【arctanx的导数怎么求】在微积分中,反三角函数的导数是一个常见的知识点。其中,arctanx(即反正切函数)的导数是学习微分时必须掌握的内容之一。下面将通过总结的方式,详细讲解如何求arctanx的导数,并以表格形式进行归纳整理。
一、基本概念
arctanx 是 tanx 的反函数,定义域为全体实数(-∞, +∞),值域为 (-π/2, π/2)。其导数公式是:
$$
\frac{d}{dx} \arctan x = \frac{1}{1 + x^2}
$$
这个公式可以通过反函数求导法则来推导,也可以通过隐函数求导的方法得出。
二、求导过程(简要说明)
设 $ y = \arctan x $,则有 $ x = \tan y $。
对两边关于x求导:
$$
\frac{d}{dx} x = \frac{d}{dx} \tan y
$$
左边为1,右边使用链式法则:
$$
1 = \sec^2 y \cdot \frac{dy}{dx}
$$
因为 $ \sec^2 y = 1 + \tan^2 y $,而 $ \tan y = x $,所以:
$$
1 = (1 + x^2) \cdot \frac{dy}{dx}
$$
解得:
$$
\frac{dy}{dx} = \frac{1}{1 + x^2}
$$
因此,$ \frac{d}{dx} \arctan x = \frac{1}{1 + x^2} $
三、常见导数对比表
函数 | 导数 |
$ \arctan x $ | $ \frac{1}{1 + x^2} $ |
$ \arcsin x $ | $ \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} $ |
$ \arccos x $ | $ -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} $ |
$ \arctan(ax) $ | $ \frac{a}{1 + a^2x^2} $(a为常数) |
$ \arctan(u(x)) $ | $ \frac{u'(x)}{1 + [u(x)]^2} $(链式法则应用) |
四、总结
arctanx 的导数是 $ \frac{1}{1 + x^2} $,这一结果可以通过反函数求导或隐函数求导法得到。在实际应用中,若遇到更复杂的表达式(如含有复合函数的 arctan),需结合链式法则进行求导。掌握这一基础导数有助于理解和解决更复杂的微积分问题。