Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Богомолов Н.В. Практические занятия по высшей математике учеб. пособие для сред. спец. учеб. заведений

.pdf
Скачиваний:
219
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
18.34 Mб
Скачать

у' = — 2 (sin Зх) 3 (sin Зх)';

у' 2 (sin Зх)~3 cos Зх (Зх)';

У’ = — 2 (sin 3%)“ 3cos Зх • 3 = — 4 р г |г •

716.

1) у-

1

2)

Г

1

 

3)

у- sin (хэ— 1) ’

~ sin JC

sin За: ’

4) У

 

1

 

6) У

1

 

 

5) у =

 

 

sin3

 

sm у ;

sin2 л:

 

 

717.

у —У sin2x.

 

 

(6.12)

и (6.15)

получим:

Решен ие . 'По формулам

У'

1

(sin 2х)';

у' ■

 

cos 2х (2x')j

 

 

 

2 У sin 2а:

 

 

2 У sin 2х

 

У'

1

cos 2х • 2 :

cos

=

ctg 2х ] / sin 2х.

 

2 У sin 2 а :

 

 

У sin 2х

 

 

718.

1) / (t) = У sin t ;

 

2)

i/ = y s in x 2.

 

719.

у —У sin2 5х.

радикал

дробным

показателем:

Р е ш е н и е .

Заменим

 

 

 

 

 

 

 

2_

 

 

 

у = У sin2 5х = (sin 5х)3.

 

По формулам (6.10) и (6.15) получим:

О

 

 

 

_ ±

 

 

 

у'

о

_ ±

 

У ^-(sin5x)

3 (sin5x)';

(sin 5х)

3 cos5x(5x)';

 

и

,

 

2 /

.

г ч—-г

г

с

10 cos 5л:

 

 

 

— — (sin 5х)

3 cos5x-5 = —

- -

 

 

*

 

 

3

 

 

 

 

 

3 У sin

 

720.

\) у = У

s\n3x\

2)

г/=

j/sin

j / x .

 

 

721.

1) у-

 

----ö “ *

2)* 7 УУ

- і / —r - s — »

U

8/"~r—X

 

 

 

 

У sm

Зх

 

У sin3 X

3) у = -у

sin2 х

722.1) Найти скорость точки, движущейся прямо­

линейно

по закону s=4sin3^ в момент

времени t = у

(s в м, t

в с).

 

2) Найти ускорение точки, движущейся прямолинейно

по закону и — sin 2t в момент времени 1= |

( S B м, і в с),

723. Найти угол наклона касательной к оси Ох, про­

веденной к кривой г/= sin я в точке х = ~ .

Реш ение . Найдем

производную

функции y — sïnx

при

л

'-

 

 

 

 

X ~ Y

 

 

 

 

 

 

у' — COS X,

у'

л — COS-Î-

1

 

 

 

X —

-Z-

о

2 *

Тангенс угла наклона касательной в точке х — равен у1,

т. е. Æ= tg a = y , откуда

а arctg Y (рис.

78)

 

 

 

 

 

 

 

724.

Найти

угол

на­

 

 

 

 

 

 

 

клона касательной

к

оси

 

 

 

 

 

 

 

Ох, проведенной к

кривой

 

 

 

 

 

 

 

у —smx

в точке

 

 

 

 

 

 

 

 

x = -g-.

 

 

 

 

 

 

 

725.

Найти

координаты точки,

в которой

касательная

кривой г/= sin л; ( 0 <

л:<

 

_____

___

__уСз

 

-g-J образует

угол arctg

 

 

 

 

 

 

726.

 

Найти,

под

каким

 

 

 

 

 

углом кривая г/= sin л: пересе­

 

 

 

 

 

кает

ось

Ох в точке х = п.

 

 

 

 

 

Р еш ен и е .

1.

Найдем

 

 

 

 

 

угловой

коэффициент каса­

 

 

 

 

 

тельной к синусоиде в точке

 

 

 

 

 

х = я:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kx=n (sin х)х=л =

 

 

 

 

 

 

= (cos х)х=п = cos Я = — 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис.

79).

2.

Найдем

угол ос,

образуемый касательной

в точке

х = п:

 

 

I

 

4

Зя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg a = — 1, а = -4- .

