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Calculus · real student question

對 y = log(sin x) 就 x 微分。

Question

對 y=log⁡(sin⁡x)y=\log(\sin x) 就 xx 微分,其中 log⁡\log 取自然對數。

Step-by-step solution

  1. 認出這是合成函數。 這個函數是對數包住一個三角函數,也就是 ln⁡u\ln u,內層函數為 u=sin⁡xu=\sin x。這要用連鎖律,而不是任何對數恆等式。

  2. 寫下連鎖律。 對 y=ln⁡uy=\ln u,dydx=1u⋅dudx.\frac{dy}{dx}=\frac{1}{u}\cdot\frac{du}{dx}.

  3. 微分內層函數。 取 u=sin⁡xu=\sin x 得 dudx=cos⁡x\dfrac{du}{dx}=\cos x。

  4. 代入並化簡。 dydx=1sin⁡x⋅cos⁡x=cos⁡xsin⁡x=cot⁡x.\frac{dy}{dx}=\frac{1}{\sin x}\cdot\cos x=\frac{\cos x}{\sin x}=\cot x.

  5. 注意定義域並做合理性檢查。 原函數需要 sin⁡x>0\sin x>0,所以導數 cot⁡x\cot x 是在這些區間上成立。在 x=1x=1 處導數為 cot⁡1≈0.642093\cot 1\approx 0.642093,這與 ln⁡(sin⁡x)\ln(\sin x) 在 x=1x=1 的數值差商相符。

Answer

dydx=cot⁡x\frac{dy}{dx}=\cot x

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