได ดังนั้นเส้นตัดจาก a ถึง a + h มีความชันเป็นศูนย์ ดังนั้นเส้นตัดจึงไม่ได้เข้าใกล้ความชันเดียว และลิมิตของอัตราส่วนของผลต่างจึงไม่สามารถหาได้
อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าฟังก์ชันจะต่อเนื่อง ณ จุดหนึ่ง ก็ยังอาจไม่สามารถหาอนุพันธ์ได้ ตัวอย่างเช่นฟังก์ชันค่าสัมบูรณ์ f(x) = |x| ต่อเนื่องที่ x = 0 แต่ไม่สามารถหาอนุพันธ์ได้ หาก h เป็นค่าบวกความชันของเส้นตัดจาก 0 ถึง h จะเท่ากับ 1 ในขณะที่ถ้า h เป็นลบความชันของเส้นตัดจาก 0 ถึง h จะเป็น -1 จุดที่หาอนุพันธ์ไม่ได้นี้สามารถเห็นได้ชัดเจนว่าเป็นมุมในกราฟที่ x = 0 แต่แม้ฟังก์ชันที่กราฟไม่หักมุมก็ยังอาจจะไม่สามารถหาอนุพันธ์ได้ ณ จุดที่ความชันเป็นแนวตั้ง: ตัวอย่างเช่นฟังก์ชันที่กำหนดโดย f(x) = x1/3 ไม่สามารถหาอนุพันธ์ได้ที่ x = 0
สรุปว่า ฟังก์ชันที่มีอนุพันธ์นั้นต่อเนื่อง แต่มีฟังก์ชันต่อเนื่องที่ไม่มีอนุพันธ์
ฟังก์ชันส่วนใหญ่ที่พบในทางปฏิบัติมีอนุพันธ์ทุกจุดหรือเกือบทุกจุด เพราะเหตุนี้ ในช่วงแรกของประวัติศาสตร์ของแคลคูลัส นักคณิตศาสตร์หลายคนสันนิษฐานว่าฟังก์ชันต่อเนื่องมีอนุพันธ์ที่จุดส่วนใหญ่ ซึ่งภายใต้เงื่อนไขที่ไม่รุนแรงมาก เช่นถ้าฟังก์ชันเป็นฟังก์ชันโมโนโทนหรือฟังก์ชันลิปชิตส์ สิ่งนี้จะเป็นจริง อย่างไรก็ตามในปี 1872 ไวเออร์ชตราส พบตัวอย่างแรกของฟังก์ชันที่ต่อเนื่องได้ทุกที่ แต่ไม่สามารถหาอนุพันธ์ได้ที่ไหน ตัวอย่างนี้เรียกว่าฟังก์ชันไวเออร์ชตราส ในปี 1931 สเตฟาน บานาค พิสูจน์ว่าเซตของฟังก์ชันที่มีอนุพันธ์ในบางจุดเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของฟังก์ชันต่อเนื่องทั้งหมด หมายความว่าการสุ่มฟังก์ชันต่อเนื่องใด ๆ แทบไม่มีโอกาสเลยที่จะหาอนุพันธ์ได้แม้จุดเดียว

**อนุพันธ์ในฐานะฟังก์ชัน**
ถ้าฟังก์ชัน f สามารถหาค่าอนุพันธ์ได้ในทุกจุดในโดเมนของมัน เราสามารถนิยามฟังก์ชันที่พาค่า x ทุกค่าในโดเมนนั้นไปหาค่าของอนุพันธ์ของ f ที่ x ได้ ฟังก์ชันนี้เขียนแทนด้วย f และเรียกว่า ฟังก์ชันอนุพันธ์ ของ f 
ในกรณีที่ f ไม่สามารถหาอนุพันธ์ได้ครบทุกจุดในโดเมน ฟังก์ชันที่มีค่าเท่ากับอนุพันธ์นี้สำหรับจุดที่หาได้ และไม่นิยามสำหรับจุดอื่น ๆ ก็สามารถเรียกว่าอนุพันธ์ของ f ได้เช่นกัน ซึ่งอนุพันธ์นี้ยังคงเป็นฟีงก์ชัน แต่มีโดเมนเล็กกว่า f
จากมุมมองนี้ เราสามารถมองการหาอนุพันธ์เป็นฟังก์ชันของฟังก์ชัน นั่นคือ อนุพันธ์เป็นตัวดำเนินการที่มีโดเมนเป็นเซตของฟังก์ชันทุกฟังก์ชันที่หาอนุพันธ์ได้ทุกจุดบนโดเมนของตัวมันเอง และมีเรนจ์เป็นเซตของฟังก์ชัน หากเราแทนตัวดำเนินการนี้ด้วย D แล้วจะได้ D(f) = f เนื่องจาก D(f) เป็นฟังก์ชัน สามารถหาค่าที่จด a ใด ๆ ได้ว่า D(f)(a) = f'(a)แสดงความชันในแต่ละจุดของฟังก์ชัน  ซึ่งจะสังเกตเห็นได้ว่าเส้นที่แสดงความชันที่จุดใดๆจะสัมผัส (tangent) กับกราฟของฟังก์ชันที่จุดนั้นๆ ความชันในที่นี้ก็คืออนุพันธ์ของฟังก์ชันนั้นเอง หมายเหตุ สีเขียว คือ ความชันเป็นบวก สีแดง คือ ความชันเป็นลบ สีดำ คือ ความชันเป็นศูนย์

