Методы решения физико-математических задач

Производные основных элементарных функций и их вывод

Производные элементарных функций
Представлены производные основных элементарных функций и ссылки на страницы с их выводом. Даны формулы производных высших порядков.
()( \newcommand{\tg}{\mathop{\mathrm{tg}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\ctg}{\mathop{\mathrm{ctg}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\arctg}{\mathop{\mathrm{arctg}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\arcctg}{\mathop{\mathrm{arcctg}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\sh}{\mathop{\mathrm{sh}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\ch}{\mathop{\mathrm{ch}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\th}{\mathop{\mathrm{th}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\cth}{\mathop{\mathrm{cth}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\arsh}{\mathop{\mathrm{arsh}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\arch}{\mathop{\mathrm{arch}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\arth}{\mathop{\mathrm{arth}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\arcth}{\mathop{\mathrm{arcth}}\nolimits} )() ()( \newcommand{\Im}{\mathop{\mathrm{Im}}\nolimits} )()

Производная логарифма

( ln x) = 1x;     ( ln | x |  ) = 1x;
( loga x) = (ln xln a) = 1x ln a;     ( loga | x |  ) = 1x ln a.
См. Вывод производной логарифма тремя способами >>>

Производная степенной и показательной функций

(xa) = axa – 1;
(nxm) = (xm / n) =mn xmn – 1 = mnnxm – n;
См. Вывод производной степенной функции >>>

(ex) = ex;
(ax) = (e (ln a) ⋅ x) = ax ⋅ ln a;
См. Вывод производной показательной функции и экспоненты тремя способами >>>

Производные тригонометрических функций

( sin x) = cos x;
См. Вывод производной синуса >>>

( cos x) = –sin x;
См. Вывод производной косинуса >>>

( tg x) = 1cos 2 x;
См. Вывод производной тангенса >>>

( ctg x) = – 1sin 2 x;
См. Вывод производной котангенса >>>

Производные обратных тригонометрических функций

( arcsin x) = 1 1 – x 2;
( arccos x) = (  π2 – arcsin x) = – 1 1 – x 2;
См. Вывод производных арксинуса и арккосинуса двумя способами >>>

( arctg x) = 11 + x 2;
( arcctg x) = (  π2 – arctg x) = – 11 + x 2;
См. Вывод производных арктангенса и арккотангенса двумя способами >>>

Производные гиперболических функций

( sh x) = ch x;
( ch x) = sh x;
( th x) = 1ch 2 x;
( cth x) = – 1sh 2 x;

Производные обратных гиперболических функций

( arsh x) = ( ln(x + x 2 + 1 )) =1x 2 + 1 ;
( arch x) = ( ln(x + x 2 – 1 )) =1x 2 – 1 ;
( arth x) = (  12 ln 1 + x1 – x  ) =11 – x 2;
( arcth x) = (  12 ln x + 1x – 1  ) =11 – x 2.

Обратный гиперболический косинус является многозначной функцией. Он имеет две ветви:
arch x = ln(x + x 2 – 1 )  – главное значение;
arch x = –ln(x + x 2 – 1 ) = ln(x – x 2 – 1 ).
Иногда значения для двух ветвей пишут одной формулой:
arch x = ln(x ± x 2 – 1 ).
Тогда его производная имеет вид:
( arch x) = ( ln(x ± x 2 – 1 )) = ± 1x 2 – 1 .

Производные высших порядков

( ln x) (n) = (–1)n – 1 (n – 1)!xn.
См. Доказательство методом математической индукции >>>

(xm) (n) = m (m – 1) ...   (m – n + 1) xm – n.
См. Вывод производной степенной функции n-го порядка >>>

(ax) (n) = ax  lnn a.
См. Производные высших порядков показательной функции >>>

Тригонометрические функции

( sin x) (n) = sin(x + 2).
См. Доказательство методом математической индукции >>>

( cos x) (n) = cos(x + 2).
См. Производные косинуса высших порядков >>>

(tg x) (n) = [( 1 + y 2)ddy  ]n y,
где y = tg x.
См. Производные тангенса высших порядков >>>.

(ctg x) (n) = (–1)n[( 1 + y 2)ddy  ]n y,
где y = ctg x.
См. Производные котангенса высших порядков >>>.

Обратные тригонометрические функции

Производные арксинуса и арккосинуса

(arcsin x) (n) = pn (x)( 1 – x 2)n – 12,
где pn (x) – многочлен степени n – 1. Он определяется по формулам:
p2m + 1 (x) =A[1 + mΣk = 1(m!) 2(2k)!( (m – k)! ) 2 (2x) 2k];
p2m (x) = Ax[1 +m – 1Σk = 1((m – 1)!) 2(2k + 1)!( (m – k – 1)! ) 2 (2x) 2k].
Здесь A = [1 ⋅ 3 ⋅ 5⋅ ⋅ ⋅(2m – 1)] 2 ≡[(2m – 1)!!] 2.
(arccos x) (n) = –(arcsin x) (n).
См. Вывод производных высших порядков арксинуса и арккосинуса >>>.

Производные арктангенса и арккотангенса

(arctg x) (n) = (–1)n + 1  (n – 1)! ⋅ Im (x + i)n(1 + x 2)n;
(arcctg x) (n) = –(arctg x) (n) = (–1)n  (n – 1)! ⋅ Im (x + i)n(1 + x 2)n.

Другой вид производных:
y (n) = (n – 1)!  cosn y ⋅ sin[n(y + π2)],
где y = arctg x.
z (n) = (n – 1)!  sinn z ⋅ sin[n(z + π)],
где z = arcctg x.

См. Вывод производных высших порядков арктангенса и арккотангенса >>>.

Меню