题目
设y = ln(tan (x)/(2)),则(dy)/(dx)等于( ).A. (1)/(tan frac(x){2)}B. (1)/(cot frac(x){2)}C. (1)/(sin x)D. (1)/(cos x)
设$y = \ln(\tan \frac{x}{2})$,则$\frac{dy}{dx}$等于( ).
A. $\frac{1}{\tan \frac{x}{2}}$
B. $\frac{1}{\cot \frac{x}{2}}$
C. $\frac{1}{\sin x}$
D. $\frac{1}{\cos x}$
题目解答
答案
C. $\frac{1}{\sin x}$
解析
本题考查复合函数求导的知识。解题思路是先明确函数$y = \ln(\tan \frac{x}{2})$是由多个函数复合而成,然后根据复合函数求导法则,从外层函数到内层函数逐步求导,最后将各层导数相乘得到$\frac{dy}{dx}$。
设$u = \tan \frac{x}{2}$,则$y = \ln u$。
- 先对$y = \ln u$关于$u$求导:
根据对数函数求导公式$(\ln x)^\prime=\frac{1}{x}$,可得$\frac{dy}{du}=\frac{1}{u}$。 - 再对$u = \tan \frac{x}{2}$关于$x$求导:
设$v=\frac{x}{2}$,则$u = \tan v$。- 先对$u = \tan v$关于$v$求导:
根据正切函数求导公式$(\tan x)^\prime=\sec^2 x$,可得$\frac{du}{dv}=\sec^2 v$。 - 再对$v=\frac{x}{2}$关于$x$求导:
根据求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,可得$\frac{dv}{dx}=\frac{1}{2}$。 - 根据复合函数求导法则$\frac{du}{dx}=\frac{du}{dv}\cdot\frac{dv}{dx}$,可得:
$\frac{du}{dx}=\sec^2 v\cdot\frac{1}{2}=\frac{1}{2}\sec^2\frac{x}{2}$。
- 先对$u = \tan v$关于$v$求导:
- 最后根据复合函数求导法则$\frac{dy}{dx}=\frac{dy}{du}\cdot\frac{du}{dx}$,可得:
$\frac{dy}{dx}=\frac{1}{u}\cdot\frac{1}{2}\sec^2\frac{x}{2}$。
将$u = \tan \frac{x}{2}$代入上式得:
$\frac{dy}{dx}=\frac{1}{\tan \frac{x}{2}}\cdot\frac{1}{2}\sec^2\frac{x}{2}$。
因为$\tan \frac{x}{2}=\frac{\sin \frac{x}{2}}{\cos \frac{x}{2}}$,$\sec^2\frac{x}{2}=\frac{1}{\cos^2\frac{x}{2}}$,所以:
$\begin{align*}\frac{dy}{dx}&=\frac{\cos \frac{x}{2}}{\sin \frac{x}{2}}\cdot\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{\cos^2\frac{x}{2}}\\&=\frac{1}{2\sin \frac{x}{2}\cos \frac{x}{2}}\end{align*}$
根据二倍角公式$\sin 2\alpha = 2\sin \alpha\cos \alpha$,这里$\alpha=\frac{x}{2}$,则$2\sin \frac{x}{2}\cos \frac{x}{2}=\sin x$,所以$\frac{dy}{dx}=\frac{1}{\sin x}$。