Jak znaleźć pochodną tan (x - y) = x?

Jak znaleźć pochodną tan (x - y) = x?
Anonim

Odpowiedź:

# (dy) / (dx) = x ^ 2 / (1 + x ^ 2) #

Wyjaśnienie:

Zakładam, że chcesz znaleźć # (dy) / (dx) #. W tym celu najpierw potrzebujemy wyrażenia # y # pod względem # x #. Zauważamy, że ten problem ma różne rozwiązania, ponieważ #tan (x) # to okresowe funkcje, #tan (x-y) = x # będzie mieć wiele rozwiązań. Ponieważ jednak znamy okres funkcji stycznej (#Liczba Pi#), możemy wykonać następujące czynności: # x-y = tan ^ (- 1) x + npi #, gdzie #tan ^ (- 1) # jest odwrotną funkcją stycznej dającej wartości między # -pi / 2 # i # pi / 2 # i czynnik # npi # został dodany w celu uwzględnienia okresowości stycznej.

To nam daje # y = x-tan ^ (- 1) x-npi #, w związku z tym # (dy) / (dx) = 1-d / (dx) tan ^ (- 1) x #, zauważ, że czynnik # npi # zniknął. Teraz musimy znaleźć # d / (dx) tan ^ (- 1) x #. Jest to dość trudne, ale wykonalne za pomocą twierdzenia o funkcji odwrotnej.

Oprawa # u = tan ^ (- 1) x #, mamy # x = tanu = sinu / cosu #, więc # (dx) / (du) = (cos ^ 2u + sin ^ 2u) / cos ^ 2u = 1 / cos ^ 2u #, używając reguły ilorazu i niektórych tożsamości trygonometrycznych. Używając twierdzenia o funkcji odwrotnej (która stwierdza, że jeśli # (dx) / (du) # mamy ciągłe i niezerowe, mamy # (du) / (dx) = 1 / ((dx) / (du)) #), mamy # (du) / (dx) = cos ^ 2u #. Teraz musimy to wyrazić # cos ^ 2u # pod względem x.

Aby to zrobić, używamy trygonometrii. Biorąc pod uwagę trójkąt z bokami #ABC# gdzie #do# jest przeciwprostokątną i # a, b # podłączony pod kątem prostym. Jeśli # u # jest kątem, w którym strona #do# przecina stronę #za#, mamy # x = tanu = b / a #. Z symbolami #ABC# w równaniach oznaczamy de długość tych krawędzi. # cosu = a / c # i używając twierdzenia Pitagorasa, znajdujemy # c = sqrt (a ^ 2 + b ^ 2) = asqrt (1+ (b / a) ^ 2) = asqrt (1 + x ^ 2) #. To daje # cosu = 1 / sqrt (1 + x ^ 2) #, więc # (du) / (dx) = 1 / (1 + x ^ 2) #.

Od # u = tan ^ (- 1) x #, możemy zastąpić to naszym równaniem # (dy) / (dx) # i znajdź # (dy) / (dx) = 1-1 / (1 + x ^ 2) = x ^ 2 / (1 + x ^ 2) #.