Com es troba la derivada del tan (x - y) = x?

Com es troba la derivada del tan (x - y) = x?
Anonim

Resposta:

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

Explicació:

Suposo que vol trobar # (dy) / (dx) #. Per això primer necessitem una expressió per a # y # en termes de # x #. Observem que aquest problema té diverses solucions, ja que #tan (x) # és una funció periòdica, #tan (x-y) = x # tindrà múltiples solucions. Tanmateix, ja que coneixem el període de la funció tangent (#Pi#), podem fer el següent: # x-y = tan ^ (- 1) x + npi #, on? #tan ^ (- 1) # és la funció inversa de la tangent donant valors entre # -pi / 2 # i # pi / 2 # i el factor # npi # s’ha afegit per tenir en compte la periodicitat de la tangent.

Això ens dóna # y = x-tan ^ (- 1) x-npi #, per tant # (dy) / (dx) = 1-d / (dx) tan ^ (- 1) x #, tingueu en compte que el factor # npi # ha desaparegut. Ara hem de trobar # d / (dx) tan ^ (- 1) x #. Això és bastant complicat, però factible utilitzant el teorema de la funció inversa.

Configuració # u = tan ^ (- 1) x #, tenim # x = tanu = sinu / cosu #, tan # (dx) / (du) = (cos ^ 2u + sin ^ 2u) / cos ^ 2u = 1 / cos ^ 2u #, utilitzant la regla del quocient i algunes identitats trigonomètriques. Utilitzant el teorema de la funció inversa (que indica que si # (dx) / (du) # és continu i no zero, tenim # (du) / (dx) = 1 / ((dx) / (du)) #), tenim # (du) / (dx) = cos ^ 2u #. Ara hem d’expressar # cos ^ 2u # en termes de x.

Per fer-ho, utilitzem una trigonometria. Donat un triangle dret amb costats # a, b, c # on # c # és la hipotenusa i # a, b # connectat a l’angle recte. Si # u # és l’angle on hi ha costat # c # interseca el costat # a #, tenim # x = tanu = b / a #. Amb els símbols # a, b, c # a les equacions es denota de longitud d’aquests extrems. # cosu = a / c # i utilitzem el teorema de Pitàgores # c = sqrt (a ^ 2 + b ^ 2) = asqrt (1+ (b / a) ^ 2) = asqrt (1 + x ^ 2) #. Això dóna # cosu = 1 / sqrt (1 + x ^ 2) #, tan # (du) / (dx) = 1 / (1 + x ^ 2) #.

Des de # u = tan ^ (- 1) x #, podem substituir-lo per la nostra equació # (dy) / (dx) # i trobar # (dy) / (dx) = 1-1 / (1 + x ^ 2) = x ^ 2 / (1 + x ^ 2) #.