Đạo Hàm Của Các Hàm Lượng Giác – Wikipedia Tiếng Việt
Trang chủ » đạo Hàm Cơ Bản Lượng Giác » Đạo Hàm Của Các Hàm Lượng Giác – Wikipedia Tiếng Việt
Lượng giác |
---|
|
Tham khảo |
|
Định lý |
|
Vi tích phân |
|
|
Đạo hàm của các hàm lượng giác là phương pháp toán học tìm tốc độ biến thiên của một hàm số lượng giác theo sự biến thiên của biến số. Các hàm số lượng giác thường gặp là sin(x), cos(x) và tan(x).
Biết được đạo hàm của sin(x) và cos(x), chúng ta dễ dàng tìm được đạo hàm của các hàm lượng giác còn lại do chúng được biểu diễn bằng hai hàm trên, bằng cách dùng quy tắc thương. Phép chứng minh đạo hàm của sin(x) và cos(x) được diễn giải ở bên dưới, và từ đó cho phép tính đạo hàm của các hàm lương giác khác. Việc tính đạo hàm của hàm lượng giác ngược và một số hàm lượng giác thông dụng khác cũng được trình bày ở bên dưới.
Đạo hàm của các hàm lượng giác và các hàm lượng giác ngược
[sửa | sửa mã nguồn] ( sin ( x ) ) ′ = cos ( x ) {\displaystyle \left(\sin(x)\right)'=\cos(x)} ( cos ( x ) ) ′ = − sin ( x ) {\displaystyle \left(\cos(x)\right)'=-\sin(x)} ( tan ( x ) ) ′ = ( sin ( x ) cos ( x ) ) ′ = cos 2 ( x ) + sin 2 ( x ) cos 2 ( x ) = 1 cos 2 ( x ) = sec 2 ( x ) {\displaystyle \left(\tan(x)\right)'=\left({\frac {\sin(x)}{\cos(x)}}\right)'={\frac {\cos ^{2}(x)+\sin ^{2}(x)}{\cos ^{2}(x)}}={\frac {1}{\cos ^{2}(x)}}=\sec ^{2}(x)} ( cot ( x ) ) ′ = ( cos ( x ) sin ( x ) ) ′ = − sin 2 ( x ) − cos 2 ( x ) sin 2 ( x ) = − ( 1 + cot 2 ( x ) ) = − csc 2 ( x ) {\displaystyle \left(\cot(x)\right)'=\left({\frac {\cos(x)}{\sin(x)}}\right)'={\frac {-\sin ^{2}(x)-\cos ^{2}(x)}{\sin ^{2}(x)}}=-(1+\cot ^{2}(x))=-\csc ^{2}(x)} ( sec ( x ) ) ′ = ( 1 cos ( x ) ) ′ = sin ( x ) cos 2 ( x ) = 1 cos ( x ) . sin ( x ) cos ( x ) = sec ( x ) tan ( x ) {\displaystyle \left(\sec(x)\right)'=\left({\frac {1}{\cos(x)}}\right)'={\frac {\sin(x)}{\cos ^{2}(x)}}={\frac {1}{\cos(x)}}.{\frac {\sin(x)}{\cos(x)}}=\sec(x)\tan(x)} ( csc ( x ) ) ′ = ( 1 sin ( x ) ) ′ = − cos ( x ) sin 2 ( x ) = − 1 sin ( x ) . cos ( x ) sin ( x ) = − csc ( x ) cot ( x ) {\displaystyle \left(\csc(x)\right)'=\left({\frac {1}{\sin(x)}}\right)'=-{\frac {\cos(x)}{\sin ^{2}(x)}}=-{\frac {1}{\sin(x)}}.{\frac {\cos(x)}{\sin(x)}}=-\csc(x)\cot(x)} ( arcsin ( x ) ) ′ = 1 1 − x 2 {\displaystyle \left(\arcsin(x)\right)'={\frac {1}{\sqrt {1-x^{2}}}}} ( arccos ( x ) ) ′ = − 1 1 − x 2 {\displaystyle \left(\arccos(x)\right)'={\frac {-1}{\sqrt {1-x^{2}}}}} ( arctan ( x ) ) ′ = 1 x 2 + 1 {\displaystyle \left(\arctan(x)\right)'={\frac {1}{x^{2}+1}}} ( sec − 1 x ) ′ = 1 | x | x 2 − 1 ( csc − 1 x ) ′ = − 1 | x | x 2 − 1 ( arccot − 1 x ) ′ = − 1 1 + x 2 {\displaystyle {\begin{aligned}&({{\sec }^{-1}}x)'={\frac {1}{\left|x\right|{\sqrt {{{x}^{2}}-1}}}}\\&({{\csc }^{-1}}x)'={\frac {-1}{\left|x\right|{\sqrt {{{x}^{2}}-1}}}}\\&({{\operatorname {arccot} }^{-1}}x)'={\frac {-1}{1+{{x}^{2}}}}\\\end{aligned}}}Chứng minh đạo hàm của hàm sin và cos
[sửa | sửa mã nguồn]Giới hạn của sin θ θ {\displaystyle {\frac {\sin \theta }{\theta }}} khi θ → 0
[sửa | sửa mã nguồn]Cho đường tròn tâm O bán kính r (hình bên). Gọi θ là góc tại O tạo bởi OA và OK. Do ta giả định θ tiến dần tới 0, có thể xem θ là một số dương rất nhỏ: 0 < θ ≪ 1.
