Differensier fra det første prinsippet x ^ 2sin (x)?

Differensier fra det første prinsippet x ^ 2sin (x)?
Anonim

Svar:

# (df) / dx = 2xsin (x) + x ^ 2cos (x) # fra definisjonen av derivatet og ta noen grenser.

Forklaring:

La #f (x) = x ^ 2 sin (x) #. Deretter

# (df) / dx = lim_ {h til 0} (f (x + h) - f (x)) / h #

# = lim_ {h til 0} ((x + h) ^ 2sin (x + h) - x ^ 2sin (x)) / h #

(x) 2 + 2hx + h ^ 2) (sin (x) cos (h) + sin (h) cos (x)) - x ^ 2sin (x)) / h #

#=#

# lim_ {h til 0} (x ^ 2sin (x) cos (h) - x ^ 2sin (x)) / h + #

# lim_ {h til 0} (x ^ 2sin (h) cos (x)) / h + #

# lim_ {h til 0} (2hx (sin (x) cos (h) + synd (h) cos (x))) / h + #

# lim_ {h til 0} (h ^ 2 (sin (x) cos (h) + sin (h) cos (x))) / h #

av en trigonometrisk identitet og noen forenklinger. På disse fire siste linjene har vi fire vilkår.

Første semester er 0, siden

#lim_ {h til 0} (x ^ 2sin (x) cos (h) - x ^ 2sin (x)) / h #

# = x ^ 2sin (x) (lim_ {h til 0} (cos (h) - 1) / h) #

#= 0#, som kan sees f.eks. fra Taylor utvidelse eller L'Hospital regjering.

De Fjerde sikt forsvinner også fordi

(h) 2 (sin (x) cos (h) + sin (h) cos (x))) / h #

# = lim_ {h til 0} h (sin (x) cos (h) + synd (h) cos (x)) #

#= 0#.

andre termin forenkler til

# lim_ {h til 0} (x ^ 2sin (h) cos (x)) / h #

# = x ^ 2cos (x) (lim_ {h til 0} (sin (h)) / h) #

# = x ^ 2cos (x) #, siden

#lim_ {h til 0} (sin (h)) / h = 1 #, som vist her, eller f.eks. L'Hospital-regelen (se nedenfor).

De tredje sikt forenkler til

# lim_ {h til 0} (2hx (sin (x) cos (h) + synd (h) cos (x))) / h #

# = lim_ {h til 0} 2xsin (x) cos (h) + 2xsin (h) cos (x) #

# = 2xsin (x) #,

som etter legger til andre sikt gir det

# (df) / dx = 2xsin (x) + x ^ 2cos (x) #.

Merk: Ved L'Hospital regjering, siden # lim_ {h til 0} sin (h) = 0 # og # lim_ {h til 0} h = 0 # og begge funksjoner er differensierbare rundt # H = 0 #, vi har det

(d / (dh)) sin (h)) / (d / (dh) h) = lim_ { h til 0} cos (h) = 1 #.

Grensen # lim_ {h til 0} (cos (h) - 1) / h = 0 # kan vises på samme måte.