**อนุพันธ์อันดับสูง**
หาก f เป็นฟังก์ชันที่หาอนุพันธ์ได้ โดย f เป็นอนุพันธ์ของ f แล้วอนุพันธ์ของ f อีกทีหนึ่ง (ถ้าอนุพันธ์นี้หาได้) เขียนแทนด้วย f และเรียกว่า อนุพันธ์อันดับสอง ของ f ในทำนองเดียวกัน อนุพันธ์ของ f (ถ้าหาได้) เขียนแทนด้วย f และเรียกว่า อนุพันธ์อันดับสาม ของ f  เมื่อทำเช่นนี้ซ้ำไปเรื่อย ๆ เราก็จะได้นิยามของ อนุพันธ์อันดับที่ n ว่าเป็นอนุพันธ์ของอนุพันธ์อันดับที่ n - 1 อนุพันธ์อันดับตั้งแต่สองขึ้นไปนี้โดยรวมเรียกว่า อนุพันธ์อันดับสูง (higher-order derivatives)
อนุพันธ์อันดับสูงมีนัยสำคัญในวิชาฟิสิกส์ กล่าวคือ ถ้า x(t) แสดงตำแหน่งของวัตถุที่เวลา t แล้วอนุพันธ์อันดับหนึ่งของ x แสดงความเร็วของวัตถุ และอันดับสองแสดงความเร่ง
ฟังก์ชันที่มีอนุพันธ์ไม่จำเป็นต้องมีอนุพันธ์อันดับสูงกว่านั้น เช่น หาก
แล้วจะสามารถพิสูจน์ได้ว่า f หาอนุพันธ์ได้เท่ากับ
เท่ากับสองเท่าของฟังก์ชันค่าสัมบูรณ์ ซึ่งไม่มีอนุพันธ์ที่ x = 0 ดังนั้น f ไม่มีอนุพันธ์อันดับสองที่ค่า x นี้
ในทำนองเดียวกัน ฟังก์ชันสามารถมีอนุพันธ์ขึ้นไปถึงอันดับที่ k แต่ไม่มีอนุพันธ์อันดับที่ k + 1 ซึ่งเรียกว่าฟังก์ชันที่หาอนุพันธ์ได้ k ครั้ง และถ้าอนุพันธ์อันดับที่ k นี้ต่อเนื่องด้วย จะเรียกฟังก์ชันนั้นว่าอยู่ในคลาส Ck ฟังก์์ชันที่หาอนุพันธ์ได้เรื่อย ๆ โดยไม่จำกัดครั้งเรียกว่า ฟังก์ชันปรับเรียบ (smooth function)
ฟังก์ชันพหุนามทุกฟังก์ชันสามารถหาอนุพันธ์ได้ไม่จำกัดครั้ง โดยถ้าพหุนามดีกรี n ถูกหาอนุพันธ์ n ครั้งจะได้ฟังก์ชันค่าคงที่เสมอ และอนุพันธ์อันดับถัดจากนั้นก็จะเป็นศูนย์ทุกอันดับ ดังนั้นฟังก์ชันพหุนามทุกฟังก์ชันเป็นฟังก์ชันปรับเรียบ