Gọi: R1 là diện tích tam giác OAK, R2 là diện tích hình quạt OAK, R3 là diện tích tam giác OAL. Dễ thấy:
( R 1 ) < ( R 2 ) < ( R 3 ) . {\displaystyle (R_{1})<(R_{2})<(R_{3})\,.}Dùng công thức lượng giác, tính được diện tích tam giác OAK là
1 2 × | | O A | | × | | O K | | × sin θ = 1 2 r 2 sin θ . {\displaystyle {\frac {1}{2}}\times ||OA||\times ||OK||\times \sin \theta ={\frac {1}{2}}r^{2}\sin \theta \,.}Diện tích hình quạt OAK là 1 2 r 2 θ {\displaystyle {\frac {1}{2}}r^{2}\theta } , còn diện tích tam giác OAL là
1 2 × | | O A | | × | | A L | | = 1 2 × r × r tan θ = 1 2 r 2 tan θ . {\displaystyle {\frac {1}{2}}\times ||OA||\times ||AL||={\frac {1}{2}}\times r\times r\tan \theta ={\frac {1}{2}}r^{2}\tan \theta \,.}Từ đó ta có:
( R 1 ) < R 2 ) < ( R 3 ) ⟺ 1 2 r 2 sin θ < 1 2 r 2 θ < 1 2 r 2 tan θ . {\displaystyle (R_{1})<R_{2})<(R_{3})\iff {\frac {1}{2}}r^{2}\sin \theta <{\frac {1}{2}}r^{2}\theta <{\frac {1}{2}}r^{2}\tan \theta \,.}Vì r > 0 ta chia bất đẳng thức trên cho ½·r2. Ngoài ra, vì 0 < θ ≪ 1 dẫn đến sin(θ) > 0, ta có thể chia bất đẳng thức cho sin(θ), từ đó:
1 < θ sin θ < 1 cos θ ⟹ 1 > sin θ θ > cos θ . {\displaystyle 1<{\frac {\theta }{\sin \theta }}<{\frac {1}{\cos \theta }}\implies 1>{\frac {\sin \theta }{\theta }}>\cos \theta \,.}Theo định lý kẹp ta có
lim θ → 0 + sin θ θ = 1 . {\displaystyle \lim _{\theta \to 0^{+}}{\frac {\sin \theta }{\theta }}=1\,.}Trong trường hợp θ là số âm rất nhỏ là tiến dần tới 0, tức là: –1 ≪ θ < 0, sử dụng tính chất lẻ của hàm sin ta được:
lim θ → 0 − sin θ θ = lim θ → 0 + sin ( − θ ) − θ = lim θ → 0 + − sin θ − θ = lim θ → 0 + sin θ θ = 1 . {\displaystyle \lim _{\theta \to 0^{-}}{\frac {\sin \theta }{\theta }}=\lim _{\theta \to 0^{+}}{\frac {\sin(-\theta )}{-\theta }}=\lim _{\theta \to 0^{+}}{\frac {-\sin \theta }{-\theta }}=\lim _{\theta \to 0^{+}}{\frac {\sin \theta }{\theta }}=1\,.}Và do đó:
lim θ → 0 sin θ θ = 1 . {\displaystyle \lim _{\theta \to 0}{\frac {\sin \theta }{\theta }}=1\,.}Giới hạn của cos θ − 1 θ {\displaystyle {\frac {\cos \theta -1}{\theta }}} khi θ → 0
[sửa | sửa mã nguồn]Ta có
lim θ → 0 ( cos θ − 1 θ ) = lim θ → 0 [ ( cos θ − 1 θ ) ( cos θ + 1 cos θ + 1 ) ] = lim θ → 0 ( cos 2 θ − 1 θ ( cos θ + 1 ) ) . {\displaystyle \lim _{\theta \to 0}\left({\frac {\cos \theta -1}{\theta }}\right)=\lim _{\theta \to 0}\left[\left({\frac {\cos \theta -1}{\theta }}\right)\left({\frac {\cos \theta +1}{\cos \theta +1}}\right)\right]=\lim _{\theta \to 0}\left({\frac {\cos ^{2}\theta -1}{\theta (\cos \theta +1)}}\right).}Vì sin2θ + cos2θ = 1 nên cos2θ – 1 = –sin2θ. Do đó