 

 

 

 

 

727.

Найти

под каким

углом

кривая

t/ = sin л; пересе­

кает ось Ох в точке л:= 0 .

728. Составить уравнение касательной и нормали к кри­

вой ç/ = sin3x в точке oj.

Р е ш е н и е . I. Найдем угловой коэффициент касатель­

ной к кривой y = sin3x в точке

oj:

k — у' = 3 cos Зх; k

я = 3 cos 3 •

= 3 cos я = — 3.

,

*=з

3

2. Составим уравнение касательной:

у _ 0 = - з ( * —£); 3х + і / - л = 0. 3. Составим уравнение нормали:

у 0 = — — (х — у j ; Зх — я = 0.

729. Составить уравнение касательной и нормали к кри-

. 1

(

Ѵ ъ \

вой у — sm-g-л: в точке Ія;

—g—I.

II.Производная косинуса

Найти производные функций. 730. f(x) = - ° - ^ [ . Найти

Реш ен ие .

По

формулам (6.5),

(6.1), (6 .8) и

(6.16а)

получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ix )

(cosx-f-1)' (cos X— 3) — (cosX—

1)' (cos x-\-1)

_

 

 

 

 

 

(cos X — l)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- sin X (cos.r— 1) — (— sin x) (cos x-\-\) _

2 sin л

 

 

 

 

(cosx— l)2

 

 

(cosx— l)2 ’

 

 

 

2 sin

я

Ѵз

 

 

=4 / 3 ,

 

r (4 ) =

я

 

,

 

 

 

 

l -

l

2

 

 

 

 

cos 3 -

1

 

 

 

731. 1) /(*) = т Т І £ 7 -

 

Найти

 

 

2) */= 2 s i n x -

— cosx + 3;

3)

*/= 3 sin x +c o sx — x;

4)

/(x) = 2 s in x —

- 2 cosx. Найти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

732. 1) f (() = sin t cos/;

 

2) f (x) = sinx (1 — cosx); 3) у =

= xcosx; 4)

/ (x) = cosx(1 + sinx).

 

 

 

 

733. у cos (x2— 3).

 

 

 

 

 

получим:

Р еш ен и е . Применяя формулу (6.16),

у’ — — sin (x2— 3)^х2— 3)';

у' — — sin (x2— 3) • 2х = — 2х sin (x2— 3).

Следует запомнить, что производная косинуса равна синусу того же аргумента, взятого со знаком минус, умно­ женномуIна производную аргумента.

734.

1) у = cos*3;

2)

у — cos-^-;

3)

у =

cos] / 2л.

 

 

735.

1) у = cos3x;

2)

г/= cos2—

3)

у = cos2- ^ .

 

 

 

 

 

 

 

 

К*

 

 

 

 

 

I

736.

1) у-

cos

 

2) у = .

/ 3 Î

3) у-

 

 

cos2* ’

 

 

 

 

 

COS

 

4) У ~ cos3 (x2 — I) ‘

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

737.

1) t/=> j/^cos 2л:;

2)

I/ = | / C O S A :3;

3) I/ = ]A;os У 2л:.

738.

1) y = y^cosx\ 2)

у--

1

;

Q.

1

 

 

v<

3) y = -

 

 

739.

i/ = (1 -f- sin 2л) cos 2л:.

' cos *2

 

'

cos2*3

 

производной

произведения

Решение.

 

По

правилу

получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«/' = (!-{- sin 2л:)' C O S 2л +

( C O S 2х )' (1 +

sin 2л:).

 

 

Применив

далее

правило

дифференцирования суммы

и формулы (6.15) и (6.16),

получим:

 

 

 

 

 

 

у' = 2 cos 2л cos 2л — 2 sin 2л (1 + sin 2л) = 2 cos2 2л —

2 sin 2л — 2 sin2 2л = 2 (cos2 2л — sin2 2л) — 2 sin 2л =

=2 (cos 4л —sin 2л).

 

740.

1) у (1 cos 2л) sin 2л; 2) у

cos2 л

X

; 3) fix)

 

 

 

 

 

1 + COS2

 

cos3л sin л. Найти f

 

 

 

 

 

741.

