题目
设y=ln(x+sqrt(a^2+x^2)),则(dy)/(dx)等于( )。A. (1)/(sqrt(a^2+x^2))B. (x)/((x+a)sqrt(a^2+x^2))C. (2x)/(sqrt(a^2+x^2))D. (1)/(2xsqrt(a^2+x^2))
设$y=\ln(x+\sqrt{a^2+x^2})$,则$\frac{dy}{dx}$等于( )。
A. $\frac{1}{\sqrt{a^2+x^2}}$
B. $\frac{x}{(x+a)\sqrt{a^2+x^2}}$
C. $\frac{2x}{\sqrt{a^2+x^2}}$
D. $\frac{1}{2x\sqrt{a^2+x^2}}$
题目解答
答案
A. $\frac{1}{\sqrt{a^2+x^2}}$
解析
本题考查复合函数求导的知识点。解题思路是先设出中间变量,将原函数拆分成简单函数的复合形式,然后根据复合函数求导法则,先对最外层函数求导,再乘以中间变量对自变量的导数,最后将中间变量代回得到最终结果。
设$u = x + \sqrt{a^2 + x^2}$,则原函数$y = \ln u$。
- 首先求$y$对$u$的导数:
根据对数函数求导公式$(\ln x)^\prime=\frac{1}{x}$,可得$\frac{dy}{du}=\frac{1}{u}$。 - 然后求$u$对$x$的导数:
$u = x + \sqrt{a^2 + x^2}$,根据加法求导法则$(f(x)+g(x))^\prime=f^\prime(x)+g^\prime(x)$,分别对$x$和$\sqrt{a^2 + x^2}$求导。- 对于$x$,其导数$(x)^\prime = 1$。
- 对于$\sqrt{a^2 + x^2}=(a^2 + x^2)^{\frac{1}{2}}$,设$v = a^2 + x^2$,则$(a^2 + x^2)^{\frac{1}{2}}=v^{\frac{1}{2}}$。
根据复合函数求导法则,先对$v^{\frac{1}{2}}$关于$v$求导,再乘以$v$关于$x$的导数。
根据幂函数求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,可得$(v^{\frac{1}{2}})^\prime=\frac{1}{2}v^{-\frac{1}{2}}$,$v^\prime=(a^2 + x^2)^\prime = 2x$。
所以$(\sqrt{a^2 + x^2})^\prime=\frac{1}{2}(a^2 + x^2)^{-\frac{1}{2}}\times 2x=\frac{x}{\sqrt{a^2 + x^2}}$。
则$u^\prime=(x + \sqrt{a^2 + x^2})^\prime=(x)^\prime+(\sqrt{a^2 + x^2})^\prime=1+\frac{x}{\sqrt{a^2 + x^2}}$。
对$1+\frac{x}{\sqrt{a^2 + x^2}}$进行通分:
$\begin{align*}1+\frac{x}{\sqrt{a^2 + x^2}}&=\frac{\sqrt{a^2 + x^2}}{\sqrt{a^2 + x^2}}+\frac{x}{\sqrt{a^2 + x^2}}\\&=\frac{\sqrt{a^2 + x^2}+x}{\sqrt{a^2 + x^2}}\end{align*}$
- 最后根据复合函数求导法则$\frac{dy}{dx}=\frac{dy}{du}\cdot\frac{du}{dx}$:
将$\frac{dy}{du}=\frac{1}{u}$和$\frac{du}{dx}=\frac{\sqrt{a^2 + x^2}+x}{\sqrt{a^2 + x^2}}$代入可得:
$\frac{dy}{dx}=\frac{1}{u}\cdot\frac{\sqrt{a^2 + x^2}+x}{\sqrt{a^2 + x^2}}$
把$u = x + \sqrt{a^2 + x^2}$代回上式得:
$\frac{dy}{dx}=\frac{1}{x + \sqrt{a^2 + x^2}}\cdot\frac{\sqrt{a^2 + x^2}+x}{\sqrt{a^2 + x^2}}=\frac{1}{\sqrt{a^2 + x^2}}$