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arctanx的导数怎么求

2025-09-12 02:42:02

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arctanx的导数怎么求希望能解答下

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2025-09-12 02:42:02

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。

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