Derivat av kotangentberäkning, bevis, övningar

4438
Egbert Haynes

De derivat av cotangenten är lika med motsatsen till kvadraten för cosecanten "-Csctvå”. Denna formel följer lagarna för derivat per definition och differentieringen av trigonometriska funktioner. Det betecknas enligt följande:

d (ctg u) = -csctvå eller. du

Där "du" symboliserar uttrycket härledt från argumentfunktionen, med avseende på den oberoende variabeln.

Källa: Pixabay.com

Artikelindex

  • 1 Hur beräknas det?
  • 2 Kotangensfunktionens egenskaper
    • 2.1 Vertikala asymptoter
    • 2.2 Domän
    • 2.3 Räckvidd
    • 2.4 Frekvens
    • 2.5 Beteende
  • 3 Demo
    • 3.1 Trigonometrisk differentialskydd
    • 3.2 Bevis per definition av derivat
  • 4 Lösta övningar
    • 4.1 Övning 1
    • 4.2 Övning 2
  • 5 Referenser

Hur beräknas det?

Förfarandet för att utveckla dessa derivat är ganska enkelt. Allt du behöver göra är att korrekt identifiera argumentet och vilken typ av funktion det representerar..

Exempelvis har uttrycket Ctg (f / g) en uppdelning i sitt argument. Detta kommer att kräva en differentiering av U / V efter att utveckla derivatet av cotangenten.

Cotangenten är den ömsesidiga tangenten. Algebraiskt betyder detta att:

(1 / tg x) = ctg x

Ctg x = Cos x / Sen x

Det är felaktigt att säga att cotangentfunktionen är tangentens "inversa". Detta beror på att den inversa tangentfunktionen per definition är bågtangent.

(Tg-1 x) = arctg x

Enligt Pythagoras trigonometri är cotangenten involverad i följande avsnitt:

Ctg x = (cos x) / (sin x)

Ctgtvå x + 1 = Csctvå x

Enligt analytisk trigonometri svarar den på följande identiteter:

Ctg (a + b) = (1 - tg a. Tg b) / (tg a + tg b)

Ctg (a - b) = (1 + tg a. Tg b) / (tg a - tg b)

Ctg (2a) = (1 - tgtvå a) / (2tg a)

Kotangensfunktionens egenskaper

Det är nödvändigt att analysera olika egenskaper hos funktionen f (x) = ctg x för att definiera de aspekter som är nödvändiga för att studera dess differentierbarhet och tillämpning.

Vertikala asymptoter

Funktionen cotangent definieras inte på de värden som gör uttrycket "Senx" noll. På grund av dess ekvivalenta Ctg x = (cos x) / (sin x) kommer den att ha en obestämbarhet i alla "nπ" med n som tillhör heltal.

Det vill säga, i vart och ett av dessa värden på x = nπ kommer det att finnas en vertikal asymptot. När du närmar dig från vänster minskar cotangentens värde snabbt, och när du närmar dig från höger ökar funktionen på obestämd tid.

Domän

Domänen för den cotangenta funktionen uttrycks av uppsättningen x ∈ R / x ≠ nπ, n ∈ Z. Detta läses som "x tillhör uppsättningen av reella tal så att x skiljer sig från nπ, med n tillhör uppsättningen heltal".

Rang

Området för cotangentfunktionen är från minus till plus oändlighet. Därför kan man dra slutsatsen att dess intervall är uppsättningen av reella tal R.

Frekvens

Kotangentfunktionen är periodisk och dess period är lika med π. På detta sätt uppfylls lika Ctg x = Ctg (x + nπ), där n tillhör Z.

Beteende

Det är en udda funktion, eftersom Ctg (-x) = - Ctg x. På detta sätt är det känt att funktionen presenterar en symmetri med avseende på koordinatursprunget. Det presenterar också en minskning av varje intervall mellan två på varandra följande vertikala asymptoter.

Den har inte maximala eller minimala värden, eftersom dess approximationer till de vertikala asymptoterna uppvisar beteenden där funktionen ökar eller minskar på obestämd tid.

Nollor eller rötter för cotangentfunktionen finns med udda multiplar av π / 2. Detta betyder att Ctg x = 0 gäller för värden i formen x = nπ / 2 med n udda heltal.

Demonstration

Det finns två sätt att bevisa derivatet av den cotangenta funktionen.

Trigonometrisk differentiell bevis

Derivat av cotangensfunktionen från dess motsvarighet i sinus och cosinus bevisas.

Det behandlas som ett derivat av en funktionsfördelning

Efter härledningen är faktorerna grupperade och målet är att efterlikna de pythagoreiska identiteterna

Genom att ersätta identiteterna och använda ömsesidighet erhålls uttrycket

Bevis per definition av derivat

Följande uttryck motsvarar derivatet per definition. Där avståndet mellan 2 punkter för funktionen närmar sig noll.

Att ersätta cotangenten vi har:

Identiteter tillämpas för summan av argument och ömsesidighet

Fraktionen av täljaren används traditionellt

Att eliminera motsatta element och ta en gemensam faktor får vi

Tillämpa Pythagoras identiteter och ömsesidighet måste vi

Elementen som utvärderas i x är konstanta med avseende på gränsen, därför kan de lämna argumentet för detta. Sedan tillämpas egenskaper för trigonometriska gränser.

Gränsen utvärderas

Sedan beaktas det tills önskat värde uppnås

Derivat av cotangenten demonstreras således som motsatsen till kvadratet i cosecanten.

Lösta övningar

Övning 1

Baserat på funktionen f (x), definiera uttrycket f '(x)

Motsvarande härledning tillämpas med hänsyn till kedjeregeln

Avleda argumentet

Ibland är det nödvändigt att tillämpa ömsesidiga eller trigonometriska identiteter för att anpassa lösningarna.

Övning 2

Definiera det differentiella uttrycket som motsvarar F (x)

Enligt avledningsformeln och med respekt för kedjeregeln

Argumentet härleds, medan resten förblir densamma

Avleda alla element

Fungerar på ett traditionellt sätt produkter av samma bas

De lika elementen läggs till och den gemensamma faktorn extraheras

Skyltar förenklas och manövreras. Ge väg till fullt härledda uttryck

Referenser

  1. Trigonometrisk serie, Volym 1. A. Zygmund. Cambridge University Press, 2002
  2. Beräkning av en enda variabel. Ron Larson, Bruce H. Edwards. Cengage Learning, 10 nov 2008
  3. Kalkyl med trigonometri och analytisk geometri. John H. Saxon, John Saxon, Frank Wang, Diana Harvey. Saxon Publishers, 1988
  4. Multivariabel analys. Satish Shirali, Harkrishan Lal Vasudeva. Springer Science & Business Media, 13 dec. 2010
  5. Systemdynamik: modellering, simulering och styrning av mekatroniska system. Dean C. Karnopp, Donald L. Margolis, Ronald C. Rosenberg. John Wiley & Sons, 7 mars 2012
  6. Kalkyl: matematik och modellering. William Bauldry, Joseph R. Fiedler, Frank R. Giordano, Ed Lodi, Rick Vitray. Addison Wesley Longman, 1 jan 1999

Ingen har kommenterat den här artikeln än.