(本小题7分)设(x)=((2-x))^tan dfrac (pi {2)x},(dfrac (1)(2)lt xlt 1),求(x)=((2-x))^tan dfrac (pi {2)x},(dfrac (1)(2)lt xlt 1)。
(本小题7分)
设,求
。
题目解答
答案
解:取对数 2分
两边对求导:
5分
7分
解析
考查要点:本题主要考查对数求导法的应用,适用于复杂函数(如幂指函数)的求导问题。关键在于通过取对数将复杂的乘积、幂次转化为加法与乘法,简化求导过程。
解题思路:
- 识别函数结构:题目中的函数形式为幂指函数(形如$u(x)^{v(x)}$),直接求导较复杂。
- 取对数化简:对函数两边取自然对数,将幂指结构转化为乘积形式。
- 隐函数求导:对等式两边关于$x$求导,利用乘积法则和链式法则分别求导。
- 整理表达式:将导数表达式还原为原函数形式,最终得到微分$dy$。
破题关键:正确应用对数求导法的步骤,注意求导过程中各部分的符号和运算规则。
题目修正说明:原题中函数表达式可能存在排版错误,根据答案推断,正确函数应为:
$y(x) = (2 - x)^{\tan\left(\frac{\pi}{2}x\right)}, \quad \left(\frac{1}{2} < x < 1\right)$
解题步骤:
1. 取对数化简
对函数两边取自然对数:
$\ln y = \tan\left(\frac{\pi}{2}x\right) \cdot \ln(2 - x)$
2. 两边对$x$求导
对等式两边关于$x$求导:
$\frac{1}{y} \cdot \frac{dy}{dx} = \frac{d}{dx}\left[\tan\left(\frac{\pi}{2}x\right)\right] \cdot \ln(2 - x) + \tan\left(\frac{\pi}{2}x\right) \cdot \frac{d}{dx}\left[\ln(2 - x)\right)$
3. 分别计算导数
- 第一项导数:$\frac{d}{dx}\tan\left(\frac{\pi}{2}x\right) = \frac{\pi}{2} \sec^2\left(\frac{\pi}{2}x\right)$
- 第二项导数:$\frac{d}{dx}\ln(2 - x) = -\frac{1}{2 - x}$
代入后得:
$\frac{y'}{y} = \frac{\pi}{2} \sec^2\left(\frac{\pi}{2}x\right) \cdot \ln(2 - x) - \frac{\tan\left(\frac{\pi}{2}x\right)}{2 - x}$
4. 解出$y'$
两边乘以$y$:
$y' = y \cdot \left[ \frac{\pi}{2} \sec^2\left(\frac{\pi}{2}x\right) \ln(2 - x) - \frac{\tan\left(\frac{\pi}{2}x\right)}{2 - x} \right]$
5. 写出微分$dy$
$dy = y' \, dx = (2 - x)^{\tan\left(\frac{\pi}{2}x\right)} \left[ \frac{\pi}{2} \sec^2\left(\frac{\pi}{2}x\right) \ln(2 - x) - \frac{\tan\left(\frac{\pi}{2}x\right)}{2 - x} \right] dx$