lim θ → 0 ( cos θ − 1 θ ) = lim θ → 0 ( − sin 2 θ θ ( cos θ + 1 ) ) = lim θ → 0 ( − sin θ θ ) × lim θ → 0 ( sin θ cos θ + 1 ) = ( − 1 ) × 0 2 = 0 . {\displaystyle \lim _{\theta \to 0}\left({\frac {\cos \theta -1}{\theta }}\right)=\lim _{\theta \to 0}\left({\frac {-\sin ^{2}\theta }{\theta (\cos \theta +1)}}\right)=\lim _{\theta \to 0}\left({\frac {-\sin \theta }{\theta }}\right)\times \lim _{\theta \to 0}\left({\frac {\sin \theta }{\cos \theta +1}}\right)=(-1)\times {\frac {0}{2}}=0\,.}Đạo hàm của hàm sin
[sửa | sửa mã nguồn]Theo định nghĩa đạo hàm:
d d θ sin θ = lim δ → 0 ( sin ( θ + δ ) − sin θ δ ) . {\displaystyle {\frac {\operatorname {d} }{\operatorname {d} \!\theta }}\,\sin \theta =\lim _{\delta \to 0}\left({\frac {\sin(\theta +\delta )-\sin \theta }{\delta }}\right).}Dùng công thức biến đổi lượng giác sin(α+β) = sin(α)cos(β) + sin(β)cos(α) và hai giới hạn vừa chứng minh ở trên, ta được
d d θ sin θ = lim δ → 0 ( sin θ cos δ + sin δ cos θ − sin θ δ ) = lim δ → 0 [ ( sin δ δ cos θ ) + ( cos δ − 1 δ sin θ ) ] = ( 1 × cos θ ) + ( 0 × sin θ ) = cos θ . {\displaystyle {\frac {\operatorname {d} }{\operatorname {d} \!\theta }}\,\sin \theta =\lim _{\delta \to 0}\left({\frac {\sin \theta \cos \delta +\sin \delta \cos \theta -\sin \theta }{\delta }}\right)=\lim _{\delta \to 0}\left[\left({\frac {\sin \delta }{\delta }}\cos \theta \right)+\left({\frac {\cos \delta -1}{\delta }}\sin \theta \right)\right]=(1\times \cos \theta )+(0\times \sin \theta )=\cos \theta \,.}Đạo hàm của hàm cos
[sửa | sửa mã nguồn]Theo định nghĩa:
d d θ cos θ = lim δ → 0 ( cos ( θ + δ ) − cos θ δ ) . {\displaystyle {\frac {\operatorname {d} }{\operatorname {d} \!\theta }}\,\cos \theta =\lim _{\delta \to 0}\left({\frac {\cos(\theta +\delta )-\cos \theta }{\delta }}\right).}Dùng công thức biến đổi lượng giác cos(α+β) = cos(α)cos(β) – sin(α)sin(β) và hai giới hạn vừa chứng minh ở trên, ta được
d d θ cos θ = lim δ → 0 ( cos θ cos δ − sin θ sin δ − cos θ δ ) = lim δ → 0 [ ( cos δ − 1 δ cos θ ) − ( sin δ δ sin θ ) ] = ( 0 × cos θ ) − ( 1 × sin θ ) = − sin θ . {\displaystyle {\frac {\operatorname {d} }{\operatorname {d} \!\theta }}\,\cos \theta =\lim _{\delta \to 0}\left({\frac {\cos \theta \cos \delta -\sin \theta \sin \delta -\cos \theta }{\delta }}\right)=\lim _{\delta \to 0}\left[\left({\frac {\cos \delta -1}{\delta }}\cos \theta \right)-\left({\frac {\sin \delta }{\delta }}\sin \theta \right)\right]=(0\times \cos \theta )-(1\times \sin \theta )=-\sin \theta \,.}Chứng minh đạo hàm của các hàm ngược
[sửa | sửa mã nguồn]Đạo hàm của hàm arcsin
[sửa | sửa mã nguồn]Cho
y = arcsin x {\displaystyle y=\arcsin x\,\!}Trong đó
− π 2 ≤ y ≤ π 2 {\displaystyle -{\frac {\pi }{2}}\leq y\leq {\frac {\pi }{2}}}Thì ta có
sin y = x {\displaystyle \sin y=x\,\!}Dùng đạo hàm ẩn và giải dy/dx:
