题目
已知 =f(dfrac (3x-2)(3x+2)) '(x)=arctan (x)^2, 则 dfrac (dy)(dx)(|)_(x=0)=.

题目解答
答案
解析:

解析
考查要点:本题主要考查复合函数的求导法则(链式法则)以及分式函数的导数计算,同时涉及反三角函数的求值。
解题核心思路:
- 识别复合结构:函数$y = f\left(\dfrac{3x-2}{3x+2}\right)$是复合函数,外层为$f(u)$,内层为$u = \dfrac{3x-2}{3x+2}$。
- 应用链式法则:$\dfrac{dy}{dx} = f'(u) \cdot u'$,其中$f'(u)$由已知条件$f'(x) = \arctan{x^2}$确定,$u'$需通过分式求导计算。
- 代入$x=0$求值:注意代入时需先计算内层函数的值,再代入外层函数。
破题关键点:
- 正确应用链式法则,明确内外层函数的导数关系。
- 准确计算分式函数的导数,避免符号错误。
- 特殊角的反三角函数值:$\arctan{1} = \dfrac{\pi}{4}$。
-
求外层函数的导数$f'(u)$
已知$f'(x) = \arctan{x^2}$,因此:
$f'\left(\dfrac{3x-2}{3x+2}\right) = \arctan{\left(\dfrac{3x-2}{3x+2}\right)^2}.$ -
求内层函数$u = \dfrac{3x-2}{3x+2}$的导数$u'$
使用分式求导法则:
$u' = \dfrac{(3)(3x+2) - (3x-2)(3)}{(3x+2)^2} = \dfrac{9x + 6 - 9x + 6}{(3x+2)^2} = \dfrac{12}{(3x+2)^2}.$ -
组合链式法则结果
$\dfrac{dy}{dx} = f'\left(\dfrac{3x-2}{3x+2}\right) \cdot \dfrac{12}{(3x+2)^2} = \dfrac{12}{(3x+2)^2} \cdot \arctan{\left(\dfrac{3x-2}{3x+2}\right)^2}.$ -
代入$x=0$求值
- 计算分母:$(3 \cdot 0 + 2)^2 = 2^2 = 4$,故$\dfrac{12}{4} = 3$。
- 计算内层函数值:$\dfrac{3 \cdot 0 - 2}{3 \cdot 0 + 2} = -1$,平方后为$1$,故$\arctan{1} = \dfrac{\pi}{4}$。
- 最终结果:$3 \cdot \dfrac{\pi}{4} = \dfrac{3\pi}{4}$。