反三角函数求导公式的证实1[精华]
一、反函数的导数
设是直接函数,是它的反函数,假定在内单调、可导,而且,则反函数Ixy,,()yfx,()xy,,(),'()0y,yfx,()y
1在间内也是单调、可导的,而且 IxxyyI,,,{|(),},,fx'()xy,'()y
x证明: ,给以增量由在 上的单调性可知,,xIx xxxxI(0,),,,yfx,() yfxxfxx,,,,()()0Ixxx
y1于是因直接函数在上单调、可导,故它是连续的,且反函数在上也是连续的,,xy,,()yfx,()IIyx x x
y
1,y11 x,0当时,必有即: , y,0fx'()limlim,, xx,,00 y,'()y,,xy'()
x【例1】 试证明下列基本导数公式
111 xxx,,,(1)(arcsin)'(2)(arctan)'(3)(log)'a22,xxa1ln,x1
,,I,,(,)证1、设为直接函数,是它的反函数函数在 上单调、可导,且 xy,sinyx,arcsinxy,sinxy'cos0,,y22
,,122cos1sin1yyx,,,,y,,(,)因此,在 上, 有 注意到,当时,,I,,(1,1)cos0y,(arcsin)'x,x22cosy
1因此, (arcsin)'x,21,x
,,1I,,(,)Ixy,tanyxI,,,,,,arctan,(,)xy,tan证2 设,则在 上单调、可导且 故x'0,,yyx222cosy
1112 (arctan)'cosxy,,,,22(tan)'1tan1yyx,,
11证3 x,, (log)'ayyaaa()'ln
类似地,我们可以证明下列导数公式:
111 (arccos)'(arctan)'(ln)'xxx,,,,,221,xx1,x
二、复合函数的求导法则
如果在点可导,而在点可导,则复合函数在点可导,且导数为xux,,()xux,,()yfu,()yfx,[()],0000
dy ,,'()'(),fux00dxxx,0
lim'(),fu证明:因,由极限与无穷小的关系,有 yfuuuu,,,,'()(00),,当时,00 u,,
dyuu x,0用去除上式两边得: ,,,fu'(),0dxxx
由在的可导性有: ux,,()limlim0,,,, xu,,,00,x0 xu,,,,
,,,yuu,,uu limlim['()],'()limlimlim,,,,,fu,,,fu00 xx,,,, xxx,,,000,,xx,,,xxx
dy ,,'()'(),fux00dxxx,0
上述复合函数的求导法则可作更一般的叙述:若在开区间可导,在开区间可导,且时,对应的II,,xIux,,()yfu,()xxu
dydydu,则复合函数在内可导,且,, (2) uI,Iufx,[()],uxdxdudx
dy【例2】,求 yfx,{[()]},,dx
引入中间变量, 设 ,于是 vxuv,,,,(),()yfu,()变量关系是 yuvx,,,,由锁链规则有: dydydudv ,,,dxdudvdx
dy【例3】求的导数。 yx,sin2dx
ux,2ux,2解:设 ,则,: yu,sin
dydydu ,,,,,(sin)'(2)'2cos2uxxdxdudx
xdyytg,ln【例4】 设 ,求。 dx2
1111 y',,,,xx22sinxtgcos22
uu,1u【例5】证明幂函数的导数公式 ,(为实数)。 ()'xux,
1uuxuxuxulnlnln1,yxeyeuxeuux,,,,,,,'(ln)'证明:设x
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