←  Derivator av trigonometriska funktioner

Regel

Derivatan av sin x

När man deriverar sin x får man en annan trigonometrisk funktion, cos x.

D(sinx)=cosx

Eftersom derivatan av en funktion f(x) i x=a är lutningen på tangentlinjen i den punkten, kan vi bygga upp grafen till derivatan av f(x)=sin x genom att följa hur tangentlinjernas lutning förändras.

Grafisk härledning

Dra i reglaget för att ändra x. När punkten rör sig längs sinuskurvan kan du se hur tangentlinjens lutning förändras. Om vi samlar alla dessa lutningar får vi grafen till derivatan.

Bevis

För att härleda derivatan används derivatans definition:

f'(x)=lim _(h→ 0)f(x+h)-f(x)/h.

Eftersom f(x) i det här fallet är sin x är f(x+h)=sin(x+h). När man har ställt upp gränsvärdet kan man använda additionsformeln för sinus för att utveckla täljaren.

f'(x)=lim _(h→ 0)f(x+h)-f(x)/h
f'(x)=lim _(h→ 0)sin(x+h)-sin x/h
f'(x)=lim _(h→ 0)sin xcos h+cos xsin h-sin x/h
f'(x)=lim _(h→ 0)sin xcos h-sin x+cos xsin h/h
f'(x)=lim _(h→ 0)sin x(cos h-1)+cos xsin h/h
f'(x)=lim _(h→ 0)(sin x(cos h-1)/h+cos xsin h/h)
f'(x)=lim _(h→ 0)sin x(cos h-1)/h+lim _(h→ 0)cos xsin h/h

I gränsvärdena finns nu både sin x och cos x. Dessa förändras inte när h går mot 0 så de kan flyttas ut utanför gränsvärdena.



&lim _(h→ 0)sin x(cos h-1)/h+lim _(h→ 0)cos xsin h/h= &=sin xlim _(h→ 0)(cos h-1)/h+cos xlim _(h→ 0)sin h/h

Nu har man två gränsvärden kvar och i dessa finns cos h, sin h och h. Man kan undersöka gränsvärdena numeriskt genom att sätta in mindre och mindre h. Men ska räknaren vara inställd på grader eller radianer? För att kunna avgöra det undersöks båda.

h (grader) 0,1 0,01 0,001 → 0
cos h-1/h ~ -0,000015 ~- 0,0000015 ~-0,00000015 → 0
sin h/h ~0,0174532837 ~0,0174532924 ~0,0174532925 → ~0,0174532925
h (radianer) 0,1 0,01 0,001 → 0
cos h-1/h ~ -0,0499583472 ~- 0,0049999583 ~-0,00049999996 → 0
sin h/h ~0,9983341665 ~0,9999833334 ~0,9999998333 → 1

Man får olika gränsvärden beroende på om h anges i grader eller radianer. Om vinkeln är i grader får man deriveringsregeln

D(sin x)≈sin x* 0+cos x* 0,0174532925=0,0174532925cos x

och om vinkeln anges i radianer får man istället regeln

D(sin x)=sin x* 0+cos x* 1=cos x.

Eftersom derivatan är enklare om vinkeln uttrycks i radianer är det nästan uteslutande deriveringsregeln D(sin x)=cos x som används. Kom ihåg att vinklarna då alltid måste anges i radianer.

Uppgifter
Redigera lektion