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三角函数及其反函数的导数 整理+证明

定义-三角函数

函数名称 符号
正弦 $\sin \theta$
余弦 $\cos \theta$
正切 $\tan \theta$
余切 $\cot \theta$
正割 $\sec \theta = \frac{1}{\cos \theta}$
余割 $\csc \theta = \frac{1}{\sin \theta}$

其中

相关恒等式:

求导-三角函数

几个非常有用的结论

a) $\lim_{\theta\to 0} \frac{\sin \theta}{\theta} = 1$

1. $\cos \theta < \frac{\sin \theta}{\theta}$

0.jpg

如图, $\odot A$ 是单位圆, $AC$ 为一条过 $A$ 的射线,它与 $x$ 轴正方向的夹角为 $\theta$ 。则:

  • $\theta = \overset{\large\frown}{BC}$(由弧度制的定义得)
  • $\sin \theta = CH$
  • $\tan \theta = EB$

于是

2. $\frac{\sin\theta}{\theta} < 1$

从上面的图可以看出来:

3. final proof

因为

由夹逼定理知

b) $\lim_{\theta\to 0} \frac{\cos \theta -1 }{\theta} = 0$

c) $\lim_{x\to 0} \frac{1-\cos x }{\frac{x^2}{2}} = 1$

$(\sin x)’ = \cos x$

$(\cos x)’ = -\sin x$

$(\tan x)’ = \sec^2 x$

$(\cot x)’ = -\csc^2 x$

$(\sec x)’ = \sec x \cdot \tan x$

$(\csc x)’ = -\csc x \cot x$

求导-反三角函数

$(\sin^{-1} x)’ = \frac{1}{\sqrt {1-x^2}}$

$(\cos^{-1} x)’ = -\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}$

$(\tan^{-1} x)’ = \frac{1}{1+x^2}$

$(\cot^{-1} x)’ = - \frac{1}{1+x^2}$

$(\sec^{-1} x)’ = \frac{1}{x\sqrt{x^2 - 1}}$

$(\csc^{-1} x)’ = - \frac{1}{x\sqrt{x^2 - 1}}$