Solution
反正切函数 arctan(x) 的导数可以通过隐函数求导法来求得。我们从以下关系开始:
y=arctan(x)
这意味着:
x=tan(y)
我们需要求 dxdarctan(x)。通过对 x=tan(y) 两边对 x 求导,我们得到:
dxdx=dxdtan(y)
左边直接为1,右边使用链式法则:
1=sec2(y)dxdy
所以:
dxdy=sec2(y)1
我们还知道:
sec2(y)=1+tan2(y)
由于 tan(y)=x,因此:
sec2(y)=1+x2
将其代入导数公式中:
dxdy=1+x21
因此,反正切函数的导数为:
dxdarctan(x)=1+x21
详细推导步骤:
-
设定隐函数:
设 y=arctan(x),即 x=tan(y)。
-
对两边求导:
dxdx=dxdtan(y)
1=sec2(y)dxdy
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求解 dxdy:
dxdy=sec2(y)1
-
用 tan(y)=x 替换 sec2(y):
sec2(y)=1+tan2(y)=1+x2
dxdy=1+x21
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最终结果:
dxdarctan(x)=1+x21
请问你需要更详细的解释或有其他问题吗?你可以问以下问题:
- 如何求其他反三角函数的导数?
- 反三角函数的应用有哪些?
- 如何使用隐函数求导法解决其他问题?
- 反三角函数在物理中的应用是什么?
- 导数在数学分析中的重要性有哪些?
提示: 反三角函数的导数在许多数学和物理问题中都非常有用,特别是在涉及角度和斜率的计算中。