Файл: Зайцев И.Л. Элементы высшей математики для техникумов учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 345

Скачиваний: 10

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

190

Ф ОРМ УЛЫ Д И Ф Ф ЕРЕН Ц И РО В А Н И Я

[ГЛ. VIII

Для нахождения ее производной можно применить об­ щее правило, однако проще поступить следующим об­ разом.

По формуле приведения напишем

Отсюда

у — cos и = sin ( у — иj .

 

 

у'х =

(cos и)'х [sin (у

- и)

(2)

В правой

части

равенства (2)

имеем

sin

сложную функцию. Применяя формулу (X) для ее диф­ ференцирования, найдем

[s in ( I -

в ) ] ' -

 

 

cos

( I -

 

и) ( f

- в ) '

 

=

 

Таким образом,

 

 

- c o s

 

( f -

и)(0

- » ; ) = -sm и их .

 

(cos

и)'

=

—sin

и - и'

(XI)

При

и =

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формула

(XI)

примет вид

 

 

III.

 

 

 

 

 

(cos

х)' =

—sin

X.

 

 

(ХГ)

Дана функция

 

 

где

и = f.

(х).

 

Представим tg

 

y =

igu,

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в виде частного

 

 

 

 

___ sin и

Уcos и

иприменим правило (VI) для его дифференцирования. Получим

,( sin и У cos и (sin и)' — sin и (cos и)'

Но

Ух \ COS и )х

cos2 и

(sin и)' — cos и • и'х

[правило (X)],

(cos и)' — —isin и. и'х [правило (XI)],


§ 78]

П Р О И ЗВ О Д Н Ы Е Т Р И ГО Н О М ЕТ Р И Ч ЕС К И Х Ф УН К Ц И Й

191

 

 

поэтому

,cos и cos и - и' — sin и ( — sin и) и'

у'

= ----------------

-

 

 

 

 

 

 

 

----5----5---------- — =

*

(cos2

 

+

 

sin2

cos2

и

 

 

 

и

 

 

 

 

1і'х

Итак,

 

и) и'х

 

 

 

 

cos2

и

 

 

 

 

 

COS'1 и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если и — х,

то

( tg

ху -

 

COS^

X

 

 

IV . Дана

 

 

 

 

 

 

 

 

 

функция

и,

 

 

где

u =

f [х).

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= C tg

 

 

 

 

 

 

 

 

Как в предыдущемУслучае, напишем

 

J

 

 

 

,

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

U

 

cos и

 

 

 

 

=

 

C tg

 

=

—: .

 

 

 

 

 

 

ь

 

 

 

Sin

 

 

(XII)

(ХІГ)

Применяя правила (VI), (X) и (XI), получим

,

___/ cos

и

 

_ _

sin

и

(cos

и)'

— cos

и

(sin

и)'

У*

и\7

 

 

 

 

 

 

\ sinи

 

и) их

 

 

sin2

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и • и'

 

 

 

sin

 

( — sin

 

 

 

 

 

— cos

и

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(sin2

и

+

cos2

 

и) их

 

 

 

 

sin*

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае и =

 

 

( c t g

и)'х =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

имеем

х)'

 

=

sirr

X

 

 

 

 

 

 

П р и м е р

 

 

 

(ctg

 

 

 

 

 

 

 

 

функцию

1. Продифференцировать

(XIII)

(XII Г)

y = c o s ( l + i . ) .

,

Р е ш е н и е . Согласно правилу (XI), при и = 1 +

найдем

 

Й = [с6з(і + ! ) ] ' = - s in ( l + i ) ( l + 1 ) ' .

 


192

 

ФОРМ УЛЫ

 

Д И Ф Ф ЕРЕН Ц И РО В А Н И Я

 

 

[ГЛ. VIИ

По правилам (III) и (IX*) (і +

 

= О —

= —“ Г > по-

этому искомая

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

производная

 

)

=

^ rs in (l

+

 

).

 

i/; = -

Sin (l +

 

 

) ( - ^

 

 

П р и м е р

2.

 

 

 

у

 

 

 

2 Y X .

 

 

функцию

 

 

Продифференцировать

 

Р е ш е н и е .

 

 

 

 

 

=

sin

 

данную функцию

в виде

Перепишем

 

 

Мы видим,, что

 

 

 

i/ =

(sin

У х

)\

 

от « =

sin]/A-.

у — степенная функция

Ее производную найдем по правилу (VII):

 

 

 

 

у'х

=

[(sin

У х

 

)2]' =

2

sin

У х

(sin

У х )'.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

от

У х .

По

Но sin]/*. — тригонометрическая

функция

 

 

правилу (X) (при

и =

 

У х )

найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(sin У х ) ' — cos ]/дГ ( У 'х)'.

Наконец, по

правилу (VIIГ)

имеем

sin 2 VT

Следовательно,

 

( І ^ У

_ J ____

 

 

 

 

2ѵт

 

 

 

 

У Т

 

У X

 

К=

 

 

у'

=

2

sin

cos .

