このページのまとめ
先に押さえておくこと
三角関数の導関数②の要点をまとめたページです。先に答えを確認してから、解き方とつまずきやすい点を順にたどれます。
答えの要点
図と式の対応や答えの条件を、先に短く確認できます。
- テーマ: tanx の微分
- ポイント: 微分法の要点を、図と式を往復しながら確認しやすい記事です。
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問題
次の関数を微分せよ。
(1)y=tanx (2)y=tan3x (3)y=cosxsinxを用いて(tanx)′を導け。
解説
三角関数tanxの微分について解説します。
tanxの導関数は、商の微分公式を使って導くことができます。
そうだよ!三角関数の相互関係1+tan2x=cos2x1から、
どちらの形でも表せるんだ。
(3)y=cosxsinxを用いて(tanx)′を導け。
tanx=cosxsinxなので、商の微分公式を使います。
商の微分公式:(vu)′=v2u′v−uv′
u=sinx,v=cosxとすると、
(tanx)′=cos2x(sinx)′⋅cosx−sinx⋅(cosx)′ =cos2xcosx⋅cosx−sinx⋅(−sinx) =cos2xcos2x+sin2x =cos2x1 (最後にcos2x+sin2x=1を使いました)
三角関数の基本公式が出てくるところがポイントだね!
それでは公式を使って問題を解いていきましょう。
(1)y=tanx 公式より、
y′=cos2x1 (2)y=tan3x 合成関数の微分を使います。
f(x)=3xとすると、y=tanf(x)なので、
y′=f′(x)⋅cos2f(x)1 =3⋅cos23x1 =cos23x3 中身の微分を前に掛けて、cosの中も3xにするんですね!
完璧だよ!合成関数の微分のポイントをつかんでいるね。
(2)で求めたy=tan3xのグラフを見てみよう。
tanxと比べて周期が31になっているよ。
漸近線の本数が増えていますね。どこで漸近線になるんですか?
漸近線はcos3x=0、つまりx=6π,2π,65π,…のところだね。
導関数cos23x3の分母を見てごらん。cos3x=0のとき分母が0になるよね。
つまり漸近線の位置では傾きが無限大、グラフが縦に立ち上がっているということなんだ。
なるほど!導関数の分母が0になる点と、グラフの漸近線がつながっているんですね!
このページのまとめ
ここではtanxの微分について学習しました。
(tanx)′=cos2x1という公式は、商の微分公式と三角関数の相互関係から導かれます。
合成関数の微分と組み合わせて、様々な問題を解けるようになりましょう!