d d x sin y = d d x x {\displaystyle {d \over dx}\sin y={d \over dx}x} d y d x cos y = 1 {\displaystyle {dy \over dx}\cos y=1\,\!}Thế cos y = 1 − sin 2 y {\displaystyle \cos y={\sqrt {1-\sin ^{2}y}}} ,
d y d x 1 − sin 2 y = 1 {\displaystyle {dy \over dx}{\sqrt {1-\sin ^{2}y}}=1}Thế x = sin y {\displaystyle x=\sin y} ,
d y d x 1 − x 2 = 1 {\displaystyle {dy \over dx}{\sqrt {1-x^{2}}}=1} d y d x = 1 1 − x 2 {\displaystyle {dy \over dx}={\frac {1}{\sqrt {1-x^{2}}}}}Đạo hàm của hàm arccos
[sửa | sửa mã nguồn]Cho
y = arccos x {\displaystyle y=\arccos x\,\!}Trong đó
0 ≤ y ≤ π {\displaystyle 0\leq y\leq \pi }Thì ta có
cos y = x {\displaystyle \cos y=x\,\!}Dùng đạo hàm ẩn và giải dy/dx:
d d x cos y = d d x x {\displaystyle {d \over dx}\cos y={d \over dx}x} − d y d x sin y = 1 {\displaystyle -{dy \over dx}\sin y=1}Thế sin y = 1 − cos 2 y {\displaystyle \sin y={\sqrt {1-\cos ^{2}y}}\,\!} ,
− d y d x 1 − cos 2 y = 1 {\displaystyle -{dy \over dx}{\sqrt {1-\cos ^{2}y}}=1}Thế x = cos y {\displaystyle x=\cos y\,\!} ,
− d y d x 1 − x 2 = 1 {\displaystyle -{dy \over dx}{\sqrt {1-x^{2}}}=1} d y d x = − 1 1 − x 2 {\displaystyle {dy \over dx}=-{\frac {1}{\sqrt {1-x^{2}}}}}Đạo hàm của hàm arctang
[sửa | sửa mã nguồn]Cho
y = arctan x {\displaystyle y=\arctan x\,\!}Trong đó
− π 2 < y < π 2 {\displaystyle -{\frac {\pi }{2}}<y<{\frac {\pi }{2}}}Thì ta có
tan y = x {\displaystyle \tan y=x\,\!}Dùng đạo hàm ẩn và giải dy/dx
d d x tan y = d d x x {\displaystyle {d \over dx}\tan y={d \over dx}x} d y d x sec 2 y = 1 {\displaystyle {dy \over dx}\sec ^{2}y=1}Thế 1 + tan 2 y = sec 2 y {\displaystyle 1+\tan ^{2}y=\sec ^{2}y\,\!} ,
d y d x ( 1 + tan 2 y ) = 1 {\displaystyle {dy \over dx}(1+\tan ^{2}y)=1}Thế x = tan y {\displaystyle x=\tan y\,\!} ,
d y d x ( 1 + x 2 ) = 1 {\displaystyle {dy \over dx}(1+x^{2})=1} d y d x = 1 1 + x 2 {\displaystyle {dy \over dx}={\frac {1}{1+x^{2}}}}Xem thêm
[sửa | sửa mã nguồn]- Lượng giác
- Vi tích phân
- Đạo hàm và vi phân của hàm số
Tham khảo
[sửa | sửa mã nguồn]Từ khóa » đạo Hàm Cơ Bản Lượng Giác
-
Bảng đầy đủ Các Công Thức đạo Hàm Và đạo Hàm Lượng Giác
-
Công Thức Đạo Hàm Lượng Giác Đầy Đủ Và Bài Tập ... - Marathon
-
Bảng Công Thức Đạo Hàm Và Đạo Hàm Lượng Giác [Đầy Đủ]
-
Bảng đạo Hàm Của Các Hàm Số Cơ Bản (thường Gặp) - MathVn.Com
-
Đạo Hàm Lượng Giác Và Mẹo Hay Giúp Học Siêu Nhanh Các Công Thức
-
Các Công Thức đạo Hàm Và đạo Hàm Lượng Giác đầy đủ Nhất
-
Đạo Hàm Của Hàm Số Lượng Giác: Lý Thuyết, Bảng Công Thức Và ...
-
Bảng Công Thức đạo Hàm Và Lượng Giác đẩy đủ Dễ Hiểu
-
Lý Thuyết đạo Hàm Của Hàm Số Lượng Giác | SGK Toán Lớp 11
-
Đạo Hàm Của Hàm Số Lượng Giác - Giải Bài Tập SGK Toán 11
-
Bảng đạo Hàm Cơ Bản Và Nâng Cao đầy đủ Nhất
-
[công Thức] Tổng Hợp Công Thức đạo Hàm, Đạo Hàm Lượng Giác Và ...
-
Tổng Hợp 15 Công Thức Đạo Hàm Cơ Bản Đến Cấp Cao - TT Mobile