Найти

скорость

и ускорение

точки,

движущейся

прямолинейно

по закону

s — 2 cos 21 в момент времени

t =

-я-

 

 

 

 

 

 

1

6 '

Составить уравнения касательной и нормали к кри­

 

742.

вой y = cos3x

в точке

0).

 

 

 

III.Производная тангенса

Найти производные функций.

743. /(л) = - ^ -~. Найти / ' ( у ) .

П*) =

COS'5X

• tgдс—— 1— (tgx-l)

 

 

—4 — (tg*-tg*+l)

 

 

 

W~x

 

 

 

 

tg2x

~

 

 

 

 

1

 

 

1

4_

 

 

 

 

 

 

sin2« ’

 

 

sin2

3 •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

744. l ) y = - & L - ; 2)

y = ig * - * ;

3 ) / ( « ) = « t g a ;

4) f (*) = sin* +

tg*. Найти

/'(л).

 

 

 

 

745.

*/ =

tg(2*2+ l ) .

(6.17)

получим:

 

 

Р е ш е н и е .

По формуле

 

 

 

 

 

 

У = cos2(2x2+ l )

(2* 2

^ '

 

 

 

 

 

/

=

1

4

 

 

4лг

 

 

 

 

У

cos2 (2л:2 + 1 ) ,а д

=

cos2 (2х2 +

Ï)

 

746.

1)

y = tg(ax + b);

2)

у = tg -j-;

3)

у = tg*2;

4) y = tg Ÿ 2 x .

747.

1) г/=

tg2 3*;

2) </ = tg2y 7 .

748.

у — tg л: sin3л;.

производной произведения

Р е ш е н и е .

По

правилу

получим:

у' = (tg*)' sin3д:-1- (sin3л:)' tg*,

 

 

по формулам

(6.15) и

(6.17) имеем:

 

у' = —\— sin3л:+ 2 sin x cos x tg*.

 

u

 

COS2 X

 

0

Произведем упрощения:

 

y' = tg2* + 2 sin * cos *

= tg2* + 2 sin2*.

749.

1)

y 3* —tg3*;

2) / (*) = tg2* sin*. Найти

3) i / - t g | + i t g » i .

t g -

75°- ’>

На#ти

2)

751.Найти угол наклона касательной к оси О*, пр

веденной к кривой у — tg* в точке * = 4^-.

О

752. Найти, под каким углом кривая у = igx пересе­

кает ось Ох в точке х = ~ .

IV. Производная котангенса

Найти производные функций.

 

 

 

753.

i/ =

ctgx + .x;.

 

 

(6.18а) и (6.9), получим:

Р еш ен и е .

По формулам (6.1),

 

1

 

, j __— 1 + sin2 X _______ 1 — sin2 X

ctg2X.

 

sin2а:

'

sin2X

 

 

sin2*

 

 

 

 

754.

1)

/(х) = 1 +

| р ;

2) /(*) = c t g * - t g x .

Найти

755.

y — cig (ax-\-b).

(6.18) получим:

 

Р е ш е н и е .

По формуле

 

У

 

sin2 (ах+ 6 )

(а х ~Т~Ь) ,

У

sin2 (ах + Ь) '

756.

1)

г/= ctg JC3;

2)

y = c t g ~ ' , 3) i/ =

ctg- ^- ;

4) г/= ztgV 2x .

 

 

____

 

 

757.

1) у = ctg3x; 2) y = Vctg2x;

3) у = — ctg~ — -j X

X Ctg3 y .

 

 

 

 

 

 

 

758.

1) y = —

2) у

I

 

 

 

ѴЯГ*'

 

 

 

 

 

ctg2 2A£

 

 

 

§ 38. Производные логарифмических функций

Формулы дифференцирования.

При условии Я= ф (X)

 

При условии и = X

 

1

 

 

 

 

(Іп и )'= ~ и '

(6.19)

<Іп *>, = т

(6.19а)

и

 

 

(lg и)’ (0,4343 In «)' =

 

 

 

(6.20а)

0,4343 ,

(6.20)

(.g *r

° ’Г

= ---------- и'

 

 

и

 

 

 

 

Найти производные функций. 759. 1) у — х+ \пх; 2) у = 5 lg х.

