为了求出函数 $f(x) = x^x$ 的导数,我们可以使用对数求导法。具体步骤如下:
取自然对数
首先,对函数 $f(x) = x^x$ 取自然对数,得到:
$$
\ln f(x) = \ln(x^x)
$$
根据对数的性质,$\ln(a^b) = b \ln a$,所以:
$$
\ln f(x) = x \ln x
$$
对两边求导
接下来,对等式两边关于 $x$ 求导。注意到 $f(x) = x^x$,所以 $f'(x)$ 是我们要求的,而 $\ln f(x)$ 的导数是 $\frac{f'(x)}{f(x)}$。因此:
$$
\frac{d}{dx} (\ln f(x)) = \frac{d}{dx} (x \ln x)
$$
左边的导数是:
$$
\frac{1}{f(x)} \cdot f'(x)
$$
右边的导数使用乘积法则:
$$
\frac{d}{dx} (x \ln x) = \ln x + x \cdot \frac{1}{x} = \ln x + 1
$$
整理导数表达式
将两边的导数结果结合起来,得到:
$$
\frac{1}{f(x)} \cdot f'(x) = \ln x + 1
$$
由于 $f(x) = x^x$,代入上式:
$$
\frac{1}{x^x} \cdot f'(x) = \ln x + 1
$$
最后,解出 $f'(x)$:
$$
f'(x) = f(x) (\ln x + 1) = x^x (\ln x + 1)
$$
因此,函数 $f(x) = x^x$ 的导数为:
$$
f'(x) = x^x (\ln x + 1)
$$
这个结果与参考答案一致。