卡在這題?用 AI 解開它
Calculus · real student question

求 y = x² / tan x 的 dy/dx。

Question

求

y=x2tan⁡xy=\frac{x^2}{\tan x}

的 dydx\dfrac{dy}{dx}。

Step-by-step solution

  1. 辨認出除法律的各個零件。 把 y=uvy=\frac{u}{v} 寫出來,其中 u=x2u=x^2、v=tan⁡xv=\tan x。除法律說 y′=u′v−uv′v2y'=\frac{u'v-uv'}{v^2};兩個乘積的先後很重要,所以要把 u′vu'v 放在前面。

  2. 微分分子。 由冪次法則,u′=2xu'=2x。

  3. 微分分母。 正切函數的標準導數是 v′=sec⁡2xv'=\sec^2 x,它本身也可以由 tan⁡x=sin⁡xcos⁡x\tan x=\frac{\sin x}{\cos x} 再用一次除法律推出來。

  4. 組合成公式。 代入之後得到 dydx=2xtan⁡x−x2sec⁡2xtan⁡2x\frac{dy}{dx}=\frac{2x\tan x-x^2\sec^2 x}{\tan^2 x}。

  5. 用正弦與餘弦化簡。 把 tan⁡x=sin⁡xcos⁡x\tan x=\frac{\sin x}{\cos x} 與 sec⁡x=1cos⁡x\sec x=\frac{1}{\cos x} 代進去,再清掉繁分數,結果會變成 2xsin⁡xcos⁡x−x2sin⁡2x\frac{2x\sin x\cos x-x^2}{\sin^2 x},這個形式在數值計算時比較好用。

  6. 注意定義域。 這個公式在 tan⁡x\tan x 有定義且不為零的地方成立,也就是 x≠π2+kπx\neq\frac{\pi}{2}+k\pi 且 x≠kπx\neq k\pi。

Answer

dydx=2xtan⁡x−x2sec⁡2xtan⁡2x=2xsin⁡xcos⁡x−x2sin⁡2x\frac{dy}{dx}=\frac{2x\tan x-x^2\sec^2 x}{\tan^2 x}=\frac{2x\sin x\cos x-x^2}{\sin^2 x}

Need to solve a different problem like this? Open the solver →