**จุดเปลี่ยนเว้า**
จุดที่อนุพันธ์อันดับสองของฟังก์ชันเปลี่ยนเครื่องหมาย (จากจำนวนจริงลบเป็นจำนวนจริงบวก หรือในทางกลับกัน) เรียกว่า จุดเปลี่ยนเว้า ที่จุดเปลี่ยนเว้า อนุพันธ์อันดับสองอาจเป็นศูนย์ ดังในกรณีที่จุดเปลี่ยนเว้าที่  ของฟังก์ชัน  หรืออนุพันธ์อันดับสองอาจหาค่าไม่ได้ ดังในกรณีที่จุดเปลี่ยนเว้าที่  ของฟังก์ชัน  ฟังก์ชันจะเปลี่ยนจากฟังก์ชันเว้าไปเป็นฟังก์ชันนูนหรือในทางกลับกันที่จุดเปลี่ยนเว้า

**รายละเอียดสัญกรณ์**

**สัญกรณ์ของไลบ์นิซ**
สัญลักษณ์ dx, dy และ dx/dy เสนอโดยกอทท์ฟรีด วิลเฮล์ม ไลบ์นิซ ใน ค.ศ. 1675 สัญลักษณ์นี้ใช้กันอย่างทั่วไปเมื่อสมการ 1=y = f(x) ซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันระหว่างตัวแปรต้นและตัวแปรตาม อนุพันธ์อันดับหนึ่งเขียนได้ดังนี้
 
อนุพันธ์อันดับสูงจะแสดงโดยใช้สัญลักษณ์
 
สำหรับอนุพันธ์อันดับที่ n ของ 1=y = f(x) (เทียบกับ x) ข้างบนเป็นสัญลักษณ์ย่อของการใช้ตัวดำเนินการอนุพันธ์หลายตัว ยกตัวอย่างเช่น

ในสัญกรณ์ของไลบ์นิซ เราสามารถเขียนอนุพันธ์ของ y ที่จุด 1=x = a ในรูปที่แตกต่างกันสองแบบ:
 
สัญกรณ์ของไลบ์นิซช่วยให้สามารถระบุตัวแปรในการหาอนุพันธ์ได้ (ในตัวส่วน) โดยเฉพาะในเรื่องการหาอนุพันธ์ย่อย และยังทำให้ง่ายต่อการจำกฎลูกโซ่อีกด้วย:
 

**สัญกรณ์ของลากรางจ์**
ในบางครั้งเราเรียกว่า สัญกรณ์ไพรม์ หนึ่งในสัญกรณ์ยุคใหม่ที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการหาอนุพันธ์ ซึ่งมาจากโฌแซ็ฟ-หลุยส์ ลากร็องฌ์ โดยใช้เครื่องหมายไพรม์ กล่าวคือ อนุพันธ์ของฟังก์ชัน f(x) เขียนได้ในรูป f′(x) หรือ f′ ในทำนองเดียวกันอนุพันธ์อันดับสองและสามก็เขียนได้ในรูปดังนี้
   และ   
เพื่อที่จะเขียนอนุพันธ์อันดับที่สูงกว่านี้ ผู้เขียนบางคนก็จะใช้เลขโรมันเป็นตัวยก หรือบางคนอาจใช้จำนวนนับในวงเล็บ:
   หรือ   
สัญกรณ์ด้านหลัง ถ้าอยู่ในรูปทั่วไปก็คือ f (n) สำหรับอนุพันธ์อันดับ n ของ f สัญกรณ์นี้มีประโยชน์มากที่สุดเมื่อเราต้องการจะกล่าวถึงอนุพันธ์ในอยู่ในรูปฟังก์ชันของมันเอง ดังเช่นในกรณีนี้ สัญกรณ์ไลบ์นิซอาจกลายเป็นเรื่องยุ่งยาก

**สัญกรณ์ของนิวตัน**
สัญกรณ์ของนิวตันสำหรับการหาอนุพันธ์ เรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่าสัญกรณ์จุด โดยการเขียนไว้เหนือชื่อฟังก์ชันเพื่อแทนจำนวนครั้งของอนุพันธ์ ถ้า 1=y = f(t) แล้ว
   และ   
หมายถึง อนุพันธ์อันดับหนึ่งและสองของ y เทียบกับ t ตามลำดับ สัญกรณ์นี้นำไปใช้อย่างเฉพาะทางอย่างเช่น อนุพันธ์เทียบกับเวลา หรือเทียบกับความยาวส่วนโค้ง ซึ่งใช้กันทั่วไปในฟิสิกส์ สมการเชิงอนุพันธ์ และเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ โดยสัญกรณ์นี้ไม่สามารถที่จะเขียนได้เมื่ออนุพันธ์มีอันดับที่สูงขึ้น ในทางปฏฺบัติ จะใช้เพียงอนุพันธ์ไม่กี่อันดับที่จำเป็นเท่านั้น

