Дифференцирование тригонометрических функций — математический процесс нахождения производнойтригонометрической функции или скорости её изменения по отношению к переменной. Например, производная функции синуса записывается как sin′(a) = cos(a), что означает, что скорость изменения sin(x) под определённым углом x = a задаётся косинусом этого угла.
Все производные круговых тригонометрических функций могут быть найдены из производных sin(x) и cos(x) с помощью правила частного[англ.], применяемого к таким функциям, как tan(x) = sin(x)/cos(x). Зная эти производные, можно производные от обратных тригонометрических функций найти с помощью неявного дифференцирования.
Все указанные функции непрерывны и дифференцируемы в своей области определения[1].
Доказательства производных тригонометрических функций
Предел sin(θ)/θ при стремлении θ к 0
Круг с центром O и радиусом r
(r = OK = OA)
На диаграмме справа показан круг с центром O и радиусом r = 1. Пусть два радиуса OA и OK образуют дугу в θ радиан. Поскольку мы рассматриваем предел, когда θ стремится к нулю, мы можем предположить, что θ — это небольшое положительное число, скажем, 0 < θ < ½ π в первом квадранте.
Поскольку каждый объект содержится в следующем, мы имеем:
[ Откуда здесь тангенс справа в неравенстве ??.. Авторы, что такое тангенс угла ?.. Это — ДЕЛЕНИЕ длины противолежащего катета AL на длину прилежащего катета OA ! ГДЕ в формуле площади треугольника OAL имеется ДЕЛЕНИЕ стороны AL на сторону ОА ??? Или вас знак "\" в кодировке написанной формулы навёл на это "открытие" ??? ПОЗОРИЩЕ !!! ]
Более того, поскольку sin θ > 0 в первом квадранте, мы можем разделить на ½ sin θ, получив:
На последнем этапе мы [ продолжили ПОЗОРНО писать ЛОЖЬ в правой части неравенства !!! ] взяли обратно три положительных члена, изменив неравенство.
Мы пришли к выводу, что для 0 < θ < ½ π выражение sin(θ)/θ будет всегда меньше 1 и всегда больше cos(θ). Таким образом, чем ближе θ к 0, тем сильнее sin(θ)/θ становится "сжатым" между потолком на высоте 1 и полом на высоте cos θ, который стремится к 1; следовательно, sin(θ)/θ стремится к 1, когда θ стремится к 0 с положительной стороны:
Для случая, когда θ — это небольшое отрицательное число -½ π <θ <0, мы используем тот факт, что синус — это нечётная функция:
Предел (cos(θ)-1)/θ при стремлении θ к 0
Последний раздел позволяет нам относительно легко рассчитать этот новый предел. Это делается простым трюком. В этом расчёте знак θ неважен.
С использованием cos2θ – 1 = –sin2θ, факт, что предел произведения является произведением пределов, а предельный результат из предыдущего раздела, мы находим, что:
Предел tan(θ)/θ при стремлении θ к 0
Используя предел для функции синуса и то, что функция тангенс нечётна и предел произведения является произведением пределов, мы находим:
Доказательства производных обратных тригонометрических функций
Следующие производные можно найти, установив переменнуюy равной обратной тригонометрической функции, от которой мы хотим взять производную. Используя неявное дифференцирование и затем решая для dy/dx, производная обратной функции будет найдена в терминах y. Чтобы преобразовать dy/dx обратно в термины x, мы можем нарисовать эталонный треугольник на единичной окружности, положив θ равным y. Используя теорему Пифагора и определение обычных тригонометрических функций, мы наконец можем выразить dy/dx через x.
Дифференцирование функции арксинуса
Пусть
где
Тогда
Взяв производную по с обеих сторон и решив для , имеем:
Подставляя сверху , имеем:
Подставляя сверху , имеем:
Из производной обратной гиперболической функции
Дифференцирование функции арккосинуса
Пусть
где
Тогда
Взяв производную по с обеих сторон и решив для , имеем:
Подставляя сверху , получаем:
Подставляя сверху , получаем:
В качестве альтернативы, как только производная от установлена, производная от сразу следует путём дифференцирования тождества так, что .
