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如何直观地理解三角函数的导数?

好玩的数学  · 公众号  · 数学  · 2021-03-31 07:36

正文


作者 | 大小吴

来源 | 大小吴的数学课堂


学过高等数学的你是否还记得这两个式子



这里给出的是三角函数 的导数,今天大小吴就和大家来聊聊如何直观地理解它们。

1 导数


我们知道,在微积分中导数是一个非常重要的概念,即函数的自变量 在一点 上产生一个增量 时,函数值的增量 的比值在 趋于0时的极限,记为


由上图也可以知道,当 点无限趋近于 点时,导数的几何意义便是函数 所代表的曲线在 点上的切线斜率。

2 计算三角函数的导数


通过导数的定义我们可以计算三角函数 的导数(以 为例):

根据两角和的正弦公式

代入以上极限,得到


由极限(证明略)



得到






这样我们就得到了 的导数。

3 直观地理解三角函数的导数


通过上述计算我们同样也可以得到 的导数,但是你一定不想再来一遍了——因为整个过程略显繁琐与复杂。

那就让我们换一个角度——通过几何直观来看看到底什么是 的导数。

现在我们构造一个直角三角形,使其斜边长

设其中一个锐角为 ,则两条直角边分别为 .

别忘了,现在我们要求的是 的导数,回忆一下导数的定义是什么,求导数需要什么?

是的,我们需要微小的增量 !然后再看看 会发生什么变化。

对于角度 ,如果有一个微小的增量 ,会发生什么?想象一下(如果你想好了,就可以滑动图片查看)







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