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导数推导 ​

发表: 5/12/2025 更新: 5/22/2026 字数: 0 字 时长: 0 分钟

导数定义:f′(x)=limΔx→0f(x+Δx)−f(x)Δx

  1. f(x)=sin⁡x
    f′(x)=limΔx→0f(x+Δx)−f(x)Δx=limΔx→0sin⁡(x+Δx)−sin⁡xΔx=limΔx→0sin⁡xcos⁡Δx+cos⁡xsin⁡Δx−sin⁡xΔx=limΔx→0cos⁡xsin⁡ΔxΔx=cos⁡x

作圆心在原点的单位圆,取圆心角 x∈(0,π2),A 是圆上一点,B(1,0)
过 B 点作 x 轴的垂线与射线 OA 交于 C 点,作外切 RtΔOBC
如图所示,显然圆内三角形<扇形<外切三角形:SΔOAB<S⌔OAB<SΔOBC
SΔOAB=12AO⋅BO⋅sin⁡x=12sin⁡x
S⌔OAB=12x
SΔOBC=12OB⋅tan⁡x=12tan⁡x
⇒12sin⁡x<12x<12sin⁡x<x<tan⁡x1<xsin⁡x<1cos⁡x,(x∈(0,π2),sin⁡x>0)cos⁡x<sin⁡xx<1
limx→0+cos⁡x=cos⁡0=1
由夹逼准则得到:limx→0+sin⁡xx=1
令 t=−x,则 x→0−⟺t→0+
limx→0−sin⁡xx=limt→0+sin−t−t=limt→0+sin⁡tt=1
∴limx→0sin⁡xx=1,或描述为 x→0 时,sin⁡x∼x

sinx/x 极限示意图 图一 limx→0sin⁡xx 极限示意图

  1. f(x)=cos⁡x
    f′(x)=limΔx→0f(x+Δx)−f(x)Δx=limΔx→0cos⁡(x+Δx)−cos⁡xΔx=limΔx→0cos⁡xcos⁡Δx−sin⁡xsin⁡Δx−cos⁡xΔx=limΔx→0−sin⁡xsin⁡ΔxΔx=−sin⁡x

  2. 其他三角函数
    ① tan⁡x=sin⁡xcos⁡x
    (tan⁡x)′=(sin⁡x)′cos⁡x−sin⁡x(cos⁡x)′cos2⁡x=cos⁡x⋅cos⁡x−sin⁡x(−sin⁡x)cos2⁡x=cos2⁡x+sin2⁡xcos2⁡x=sec2⁡x
    ② cot⁡x=cos⁡xsin⁡x=1tan⁡x
    (cot⁡x)′=−1tan2⁡xsec2⁡x=−cos2⁡xsin2⁡x⋅1cos2⁡x=−csc2⁡x
    ③ sec⁡x=1cos⁡x
    (sec⁡x)′=−1cos2⁡x(−sin⁡x)=1cos⁡x⋅sin⁡xcos⁡x=sec⁡xtan⁡x
    ④ csc⁡x=1sin⁡x
    (csc⁡x)′=−1sin2⁡xcos⁡x=−1sin⁡x⋅cos⁡xsin⁡x=−csc⁡xcot⁡x


整理所有三角函数的导数:

(sin⁡x)′=cos⁡x(cos⁡x)′=−sin⁡x(tan⁡x)′=sec2⁡x(cot⁡x)′=−csc2⁡x(sec⁡x)′=sec⁡xtan⁡x(csc⁡x)′=−csc⁡xcot⁡x

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