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导数是金融数学的核心工具之一,它能帮助我们分析资产价格变化率、边际收益、风险敏感度等关键指标。本讲将系统介绍导数的概念及应用方法。

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1. 导数的定义与几何意义

1.1 导数的定义

设函数$f(x)$在点$a$的某个邻域内有定义,当自变量$x$在$a$处取得增量$h$时,若极限

$$ f'(a) = \lim_{h \to 0} \frac{f(a+h) - f(a)}{h} $$

存在,则称$f(x)$在点$a$处可导,该极限值称为$f(x)$在$a$处的导数。记作:

$$ \left. \frac{dy}{dx} \right|_{x=a} = f'(a) = D_x f(a)

$$

等价定义:导数也可表示为

$$ f'(a) = \lim_{x \to a} \frac{f(x) - f(a)}{x - a}

$$

物理意义:描述瞬时变化率,如瞬时速度、加速度等 几何意义:表示曲线在该点的切线斜率

1.2 切线方程

函数$y=f(x)$在点$(a, f(a))$处的切线方程为:

$$ y = f'(a)(x - a) + f(a) $$

示例:求 $f(x)=x^2$ 在 $x=1$ 处的切线方程

解:首先计算导数 $f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{(x+h)^2 - x^2}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{x^2 + 2xh + h^2 - x^2}{h} = \lim_{h \to 0}(2x + h) = 2x$

所以 $f'(1) = 2$,故切线方程为: $y = 2(x-1) + 1 = 2x -1$

1.3 可导性与连续性