4.三角関数の導関数(ノート)
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数学Ⅲ　第2章　微分法

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4．三角関数の導関数

4.1 $\sin x$ の導関数

　$\sin x$ の導関数を，微分係数の定義から計算していこう．

　三角関数の和積公式 を用いると，

$$\begin{align*} (\sin x)’&=\lim_{h\to0}\frac{\sin(x+h)-\sin x}h\\[5pt] &=\lim_{h\to0}\frac{2\cos\left(x+\frac h2\right)\sin\frac h2}h\ \ (\because\mbox{和積公式})\\[5pt] &=\lim_{h\to0}\cos\left(x+\frac h2\right)\cdot\frac{\sin\frac h2}{\frac h2}\\[5pt] &=\cos x\cdot1\\[5pt] &=\cos x \end{align*}$$

4.2 $\cos x$ の導関数

　合成関数の導関数により， $$\begin{align*} (\cos x)’&=\left\{\sin\left(x+\frac\pi2\right)\right\}’\\[5pt] &=\cos\left(x+\frac\pi2\right)\cdot\left(x+\frac\pi2\right)’\\[5pt] &=-\sin x \end{align*}$$

4.3 $\tan x$ の導関数

$$\begin{align*} (\tan x)’&=\left(\frac{\sin x}{\cos x}\right)’\\[5pt] &=\frac{\cos x\cdot\cos x-\sin x\cdot(-\sin x)}{\cos^2 x}\\[5pt] &=\frac{\cos^2x+\sin^2x}{\cos^2x}\\[5pt] &=\frac1{\cos^2x} \end{align*}$$

三角関数の導関数 $$\begin{align*} (\sin x)’&=\cos x\\[5pt] (\cos x)’&=-\sin x\\[5pt] (\tan x)’&=\dfrac 1{\cos^2x} \end{align*}$$

例1

　$y=\sin3x$ のとき，$y’=\cos3x\cdot3=3\cos3x$
　$\left\{\begin{array}{l} y=\sin u\\ u=3x \end{array}\right.$として，$\dfrac{dy}{dx}=\cos u\cdot 3=3\cos u$

例2

　$y=\cos^2x$ のとき，
　$y’=2\cos x\cdot(-\sin x)=-2\sin x\cos x=-\sin2x$
　$\left\{\begin{array}{l} y=u^2\\ u=\cos x \end{array}\right.$として，$\dfrac{dy}{dx}=2u\cdot (-\sin x)=-2u\sin x$

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