Из производной обратной гиперболической функции
Дифференцирование функции арктангенса
Пусть
где
Тогда
Взяв производную по с обеих сторон и решив для , имеем:
Левая сторона:
, используя пифагорово тождество
Правая сторона:
Следовательно,
Подставляя сверху , получаем:
Из производной обратной гиперболической функции
Дифференцирование функции арккотангенса
Пусть
где Тогда
Взяв производную по с обеих сторон и решив для , имеем:
Левая сторона:
, используя пифагорово тождество
Правая сторона:
Следовательно,
Подставляя , получаем:
Из производной обратной гиперболической функции
Дифференцирование функции арксеканса
Использование неявного дифференцирования
Пусть
Тогда
(Абсолютное значение в выражении необходимо, поскольку произведение секанса и тангенса в интервале y всегда неотрицательно, а радикал всегда неотрицателен по определению главного квадратного корня, поэтому оставшийся множитель также должен быть неотрицательным, что достигается за счёт использования абсолютного значения x.)
Использование цепного правила
В качестве альтернативы, производная арксеканса может быть получена из производной арккосинуса с использованием цепного правила.
Пусть
где
and
Тогда, применяя цепное правило к , имеем:
Дифференцирование функции арккосеканса
Использование неявного дифференцирования
Пусть
Тогда
(Абсолютное значение в выражении необходимо, поскольку произведение косеканса и котангенса в интервале y всегда неотрицательно, а радикал всегда неотрицателен по определению главного квадратного корня, поэтому оставшийся множитель также должен быть неотрицательным, что достигается за счёт использования абсолютного значения x.)
Использование цепного правила
В качестве альтернативы, производная арккосеканса может быть получена из производной арксинуса с использованием цепного правила.
Справочник по математическим функциям[англ.], Под редакцией Абрамовица и Стегуна, Национальное бюро стандартов, Серия по прикладной математике, 55 (1964)
Э́ллипс — замкнутая плоская кривая, исторически определённая как одно из конических сечений . Название эллипсу дал Аполлоний Пергский в своей «Конике».
Когере́нтность — в физике скоррелированность (согласованность) нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении. Колебания когерентны, если разность их фаз постоянна во времени, и при сложении колебаний получается колебание той же частоты.
Тригонометри́ческие фу́нкции — элементарные функции, которые исторически возникли при рассмотрении прямоугольных треугольников и выражали зависимости длин сторон этих треугольников от острых углов при гипотенузе. Эти функции нашли широкое применение в самых разных областях науки. По мере развития математики определение тригонометрических функций было расширено, в современном понимании их аргументом может быть произвольное вещественное или комплексное число.
Де́льта-фу́нкция — обобщённая функция, которая позволяет записать точечное воздействие, а также пространственную плотность физических величин, сосредоточенных или приложенных в одной точке.
Равноуго́льная цилиндри́ческая прое́кция Мерка́тора — одна из основных картографических проекций. Разработана Герардом Меркатором для применения в его «Атласе». «Равноугольная» в названии проекции подчёркивает то, что проекция сохраняет углы между направлениями. Все локсодромы в ней изображаются прямыми линиями. Меридианы в проекции Меркатора представляются параллельными равноотстоящими линиями. Параллели же представляют собой параллельные линии, расстояние между которыми вблизи экватора равно расстоянию между меридианами и быстро увеличивается при приближении к полюсам. Сами полюсы не могут быть изображены на проекции Меркатора, поэтому обычно карту в проекции Меркатора ограничивают областями до 80—85° северной и южной широты.
Ниже приведён список интегралов от экспоненциальной функции. В списке везде опущена константа интегрирования.
Опера́тор Лапла́са — дифференциальный оператор, действующий в линейном пространстве гладких функций и обозначаемый символом . Функции он ставит в соответствие функцию
Эллиптические функции Якоби — это набор основных эллиптических функций комплексного переменного и вспомогательных тета-функций, которые имеют прямое отношение к некоторым прикладным задачам. Они также имеют полезные аналогии с тригонометрическими функциями, как показывает соответствующее обозначение для . Они не дают самый простой способ развить общую теорию, как замечено недавно: это может быть сделано на основе эллиптических функций Вейерштрасса. Эллиптические функции Якоби имеют в основном параллелограмме по два простых полюса и два простых нуля.
