Производные основных элементарных функций
I Степенная функцияy=xa
Находим приращение функции и составляем разностное отношение:
Вычислим предел этого разностного отношения, используя эквивалентность для степенной функции ~ ma при
:
Итак, имеем
(1)
Замечание 1. Вывод последней формулы предполагает, что . Вычис-лим
(считаем, что
, следовательно,
):
.
Величина этого предела зависит от : для
, для
и для
. Но этот же результат можно получить из формулы (1) с помощью теоремы 2 §3. Аналогичный результат можно получить и для
, если a таково, что степенная функция определена для
.
Замечание 2. Ряд частных случаев формулы (1) лучше запомнить как самостоятельные формулы дифференцирования:
,
,
.
II Показательная функцияy=ax
.
Итак,
.
Частный случай этой формулы: .
III Логарифмическая функция
Итак,
.
Для логарифмической функции с произвольным основанием используем формулу перехода:
.
Отсюда .
Можно предложить и другой способ вычисления с использованием основного логарифмического тождества
. Продифференцировав почленно это тождество, получим:
.
Отсюда и получим .
IV Тригонометрические функции
1. y=sinx
.
(на последнем шаге мы воспользовались непрерывностью косинуса).
Итак,
.
Производные остальных тригонометрических функций можно вычислить, используя определение производной, но проще использовать известные правила дифференцирования и формулы, связывающие тригонометрические функции друг с другом.
2. y=cosx
.
Итак,
.
3. y=tgx
.
Итак,
.
4. y=сtgx.
Аналогично предыдущему можно получить
(ctg .
V Обратные тригонометрические функции
Производные этих функций проще всего получить при помощи основного тождества, связывающего пару взаимно обратных функций, а именно: .
1. y=arcsinx
Дифференцируем почленно тождество :
(напомним, что , поэтому
).
Итак,
.
2. y=arccosx
Известное соотношение и предыдущая формула для
, позволяют получить
.
3. y=arctgx
Итак,
.
4. y=arcctgx
Из соотношения , получим
.
Замечание 3. Покажем на примере как можно получать производные аркфункций, исходя из определения производной. Приращение арктангенса
стремится к 0 при
(в силу непрерывности функции). Отсюда получаем эквивалентность: при
Теперь можно легко найти предел разностного отношения:
.
Замечание 4. Производные аркфункций можно получить также, используя общее правило дифференцирования обратной функции, которое будет приведено ниже.
VI Гиперболические и обратные гиперболические функции
Эти функции элементарным образом выражаются через показательную и логарифмическую функции. Поэтому проще всего находить их производные, используя известные правила дифференцирования.
Например:
Производные других функций этой группы студентам предлагается получить самостоятельно.
VII Сводка формул для производных
1. ,
,
,
.
2. ,
.
3. ,
.
4. . 5.
.
6. (tg . 7. (ctg
.
8. . 9.
.
10. . 11.
.
12. . 13.
.
14. . 15.
.
16. .
17. .
18. .