----

 

 

 

VT

 

 

 

 

ѵ

 

 

гѴ х

2

 

Процесс дифференцирования данной функции можно записать следующей цепочкой равенств:

у'х — (sin2 У'х)' = 2 sin У х (sin У х)' =

=2 sin У х cos У х { У х ) ' =

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

п ■

і/—

тГ~

 

1

=

sin 2VX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

sin

у х

cos У

X

,— .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упражнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти производные функций:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v — secu.

 

 

1.

у

=

X

sin

X.

 

s =

2. 0 =

(pcos(p.

 

 

 

3.

4.

f

(/) =

sin

t

cos

t.

 

 

 

(x) =

tg

X

— ctg

X.

6.

.9

= tg Ѳ — Ѳ.

7.

 

 

 

 

8.

5. /а

 

 

f (Ѳ) =

 

Ѳ = Ф +

ctg ф.

 

 

 

(1 — cos /).

9 .

 

(1- + cos Ѳ) sin 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


§ 79]

П РО И ЗВ О Д Н АЯ Л О ГА РИ Ф М И Ч ЕС К О Й Ф УН КЦ И И

193

 

10.

и:

 

1 —

 

COS t

 

 

И. МѲ)'

=

 

+ tg9

 

 

 

12.

у =

 

Y sin2 .t.

13.

V —

 

1 +

 

cos / '

 

f

 

 

'

 

 

 

 

tg Ѳ

 

 

 

 

 

 

 

---- cos4co.2

14.2

 

 

(<p)=— ctg5 ф. Найти

 

 

 

 

IS. /(<p)=sin2ep,

16.

 

 

 

 

1

-

 

 

.

 

17.

 

= sin

/

2

я x j\.

 

18.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

(со) = -

 

 

 

у

 

 

у

 

 

a cos ( 5 - / ).

 

 

 

 

 

 

 

C O S CD

 

 

 

.

 

 

 

 

 

C^.19. s — cos (1 — 2ф).

 

20. /s

(co)= = V

 

tgt.co2.

 

21.

t =

у2sin(<p2 —Vicф)..

22.

) (0) = sin УІГ.

 

 

23.

 

 

s

 

cos

 

 

 

24.

 

=

4 tg 2

 

 

n 25.

 

(/ =

У

 

 

x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

27. s = sin 4 - .

 

 

 

 

 

 

 

 

26.

 

=

cos — .

 

 

 

 

 

 

1 sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30.

 

28.

у =

-r- sec2 co.

 

 

 

29. у =

V sec X.

 

 

 

 

у — sin3 X cos X.

31.

f (/) = 2 sin 2/ cos2 f.

 

if

 

 

 

3

 

32. / (Ѳ) = 2 sin2 Ѳ cos2 Ѳ.

 

y — c o s x

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

Ax.

lj 83.

— g-cos3*.

 

Д34.

y — — x

----- — sin

2x

+

 

sin

3 5 . у

=

 

s i n (x

 

+

a) c o s (x - a).

 

 

 

 

 

 

3 6 . y =

1/

 

 

V C°S* .

3 7 .

Ѳ

 

 

 

 

 

 

 

 

3 8 .

 

г/ = - i - c o s 2

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

з і п 2 2 ф .

 

 

 

 

 

 

 

3 9 . s =

 

s in 2 ф .

^ . 4 0 .

t/ =

 

7 j - t g

 

3 - i - .

 

 

^ - 4 1 .

i/ =

]

/

s i n

2x.

 

 

 

4 2 .

Ѳ

= =

 

V s i n 2 2co.

43.

r =

 

1 .

, со

 

 

 

co

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л: +

 

 

lg 3 * +

 

 

 

— tg3—---- tg —

 

 

 

44.

у = ~

tgs

 

Y

tg X.

 

 

 

 

 

3

 

 

2

 

‘ s

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jtt

 

 

 

45.

Точка движется

 

прямолинейно по закону S =

 

 

 

. Найти:

 

а cos —

 

1)скорость движения точки для любого момента времени,

2)при каких значениях t скорость точки равна нулю,

3) путь точки за время 1 — 0; 2; 4; 6.

§ 79. Производная логарифмической функции. Дана функция

Для ее

у =

ln и,

где

 

 

u = f (X).

по общему пра­

дифференцирования

поступим

вилу.

 

у

 

Ау —

 

 

 

Аи).

 

 

 

 

 

1-

й шаг:

 

In

+

 

 

Аи)

 

и,

Ау+= (у

 

 

 

у

= 1п

+

— In

2-

й шаг:

 

 

 

+ Ау) —

 

 

 

 

 

или

Ау =

ln

——

- ==

ln ^

1

 

Ч—~-) •

 

 

 

3-й шаг: і\х

ln ( ' + ¥ )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У_

 

 

Д*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 И. Л. Зайцев