【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 $
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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