Производная произведения и частного: формулы
Производная произведения двух функций - одна из базовых формул дифференциального исчисления. Её вывел Готфрид Лейбниц в XVII веке, и с тех пор она носит его имя. Если знаете только правило степеней и основные производные, но не знаете правило Лейбница, вычислить практически невозможно без подстановки. Ниже - вывод обеих формул, геометрический смысл через площадь прямоугольника и интерактивный калькулятор, где можно проверить любую точку.
Правило Лейбница: формула производной произведения
Пусть и - дифференцируемые функции. Тогда их произведение также дифференцируемо, и
Словами: производная произведения равна сумме двух слагаемых - «производная первого умножить на второй» плюс «первый умножить на производную второго». Порядок важен: оба слагаемых нужны, нельзя написать просто .
Вывод через приращения
Возьмём приращение и запишем :
Делим на и устремляем . Произведение , потому что при непрерывности . Остаётся
Именно это видно в Manim-анимации на обложке: прямоугольник увеличивается - появляются золотая полоска (вклад ) и сиреневая (вклад ). Уголок - второй порядок малости, он исчезает при .
Формула производной частного
Знак минус в числителе - принципиальное отличие от произведения. Его легко запомнить мнемонически: «числитель убывает» - деление «тормозит» рост функции, поэтому вклад входит со знаком минус.

Вывод формулы частного
Запишем и применим правило произведения совместно с цепным правилом :
Это более строгий вывод, чем работа с приращениями частного, и он показывает, откуда берётся в знаменателе - из дифференцирования .
Примеры вычислений
Пример 1. Найти .
Здесь , , , :
Пример 2. Найти .
Пример 3. Найти производную .
Геометрический смысл: прямоугольник
Правило Лейбница красиво объясняется геометрически. Рассмотрим прямоугольник со сторонами и . Его площадь . При увеличении на стороны вырастают на и , а площадь прирастает на
(угловой прямоугольник мал второго порядка). Разделив на и взяв предел, получаем правило Лейбница. Именно это показывает анимированная обложка статьи.
Производная трёх и более множителей
Правило Лейбница обобщается на произвольное число множителей по индукции. Для трёх функций:
Каждый раз дифференцируем один множитель, остальные оставляем как есть, и складываем все варианты. Это аналог формулы слагаемых.
Связь с логарифмическим дифференцированием
Если , то можно взять , продифференцировать:
и умножить на . Этот приём удобен, когда в произведении много множителей или они сложнее обычных степеней.
Частые ошибки
- Перепутать знаки в формуле частного. Пишут вместо . Запомни: знак минус, потому что знаменатель «тормозит».
- Дифференцировать числитель и знаменатель отдельно. Это НЕ правило частного! - самая грубая ошибка.
- Забыть второе слагаемое в произведении. ; нужны оба вклада и .
- Не упрощать результат. После подстановки нередко получается выражение, которое сворачивается в стандартную форму (как ).
- Перепутать порядок вычитания. В формуле частного именно , а не .
FAQ
Почему в формуле произведения два слагаемых, а не одно?
Потому что меняются обе функции. Даже если постоянна (), произведение всё равно меняется вместе с - вклад . Только если обе постоянны, производная нулевая.
Можно ли применить правило произведения к частному?
Да: . Дифференцируем как произведение: . Далее цепное правило даёт формулу частного.
Как правило Лейбница связано с интегрированием по частям?
Это две стороны одной монеты. Из следует , и интегрирование по даёт - классическую формулу интегрирования по частям.
Коротко
Правило Лейбница - следствие того, что приращение площади прямоугольника складывается из двух полосок и малого угла второго порядка, который исчезает. Производная частного выводится из правила произведения с цепным правилом для . Знак минус и в знаменателе - ключевые отличия от произведения, которые легко проверить примером .
Читайте также

Теорема Лопиталя: раскрытие неопределённостей
Теорема Лопиталя для раскрытия неопределённостей 0/0 и inf/inf: формулировка, условия применения, пошаговые примеры, сведение типов и типичные ошибки студентов.

Замена переменной в определённом интеграле
Как вычислить определённый интеграл заменой переменной: формула пересчёта пределов, алгоритм выбора замены, разбор типовых примеров и частые ошибки студентов.

Теорема Дарбу о промежуточном значении производной
Теорема Дарбу о промежуточном значении производной: формулировка, доказательство через вспомогательную функцию, связь со свойством Дарбу, точки разрыва производной и типичные ошибки.