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arctanx求导公式推导过程

2025-09-12 02:43:03

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arctanx求导公式推导过程,跪求万能的知友,帮我看看!

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2025-09-12 02:43:03

arctanx求导公式推导过程】在微积分中,反三角函数的求导是一个重要的知识点。其中,arctanx(即反正切函数)的导数公式是数学学习中的基础内容之一。本文将对arctanx的导数进行详细推导,并以加表格的形式展示结果。

一、推导过程

设 $ y = \arctan x $,则根据反函数的定义,可以得到:

$$

x = \tan y

$$

对两边关于 $ x $ 求导,使用隐函数求导法:

$$

\frac{d}{dx}(x) = \frac{d}{dx}(\tan y)

$$

左边为1,右边用链式法则求导:

$$

1 = \sec^2 y \cdot \frac{dy}{dx}

$$

因此,

$$

\frac{dy}{dx} = \frac{1}{\sec^2 y}

$$

由于 $ \sec^2 y = 1 + \tan^2 y $,而 $ \tan y = x $,所以:

$$

\frac{dy}{dx} = \frac{1}{1 + x^2}

$$

因此,得出结论:

$$

\frac{d}{dx}(\arctan x) = \frac{1}{1 + x^2}

$$

二、总结与表格

函数 导数表达式 推导方法 适用范围
$ \arctan x $ $ \frac{1}{1 + x^2} $ 隐函数求导法,利用 $ x = \tan y $ 所有实数 $ x \in \mathbb{R} $

三、注意事项

- 在推导过程中,关键在于理解反函数的概念以及如何通过隐函数求导来处理。

- 公式 $ \frac{d}{dx}(\arctan x) = \frac{1}{1 + x^2} $ 是标准结果,在积分和微分方程中广泛应用。

- 注意该导数在 $ x = 0 $ 处的值为 $ 1 $,且随着 $ x $ 增大,导数值逐渐趋近于 0。

通过以上推导与总结,我们可以清晰地看到 arctanx 的导数是如何得来的,也为进一步学习反三角函数的相关应用打下了基础。

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