Решение. 1. По формулам (6.1), (6.9) и (6.19а) получим:

2. Дифференцируем по формулам: (6.4) и (6.20а):

.

у

,

0,4343

2,1715

=

о

------------ =

------------.

 

U

 

 

Y

Y

760. 1) /(x) = 31nx — хг. Найти /'(1); 2) / (х) = lg* -f г3. Найти / ' ( —1); 3) у = х2 \пх; 4) у — {\ — \пх)х\ 5) / (г) — =-=г3-—31пг. Найти f' (3).

761.f(x)

Ре ш е н и е .

ln X

1 — ln я

По формулам (6.5), (6.19а) и (6.8) получим:

(ln x)f (1 — ln х) — (1— ln*)' ln я _ (1 — ln х)г

 

— (1 — ln x) + — ln X

1

 

X 4

X

 

 

 

(1-ІПЛГ2)

 

X(1—l n # •

762.

1)

2) У

ln x-\- 1

ln X

763.

y — ln (ax2-\-b).

 

получим:

Ре ш е н и е . По формуле (6.19)

 

 

1

Оах*+ьу;

 

 

axz-\-b

 

У’

1

ах

2ах

 

ах2-\-Ь 2

ах1+ b *

Следует запомнить, что производная натурального лога­ рифма равна обратной величине выражения, стоящего под знаком логарифма, умноженной на производную этого выражения.

764. 1) у = \п Злг; 2) у = In (2л:2- 3).

765. f (х) — In

Вычислить f ' {2а).

Решение . 1-й способ. По формуле (6.19) имеем:

Г(х)

1

а — х

а — x

а + х

 

а-{-х

 

По правилу дифференцирования частного получим:

г (х\ а + * (а —хУ(а+ х)—(а+хУ(а—х)

1

w

а — х

(а+ х)2

 

 

1 — (а+ х) — (а — х) _

1

— а — х — а + х

а — х

 

а + х

а — х

а + х

 

 

_ — 2а

2а

 

 

 

 

а2X2

ж2 — а2

 

г,

/0 ^

2

I

 

— (2а)2 _ а 2 ~ 4а2 — а2 — За2 ~

За*

2-« способ. Прологарифмируем дробь:

/ (JC) = ln (а — х) — In (а-\-х).

По формулам (6.1), (6.19), (6.8) и (6.9) получим:

 

4

т («+*)' =

= ____ 1_________1 _ _

а — х

а + х

X2 — а2 ‘

Второй способ нахождения

производной значительно проще

первого, так как отпадает необходимость применения фор­ мулы производной дроби.

Для упрощения нахождения производной логарифми­ ческой функции применяют предварительное логарифми­ рование выражений, стоящих под знаком логарифма.

766.l) » = l n i ± } - i 2 ) ÿ = l n T | ï .

767.*/= lg(5x2+l) -

Р е ш е н и е . По формуле (6.20) получим:

ѵ' = ъ ъ т ( з * + і ) ';

0,4343

1Ох- 4,343*

5*2+ 1

5дс2- г 1

768.1) у = IglCbc; 2) у = lg(2*+l).

769.у = In У 2х.

Ре ш е н и е . Прологарифмируем корень квадратный:

 

у = у In (2х) = у In 2 + у ln X.

 

 

По формулам (6.1), (6.8) и (6.19а) получим: у' = \

- - J - .

 

Z

X

ZX

770. 1)

y = lnVr2x= l ; 2) t/= In

3)

у =

= lg j/x 2-f 4;

4) у — \п |/ ~ yïpj-

 

 

771.

1)

г/=

ln sin лт; 2) t/ =

lncos.v; 3) i/ = lntgx;

4) у =

= ln ctg л:;

5)

= ln sin у .

Вычислить

f'[jr)>

$ у =

ln cos2 x.

 

 

____

 

 

 

 

 

 

772.

1)

t/ =

ln ’j/~ щ у у ; 2) i/ =

ln ( x - V l

+ *2).

 

773.

г/=

ln2 :2— 1).

 

(6.10) и (6.19)

имеем:

Р е ш е н и е .

