求下列函数的导数:-|||-(1) =arcsin (sin x);-|||-(2) =arctan dfrac (1+x)(1-x);-|||-(3) =ln tan dfrac (x)(2)-cos xcdot ln tan x;-|||-(4) =ln ((e)^x+sqrt (1+{e)^2x});-|||-(5) =(x)^dfrac (1{x)}(xgt 0).
题目解答
答案
解析
- 反三角函数复合函数求导:需注意反三角函数的导数公式及复合函数的链式法则。
- 分式函数与反三角函数复合:利用导数公式结合分式求导法则。
- 对数函数与三角函数复合:需应用链式法则和乘积法则,注意化简三角恒等式。
- 复合对数函数求导:通过链式法则结合指数函数和根式函数的导数。
- 幂指函数求导:采用对数求导法简化运算。
第(1)题
反三角函数导数公式
$\frac{d}{dx} \arcsin u = \frac{1}{\sqrt{1 - u^2}} \cdot u'$,其中$u = \sin x$。
链式法则应用
$y' = \frac{1}{\sqrt{1 - \sin^2 x}} \cdot \cos x$。
化简
$\sqrt{1 - \sin^2 x} = |\cos x|$,但题目未限制$x$范围,默认结果保留根号形式。
第(2)题
反三角函数导数公式
$\frac{d}{dx} \arctan u = \frac{1}{1 + u^2} \cdot u'$,其中$u = \frac{1 + x}{1 - x}$。
分式求导
$u' = \frac{(1)(1 - x) - (1 + x)(-1)}{(1 - x)^2} = \frac{2}{(1 - x)^2}$。
代入公式
$y' = \frac{1}{1 + \left( \frac{1 + x}{1 - x} \right)^2} \cdot \frac{2}{(1 - x)^2}$。
化简
分母通分后为$\frac{(1 - x)^2 + (1 + x)^2}{(1 - x)^2} = \frac{2(1 + x^2)}{(1 - x)^2}$,最终$y' = 1$。
第(3)题
第一项求导
$\frac{d}{dx} \ln \tan \frac{x}{2} = \frac{1}{\tan \frac{x}{2}} \cdot \sec^2 \frac{x}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{\sin x}$。
第二项求导(乘积法则)
$\frac{d}{dx} [\cos x \cdot \ln \tan x] = -\sin x \cdot \ln \tan x + \cos x \cdot \frac{1}{\tan x} \cdot \sec^2 x$。
化简第二项
$\cos x \cdot \frac{1}{\tan x} \cdot \sec^2 x = \cos x \cdot \frac{\cos x}{\sin x} \cdot \frac{1}{\cos^2 x} = \frac{1}{\sin x}$。
合并结果
$y' = \frac{1}{\sin x} - \sin x \cdot \ln \tan x - \frac{1}{\sin x} = -\sin x \cdot \ln \tan x$。
第(4)题
复合函数导数
$y' = \frac{1}{e^x + \sqrt{1 + e^{2x}}} \cdot \left( e^x + \frac{e^{2x}}{\sqrt{1 + e^{2x}}} \right)$。
提取公因子
$e^x \left( 1 + \frac{e^x}{\sqrt{1 + e^{2x}}} \right) = \frac{e^x}{\sqrt{1 + e^{2x}}}$。
第(5)题
对数化简
$\ln y = \frac{\ln x}{x}$。
求导并整理
$\frac{y'}{y} = \frac{1 - \ln x}{x^2}$,故$y' = x^{\frac{1}{x}} \cdot \frac{1 - \ln x}{x^2} = x^{\frac{1}{x} - 2} (1 - \ln x)$。