Учебник. Производные элементарных функций




Производные элементарных функций

Найдем производные некоторых уже известных нам элементарных функций.

а) Тригонометрические функции.

sinx ′ = lim Δx→0 sin x+Δx -sinx Δx =2 lim Δx→0 cos x+ Δx 2 sin Δx 2 Δx .

По свойству предела произведения sinx ′ = lim Δx→0 cos x+ Δx 2 lim Δx→0 sin Δx 2 Δx /2 =cosx (мы воспользовались первым замечательным пределом   lim x→0 sinx x =1 ). Итак, sinx ′ =cosx .

Аналогичные рассуждения приводят к выводу, что cosx ′ =-sin x .

Производные тангенса и котангенса можно найти как производные частного: tgx ′ = 1 cos 2  x ,  ctgx ′ =- 1 sin 2  x .

б) Обратные тригонометрические функции.

Рассмотрим функцию y = arcsin x. На отрезке [ - π 2 ;   π 2 ] обратной к ней функцией будет x = sin y. Продифференцируем эту функцию по x, считая y функцией от x: 1=cosyċ y ′ или y ′ = 1 cosy = 1 1- x 2  (на интервале ( - π 2 ; π 2 ) ). Аналогично выводятся формулы и для других обратных функций. Получаем: arcsinx ′ = 1 1- x 2 ,  arccosx ′ =- 1 1- x 2 , arctgx ′ = 1 1+ x 2 ,  arcctgx ′ =- 1 1+ x 2 .

в) Степенная и показательная функции. Рассмотрим функцию y = ax. Для нее lim Δx→0 a x+Δx - a x Δx = a x lim Δx→0 a Δx -1 Δx .   Но  lim x→0 a x -1 x =lna (это можно доказать, пользуясь определением числа e). Таким образом, если a > 0, a ≠ 1, то

a x ′ = a x lna .

В частности, e x ′ = e x .

Это и обуславливает частое использование основания e в математике и физике. В некоторых учебниках экспоненциальная функция даже вводится как функция, определенная на всей числовой оси, для которой f' (x) = f (x) и f (0) = 1.

lim Δx→0 log a  x+Δx - log a x Δx = lim Δx→0 log a 1+ Δx x Δx x 1 x .   Но  lim x→0 log a 1+x x = 1 lna (еще одно следствие замечательного предела lim x→∞ 1+ 1 x x =e ). Таким образом, если a > 0, a ≠ 1, то log a  x ′ = 1 xlna .

В частности, lnx ′ = 1 x .

При x > 0 для любого α∈ℝ    x α ′ = e αlnx ′ = α x e αlnx = α x x α . Таким образом, x α ′ =α x α-1 .

Обобщим результаты вычислений в таблице.



 

Смотрите также: Математика, Английский язык, Химия, Биология, Физика, География, Астрономия.
А также: библиотека ЭОРов и образовательный онлайн-сервис с тысячами интерактивных работ "Облако знаний".

 

 

 

© Физикон, 1999-2015