Эллипти́ческий интегра́л — некоторая функция над полем действительных или комплексных чисел, которая может быть формально представлена в следующем виде:
,
Сферические функции представляют собой угловую часть семейства ортогональных решений уравнения Лапласа, записанную в сферических координатах. Они широко используются для изучения физических явлений в пространственных областях, ограниченных сферическими поверхностями и при решении физических задач, обладающих сферической симметрией. Сферические функции имеют большое значение в теории дифференциальных уравнений в частных производных и теоретической физике, в частности в задачах расчёта электронных орбиталей в атоме, гравитационного поля геоида, магнитного поля планет и интенсивности реликтового излучения.
Доме́нная сте́нка — граница между магнитными доменами с различным направлением намагниченности.
Эта статья — список ортонормированных сферических функций, которые используют фазу Кондона-Шортли вплоть до степени l=10. Некоторые из этих формул приведены в декартовых координатах. Связь между x, y, z, и r, , определяется следующим образом:
Интеграл, зависящий от параметра — математическое выражение, содержащее определённый интеграл и зависящее от одной или нескольких переменных («параметров»).
Пропагатор в квантовой механике и квантовой теории поля (КТП) — функция, характеризующая распространение релятивистского поля от одного акта взаимодействия до другого. Эта функция определяет амплитуду вероятности перемещения частицы из одного места пространства в другое за заданный промежуток времени или перемещения частицы с определённой энергией и импульсом. Для расчёта частоты столкновений в КТП используются виртуальные частицы, представленные в диаграммах Фейнмана пропагаторами, вносят свой вклад в вероятность рассеяния, описываемого соответствующей диаграммой. Их также можно рассматривать как оператор, обратный волновому оператору, соответствующему частице, и поэтому их часто называют (причинными) функциями Грина.
Формула тангенса половинного угла — тригонометрическая формула, связывающая тангенс половинного угла с тригонометрическими функциями полного угла:
Переход Фредерикса, или эффект Фредерикса, — переход из конфигурации с однородным директором в конфигурацию с деформированным директором при приложении достаточно сильного магнитного или электрического поля. Этот переход не является фазовым переходом, так как в любой точке в жидком кристалле степень упорядоченности молекул относительно друг друга остается неизменной. Ниже определенного порогового значения поля директор остается недеформированным. Когда значение поля постепенно возрастает от порогового значения, директор начинает закручиваться вокруг направления поля до тех пор, пока не выстроится с ним в одном направлении. Таким образом, переход Фредерикса может происходить в трех разных конфигурациях, известных как геометрия кручения, геометрия продольного изгиба, геометрия поперечного изгиба. Первыми этот переход наблюдали В. К. Фредерикс и Репьева в 1927 году. Название предложил нобелевский лауреат по физике Пьер-Жиль де Жен.
Векторными сферическими гармониками являются векторные функции, преобразующиеся при вращениях системы координат так же, как скалярные сферические функции с теми же индексами, или определенные линейные комбинации таких функций.
В данной статье приведены точные алгебраические выражения для некоторых тригонометрических чисел. Такие выражения могут потребоваться, например, для приведения результатов выражений с тригонометрическими функциями в радикальную форму, что даёт возможность для дальнейшего упрощения.
Диполя́рная, или дипо́льная, систе́ма координа́т — трёхмерная криволинейная ортогональная система координат, основанная на точечном (центральном) диполе, точнее, на его инвариантах преобразования координат.
В математике тригонометрическая подстановка — это подстановка из тригонометрических функций для других выражений. В исчислении тригонометрическая подстановка — это метод вычисления интегралов. Более того, можно использовать тригонометрические тождества для упрощения некоторых интегралов, содержащих радикальное выражение. Как и другие методы интегрирования путём подстановки, при вычислении определённого интеграла может быть проще полностью вывести первообразную перед применением границ интегрирования.
Эта страница основана на статье Википедии. Текст доступен на условиях лицензии CC BY-SA 4.0; могут применяться дополнительные условия. Изображения, видео и звуки доступны по их собственным лицензиям.