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Calculus · real student question

求 f(x) = x²/2 + cos 5x 的導數。

Question

求下列函數的導數 f(x)=x22+cos⁡5x.f(x)=\frac{x^2}{2}+\cos 5x.

Step-by-step solution

  1. 把和式拆開。 微分具有線性,所以可以分開處理 x22\dfrac{x^2}{2} 與 cos⁡5x\cos 5x,再把結果相加。

  2. 微分二次項。 ddx(x22)=2x2=x\dfrac{d}{dx}\left(\dfrac{x^2}{2}\right)=\dfrac{2x}{2}=x。

  3. 用連鎖律微分餘弦。 內層函數是 u=5xu=5x,其導數為 55。因為 dducos⁡u=−sin⁡u\dfrac{d}{du}\cos u=-\sin u,ddxcos⁡5x=−sin⁡(5x)⋅5=−5sin⁡5x.\frac{d}{dx}\cos 5x=-\sin(5x)\cdot 5=-5\sin 5x. 漏掉內層因子 55 —— 或是把負號弄丟 —— 是這裡常見的錯。

  4. 把兩塊合併。 f′(x)=x−5sin⁡5x.f'(x)=x-5\sin 5x.

  5. 數值驗算。 在 x=0.7x=0.7 處公式給出 0.7−5sin⁡3.5=0.7−5(−0.3507832)=2.4539160.7-5\sin 3.5=0.7-5(-0.3507832)=2.453916,而 ff 在 x=0.7x=0.7 的中央差商也吻合到小數點後六位。

Answer

f′(x)=x−5sin⁡5xf'(x)=x-5\sin 5x

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