**สัญกรณ์ของออยเลอร์**
สัญกรณ์ของออยเลอร์จะใช้ตัวดำเนินการเชิงอนุพันธ์ D ซึ่งจะใช้กับฟังก์ชัน f เพื่อที่จะได้อนุพันธ์อันดับหนึ่ง Df ส่วนอนุพันธ์อันดับสองเขียนได้ในรูป D2f และอนุพันธ์อันดับ n เขียนได้ในรูป Dnf
ถ้า 1=y = f(x) เป็นตัวแปรตาม แล้ว x จะเป็นตัวห้อยอยู่ใต้ D เพื่อบ่งบอกว่ากำลังเทียบกับตัวแปรต้น x ดังข้างล่าง
   หรือ ,
แต่ตัวห้อย x มักจะถูกละไว้ในฐานที่เข้าใจเพื่อความรวดเร็ว เมื่อมีตัวแปรต้นนี้อยู่ตัวเดียว
สัญกรณ์ของออยเลอร์มีประโยชน์ในการแก้สมการเชิงอนุพันธ์เชิงเส้น

**กฎการคำนวณ**

**กฎสำหรับฟังก์ชันพื้นฐาน**
 การหาอนุพันธ์ของเลขยกกำลัง: ถ้า

เมื่อ r เป็นจำนวนจริงใด ๆ แล้ว

เมื่อไรก็ตามที่ฟังก์ชันนี้สามารถหาค่าได้ ตัวอย่างเช่น ถ้า  แล้ว

และฟังก์ชันอนุพันธ์สามารถหาค่าได้เฉพาะสำหรับค่า x ที่เป็นบวก ไม่ใช่ 1=x = 0 เมื่อ 1=r = 0 กฎนี้จะให้ค่า f′(x) เป็นศูนย์สำหรับ x ≠ 0 ซึ่งกรณีนี้ก็คือกฎค่าคงที่- กฎค่าคงที่: ถ้า f(x) คือค่าคงที่ แล้ว
- ฟังก์ชันเอกซ์โพเนนเชียลและลอการิทึม:



- ฟังก์ชันตรีโกณมิติ:



จากกฎผลคูณและกฎผลหารทำให้ได้


- ฟังก์ชันตรีโกณมิติผกผัน:




**กฎสำหรับฟังก์ชันหลายฟังก์ชันรวมกัน**
ในหลายกรณี การใช้วิธีอัตราส่วนเชิงผลต่างของนิวตันแบบตรง ๆ จะทำให้การคำนวณลิมิตยุ่งยากได้ ซึ่งหลีกเลี่ยงโดยการใช้กฎการหาอนุพันธ์เหล่านี้- กฎผลรวม:
 สำหรับฟังก์ชันทั้งหมด f และ g และจำนวนจริงทั้งหมด  และ - กฎผลคูณ:
 สำหรับฟังก์ชันทั้งหมด f และ g ในกรณีพิเศษ กฎนี้รวมถึงข้อเท็จจริงที่ว่า  เมื่อไรก็ตามที่  เป็นค่าคงที่ เพราะว่า  จากกฎค่าคงที่- กฎผลหาร:
 สำหรับฟังก์ชันทั้งหมด f และ g ของตัวแปรต้นทั้งหมดโดยที่ g ≠ 0.- กฎลูกโซ่: ถ้า  แล้ว


**ตัวอย่างการคำนวณ**
อนุพันธ์ของ
 
คือ
 
ในพจน์ที่สองของ f คำนวณโดยใช้กฎลูกโซ่ และพจน์ที่สามใช้กฎผลคูณ นอกจากนี้ยังใช้กฎการหาอนุพันธ์สำหรับฟังก์ชันพื้นฐาน ได้แก่ x2, x4, sin(x), ln(x) และ 1=exp(x) = ex รวมถึงค่าคงที่ 7 ในพจน์สุดท้าย

**ทั่วไป**

**ดูเพิ่ม**
 กณิกนันต์- คณิตวิเคราะห์- ปฏิยานุพันธ์- ปริพันธ์- ตัวผกผันการคูณ

**หมายเหตุ**

**อ้างอิง**

**แหล่งข้อมูลอื่น**
id=p/d031260
*Khan Academy:  "Newton, Leibniz, and Usain Bolt"
*id=Derivative- Online Derivative Calculator from Wolfram Alpha.
หมวดหมู่:แคลคูลัส
หมวดหมู่:ฟังก์ชันและการจับคู่
หมวดหมู่:คณิตวิเคราะห์