По формулам

 

 

 

у' = 2 In (х2 1) [In (х2 1)]';

 

 

 

 

у==21п(х2-

1) ^ ( х

2-

1)';

г/'= 2 In (х2-

1)

2х =

 

 

 

 

 

4* In 2— 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

■хг- 1

 

 

 

 

774.

1)

у — In3 Зх;

2)

г/= In2 (2х + 1); 3)

у=> 1п2]Ліпх."

775. Найти, под каким углом

кривая

у — In х пересе­

кает ось

Ох.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е. 1 . Найдем точку пересечения кривой у = In х

с осью Ох. В

этой точке In х — 0,

откуда х = 1

(рис. 80).

 

 

 

 

 

2.

Вычислим угловой

коэффи­

 

 

 

 

 

циент

касательной

в точке

х — 1:

M - H I L r т =і-

3. Найдем

угол,

образуемый

касательной в

точке

пересечения

кривой у = \пх

с осью Ох:

t g a = l ,

а = 45°.

776.Найти, под каким углом кривая y = \gx пересе­ кает ось Ох.

777.Вычислить острый угол, образованный при пе­

ресечении кривой у — lg X и прямой у = 1.

§ 39. Производные показательных функций Формулы дифференцирования.

П р и у с л о в и и и = ф ( х ) П р и у с л о в и и и = X

(аау = а а I n а - и ' ( 6 . 2 1 ) (а*)' = ах \п а ( 6 . 2 1 а )

(еи)' = еаи1

( 6 .2 2 )

(еху = е х

( 6 .2 2 а )

Найти производные функций.

778.у = 2-5х -\-Зех.

Ре ш е н и е . По формулам (6. 1), (6.21а), (6.22а) и (6.4) получим:

у' = 2 • 5-* In 5 + Зех = 2 In 5 • 5*+ Зех.

779.

1) f (х) = 1пхех; 2) /( х) = хЧх\ 3)

f(x) = ex - x e x;

4) у —

Зхех\ 5) y = Çc", 6) f (х) = 5\пх-\-ех.

Найти ^ (1).

780./(*) = • Найти /' (—1).

Ре ш е н и е . 1-й способ. Применив формулы (6.5), (6.1), (6.22а) и (6.9), получим:

 

f/ л л

{ех + \ ) '{ е х - \ ) - ( е х - \ у { е х + 1) .

 

 

 

/

W —

 

 

 

(е^—1)2.

 

 

 

 

 

 

ех {ех — 1) — ех (ех + 1 )

_

2ех

 

 

 

 

*=

 

(ех _

1)2

 

 

(ех — 1)2;

 

 

 

 

/'( — 1) = —

2е~»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-й способ. Прологарифмировав функцию, находим

производную логарифма:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In / (х) =

In (ігх+

1) — ln (ех — 1);

 

 

 

1

« м .

**

_

 

е*

_

(ех -{-\)(ех — 1) *

 

 

f ( x ) '

W — e* + i

 

е-*—1

 

 

Находим /' (х):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f'(x) - f(x)

 

~ 2е*

 

-

е*+ 1 ____~ 2^

2е*

 

 

 

(е* -1)2

*

 

 

 

К_р*

 

 

 

1_р*

 

781.

1)

 

2)

г/ =

 

 

 

у = ^

;

1

 

 

 

 

782.

 

 

еЛ +

2 ’

7

д

 

 

 

 

 

 

у = 32х\

 

 

 

 

(6.21)

получим:

 

 

Р е ш е н и е . По формуле

 

 

у ' =

З2*2In 3 • (2х2)';

у'=

З2*2In 3 • 4х = 4х • З2*2In 3.

 

783.

1)

у = 5*3;

2)

у = 2Ѵх\ 3)

у = Зіпх; 4) y = 2~cosx.

 

784.

у = е2х.

 

 

 

 

 

 

имеем:

 

 

Р е ш е н и е . По формуле (6.22)

 

 

 

 

 

у' = е2х(2х)'\

у' — егх-2 = 2е2х.

 

 

785. 1) у = е~х‘; 2) у = еѴх; 3) у = еЫх; 4) f(x)= esinx.

Найти У (я).

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