[最新]反三角函数求导公式的证实
反三角函数求导公式的证明
?2.3 反函数的导数,复合函数的求导法则
一、反函数的导数
Ix,,(y)y,f(x)x,,(y)y设是直接函数,是它的反函数,假定在内单调、可
I,{x|x,,(y),y,I},,(y),0y,f(x)xy导,而且,则反函数在间内也是单调、可导的,而且
1,f(x),,,(y) (1)
(,x,0,x,,x,I),,xI,xxxx证明: ,给以增量
Iy,f(x)x由 在 上的单调性可知
,y,f(x,,x),f(x),0
,y1,,x,x
Ix,,(y),yy于是 因直接函数在上单调、可导,故它是连续的,
Iy,f(x),y,0,x,0x且反函数在上也是连续的,当时,必有
,y11lim,lim,,x,0,y,0,x1,,x,(y),f(x),,,y,(y)即:
【例1】试证明下列基本导数公式
1().(arcsin)1x,,2,1x
1().()2arctgx,,2,1xx
1 ().(log)3a,,
xaln
x,sinyy,arcsinx证1、设为直接函数,是它的反函数
,,I,(,,)yxy,,cos0,x,siny22函数 在 上单调、可导,且
I,(,1,1)x因此,在 上, 有
1,(arcsinx),cosy
,,y,(,,)22cosy,1,siny,1,xcosy,022注意到,当时,,
1,(arcsinx),21,x因此,
,,I,(,,)yxtgy,22证2 设,
yarctgx,I,,,,,(,)x则,
1,x,,02Ix,tgycosyy 在 上单调、可导且
1112,(arctgx),,cosy,,22,(tgy)1,tgy1,x故
111x,(loga),,,yy,(a)alnaxlna证3
类似地,我们可以证明下列导数公式:
1(arccos)x,,,21,x
1()arcctgx,,,21,x
1 (ln)x,,
x
二、复合函数的求导法则
u,,(x)xu,,(x)y,f(u)000如果在点可导,而在点可导,则复合函数
xy,f[,(x)]0在点可导,且导数为
dy,,f(u),(x),,00dxx,x0
,y,limf(u),0,u,0,x证明:因,由极限与无穷小的关系,有
,,y,f(u),u,,,,u(当,u,0时,,,0)0
,x,0用去除上式两边得:
,y,u,u,,fu,,,(),0,x,x,x
xu,,(x)0由在的可导性有:
lim,,lim,,0,x,0,u,0,x,0,,u,0,
,y,u,u,,fu,,,limlim[(),]0,x,,x,00,x,x,x
,u,u,,fu,,,()limlim,lim0,x,0,x,0,x,0,x,x
,,f(u),(x),,00
dy,,f(u),(x),,00dxx,x0即
上述复合函数的求导法则可作更一般的叙述:
II,,xIux,,()yfu,()xux若在开区间可导,在开区间可导,且时,对应
y,f[,(x)]uI,Iux的 ,则复合函数在内可导,且
dydydu,,dxdudx (2)
复合函数求导法则是一个非常重要的法则,特给出如下注记:
弄懂了锁链规则的实质之后,不难给出复合更多层函数的求导公式。
dy
y,f{,[,(x)]}dx【例2】,求
uv,,()vx,,()yfu,()引入中间变量, 设 ,,于是
yuvx,,,变量关系是 ,由锁链规则有: dydydudv,,,
dxdudvdx
(2)、用锁链规则求导的关键
引入中间变量,将复合函数分解成基本初等函数。还应注意:求导完成后,应将引入的中间变量代换成原自变量。
dy
yx,sin2dx【例3】求的导数。
yu,sinux,2ux,2解:设 ,则,,由锁链规则有: dydydu,,,(sin)()(cos)cosuxux,2222,,,,,
dxdudx
xdyytg,ln
dx2【例4】 设 ,求。
111dydydudv,,,,,,2dxdudvdxcos2uv由锁链规则有 (基本初等函数求111,,,1xx22,costgsinx22导) ( 消中间变量)
由上例,不难发现复合函数求导窍门
中间变量在求导过程中,只是起过渡作用,熟练之后,可不必引入,仅需“心中有
链”。
然后,对函数所有中间变量求导,直至求到自变量为止,最后诸导数相乘。
请看下面的演示过程:
111dyxxx,,,(ln)()(),tg,,tg,,,xxx2222dxcostgtg 222
11111(x),,,,,,,xxxx2sinx22tgcostgcos2,, 2222
,,,1,(x),,,x,【例5】证明幂函数的导数公式 ,(为实数)。
,lnx,,yxe,,证明:设
1,lnx,lnx,,1,,y,e,,(lnx),e,,,,,,x
x
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