🐜 蚂蚁微积分 · 补缺 51 天
预备阶段:三角函数 · Day 8 / 51

三角函数求导

三角导数链式法则

🎯 今天要会做什么

真题计算题第 15 题经常考含 sin/cos\sin/\cos 的求导,今天把套路练熟。


📖 知识点精讲

1. 三个基本导数

(sinx)=cosx,(cosx)=sinx,(tanx)=sec2x.(\sin x)'=\cos x,\qquad (\cos x)'=-\sin x,\qquad (\tan x)'=\sec^2 x.

只有 cos\cos 求导带负号,记牢。把 sinx\sin x 和它的导数 cosx\cos x 画在一起看:cosx\cos x 正好是 sinx\sin x 每一点的斜率。

x y O 1 2 3 4 5 6 -1 1 sin x(sin x)′=cos x
y=sin x(橙)与它的导数 y=cos x(蓝):sin 在顶点(斜率0)处,cos 恰好过零。

2. 复合函数:链式法则

里层不是单独的 xx(而是某个 uu)时,先按外层求导,再乘里层的导数

(sinu)=cosuu,(cosu)=sinuu.(\sin u)'=\cos u\cdot u',\qquad (\cos u)'=-\sin u\cdot u'.

3. 典型例子

(sin3x)=cos3x3=3cos3x,(cosx2)=sinx22x=2xsinx2.(\sin 3x)'=\cos 3x\cdot 3=3\cos 3x,\qquad (\cos x^2)'=-\sin x^2\cdot 2x=-2x\sin x^2.

里层 3x3x 的导数是 33,里层 x2x^2 的导数是 2x2x——别忘了乘上去。


✍️ 例题精解

例 1 线性里层

(sin3x)(\sin 3x)'(cos5x)(\cos 5x)'

 里层导数分别是 3355

(sin3x)=3cos3x,(cos5x)=5sin5x.(\sin 3x)'=3\cos 3x,\qquad (\cos 5x)'=-5\sin 5x.

例 2 一般里层

y=sin(x2)y=\sin(x^2) 的导数。

 外层 (sinu)=cosu(\sin u)'=\cos u,里层 u=x2u=x^2u=2xu'=2x

y=cos(x2)2x=2xcos(x2).y'=\cos(x^2)\cdot 2x=2x\cos(x^2).

注意写法:sin(x2)\sin(x^2) 是「先平方再取正弦」,和 sin2x=(sinx)2\sin^2 x=(\sin x)^2 完全不同。


🧮 课堂练习

先自己做,再展开看答案。错题归入「三角函数」分类。

  1. (sin5x)(\sin 5x)'
  2. (cosx2)\left(\cos\dfrac{x}{2}\right)'
  3. (tan3x)(\tan 3x)'
  4. y=sin(x2+1)y=\sin(x^2+1) 的导数。
  5. y=2x+cosxy=2x+\cos x 的导数。
参考答案
  1. 5cos5x5\cos 5x
  2. 12sinx2-\dfrac12\sin\dfrac{x}{2}
  3. (tanu)=sec2uu(\tan u)'=\sec^2u\cdot u',得 3sec23x3\sec^2 3x
  4. 里层 x2+1x^2+1 导数 2x2x2xcos(x2+1)2x\cos(x^2+1)
  5. 2sinx2-\sin x

🎓 真题实战

下面两道直接来自历年卷的第 15 题,用今天的链式法则就能做:

真题 1 (2022 年 4 月 · 第 15 题) 设 y=cos(x2)+3y=\cos(x^2)+3,求 dydxx=1\left.\dfrac{dy}{dx}\right|_{x=1}

真题 2 (2024 年 4 月 · 第 15 题) 设 y=e2x+sinxy=e^{2x}+\sin x,求 yx=π2\left.y'\right|_{x=\frac{\pi}{2}}

真题参考答案

真题 1 y=sin(x2)2x=2xsin(x2)y'=-\sin(x^2)\cdot 2x=-2x\sin(x^2)。代入 x=1x=1

dydxx=1=2sin1.\left.\frac{dy}{dx}\right|_{x=1}=-2\sin 1.

真题 2 y=2e2x+cosxy'=2e^{2x}+\cos x。代入 x=π2x=\dfrac{\pi}{2},因 cosπ2=0\cos\dfrac{\pi}{2}=0

yx=π2=2eπ+0=2eπ.\left.y'\right|_{x=\frac{\pi}{2}}=2e^{\pi}+0=2e^{\pi}.

想看它们在整张卷里的位置,可点开 2022 年 4 月真题2024 年 4 月真题


🔑 小结 / 易错点