Derivata del calcolo cotangente, dimostrazione, esercizi

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Charles McCarthy

Il derivato della cotangente è uguale al contrario del quadrato della cosecante "-CscDue". Questa formula obbedisce alle leggi della derivata per definizione e alla differenziazione delle funzioni trigonometriche. È indicato come segue:

d (ctg u) = -cscDue o . du

Dove "du" simboleggia l'espressione derivata dalla funzione argomento, rispetto alla variabile indipendente.

Fonte: Pixabay.com

Indice articolo

  • 1 Come viene calcolato?
  • 2 Caratteristiche della funzione cotangente
    • 2.1 Asintoti verticali
    • 2.2 Dominio
    • 2.3 Gamma
    • 2.4 Frequenza
    • 2.5 Comportamento
  • 3 Demo
    • 3.1 Prova differenziale trigonometrica
    • 3.2 Dimostrazione per definizione di derivata
  • 4 Esercizi risolti
    • 4.1 Esercizio 1
    • 4.2 Esercizio 2
  • 5 Riferimenti

Come viene calcolato?

La procedura per sviluppare questi derivati ​​è abbastanza semplice. Tutto quello che devi fare è identificare correttamente l'argomento e il tipo di funzione che rappresenta..

Ad esempio, l'espressione Ctg (f / g) ha una divisione nel suo argomento. Ciò richiederà una differenziazione rispetto a U / V, dopo aver sviluppato la derivata della cotangente.

La cotangente è il reciproco della tangente. Algebricamente questo significa che:

(1 / tg x) = ctg x

Ctg x = Cos x / Sen x

Non è corretto affermare che la funzione cotangente è l '"inversa" della tangente. Questo perché la funzione tangente inversa per definizione è tangente all'arco.

(Tg-1 x) = arctg x

Secondo la trigonometria pitagorica, la cotangente è coinvolta nelle seguenti sezioni:

Ctg x = (cos x) / (sin x)

CtgDue x + 1 = CscDue X

Secondo la trigonometria analitica, risponde alle seguenti identità:

Ctg (a + b) = (1 - tg a. Tg b) / (tg a + tg b)

Ctg (a - b) = (1 + tg a. Tg b) / (tg a - tg b)

Ctg (2a) = (1 - tgDue a) / (2tg a)

Caratteristiche della funzione cotangente

Occorre analizzare diverse caratteristiche della funzione f (x) = ctg x per definire gli aspetti necessari per studiarne la differenziabilità e l'applicazione.

Asintoti verticali

La funzione cotangente non è definita sui valori che rendono zero l'espressione "Senx". A causa del suo equivalente Ctg x = (cos x) / (sin x), avrà un'indeterminatezza in tutti i "nπ" con n appartenenti agli interi.

Cioè, in ciascuno di questi valori di x = nπ ci sarà un asintoto verticale. Man mano che ti avvicini da sinistra il valore della cotangente diminuirà rapidamente e man mano che ti avvicini da destra, la funzione aumenterà indefinitamente.

Dominio

Il dominio della funzione cotangente è espresso dall'insieme x ∈ R / x ≠ nπ, n ∈ Z. Questo viene letto come "x appartenente all'insieme dei numeri reali tale che x è diverso da nπ, con n appartenente all'insieme degli interi".

Rango

L'intervallo della funzione cotangente va da meno a più infinito. Pertanto si può concludere che il suo intervallo è l'insieme dei numeri reali R.

Frequenza

La funzione cotangente è periodica e il suo periodo è uguale a π. In questo modo viene soddisfatta l'uguaglianza Ctg x = Ctg (x + nπ), dove n appartiene a Z.

Comportamento

È una funzione dispari, poiché Ctg (-x) = - Ctg x. In questo modo è noto che la funzione presenta una simmetria rispetto all'origine delle coordinate. Presenta anche una diminuzione in ogni intervallo situato tra 2 successivi asintoti verticali.

Non ha valori massimi o minimi, perché le sue approssimazioni agli asintoti verticali presentano comportamenti dove la funzione aumenta o diminuisce indefinitamente.

Gli zeri o le radici della funzione cotangente si trovano a multipli dispari di π / 2. Ciò significa che Ctg x = 0 vale per i valori della forma x = nπ / 2 con n numeri interi dispari.

Dimostrazione

Esistono 2 modi per dimostrare la derivata della funzione cotangente.

Prova differenziale trigonometrica

Viene dimostrata la derivata della funzione cotangente dal suo equivalente in seno e coseno.

Viene considerato come la derivata di una divisione di funzioni

Dopo la derivazione i fattori vengono raggruppati e lo scopo è quello di emulare le identità pitagoriche

Sostituendo le identità e applicando la reciprocità, si ottiene l'espressione

Dimostrazione per definizione di derivata

La seguente espressione corrisponde alla derivata per definizione. Dove la distanza tra 2 punti della funzione si avvicina a zero.

Sostituendo la cotangente abbiamo:

Le identità vengono applicate per la somma di argomenti e reciprocità

La frazione del numeratore è tradizionalmente gestita

Eliminando gli elementi opposti e prendendo un fattore comune, otteniamo

Applicando identità pitagoriche e reciprocità dobbiamo

Gli elementi valutati in x sono costanti rispetto al limite, quindi possono lasciare l'argomento di questo. Quindi vengono applicate le proprietà dei limiti trigonometrici.

Il limite viene valutato

Quindi viene scomposto fino a raggiungere il valore desiderato

La derivata della cotangente è così dimostrata come l'opposto del quadrato della cosecante.

Esercizi risolti

Esercizio 1

In base alla funzione f (x), definire l'espressione f '(x)

La derivazione corrispondente viene applicata rispettando la regola della catena

Derivare l'argomento

A volte è necessario applicare identità reciproche o trigonometriche per adattare le soluzioni.

Esercizio 2

Definisci l'espressione differenziale corrispondente a F (x)

Secondo la formula di derivazione e rispettando la regola della catena

L'argomento è derivato, mentre il resto rimane lo stesso

Derivare tutti gli elementi

Operando in modo tradizionale i prodotti della stessa base

Gli elementi uguali vengono aggiunti e il fattore comune viene estratto

I segni sono semplificati e gestiti. Dare modo a un'espressione completamente derivata

Riferimenti

  1. Serie trigonometrica, volume 1. A. Zygmund. Cambridge University Press, 2002
  2. Calcolo di una singola variabile. Ron Larson, Bruce H. Edwards. Cengage Learning, 10 novembre 2008
  3. Calcolo con trigonometria e geometria analitica. John H. Saxon, John Saxon, Frank Wang, Diana Harvey. Editori sassoni, 1988
  4. Analisi multivariabile. Satish Shirali, Harkrishan Lal Vasudeva. Springer Science & Business Media, 13 dicembre. 2010
  5. Dinamica dei sistemi: modellazione, simulazione e controllo di sistemi meccatronici. Preside C. Karnopp, Donald L. Margolis, Ronald C. Rosenberg. John Wiley & Sons, 7 marzo 2012
  6. Calcolo: matematica e modellazione. William Bauldry, Joseph R. Fiedler, Frank R. Giordano, Ed Lodi, Rick Vitray. Addison Wesley Longman, 1 gennaio 1999

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