原书例题重述 · 10.1.3 · 原书 p. 204(PDF 第 229 页)↗
设 ,证明它有反函数并求 。
写下我的思路
提示一 · 从哪里开始
把导数配方,随后找 。
提示二 · 关键转折
,而 。
参考解答 · 完成尝试后再展开
导数处处正,函数严格递增;三次首项还保证值域为实数。对应原输入为 0,故 。不需要解出完整的反函数公式。
利用反函数关系求导,并把主值范围当成反三角计算的一部分。
没有反函数的显式公式,也能求它的导数吗?
从 对 求导。
在一个区间上,导数始终为正可保证严格递增,从而对值域有逆。若 且 ,反函数在对应点的斜率是其倒数。先找原函数中哪个输入对应 ,再代入导数,不能错误使用 。
继续追问: 在零有逆,为何逆在零没有有限导数?
逆为立方根,在零附近斜率无界;原函数零点导数为零,不满足取有限倒数斜率的条件。
为什么 不总等于 ?
反函数只能返回所选主值区间中的角。
值域为 , 为 , 为 。前两者定义域为 ,导数在内部成立;反正切定义域为实数。通过隐式求导与主值区间的符号可推出公式。
继续追问:为何推导反正弦导数时能选正平方根?
主值角在 ,其余弦非负,内部为正,所以选择正根。
反正割导数为什么带绝对值?
主值范围中余弦与正割的符号不固定。
按原书常用约定,反正割值域取 ,反余割取 ,反余切取 。前两者输入满足 。不同教材约定可能不同,计算前确认范围;嵌套三角函数可用参考角与三角形化简。
继续追问:为什么求反函数值时不能只写出任意一个同三角值的角?
反函数必须是单值映射,只有主值区间内的那个角是约定输出。
怎样把反双曲函数化成对数?
设 ,把 当作未知量解二次方程。
双曲正弦在实数上单调,双曲余弦需要限制到非负输入才取常用逆。反双曲正切的定义域为 。它们可以用对数与根式显式表示,再求导;反双曲正割、余割、余切可由倒数关系转换,仍要检查定义域。
继续追问:反双曲余弦为什么只在 有常用实值?
常用 逆来自将原函数限制在非负输入,该段值域恰为 。
本书没有独立章末习题集。以下明确区分原书例题、正文结论改编及补充自测;页码是印刷页码,链接另标 PDF 页序。延伸问法已在题目或解答中说明。
原书例题重述 · 10.1.3 · 原书 p. 204(PDF 第 229 页)↗
把导数配方,随后找 。
,而 。
导数处处正,函数严格递增;三次首项还保证值域为实数。对应原输入为 0,故 。不需要解出完整的反函数公式。
原书例题重述 · 10.2.6 · 原书 p. 218(PDF 第 243 页)↗
结果必须落在反正弦主值区间。
第三象限的参考角为 ,正弦为负。
具有相同正弦且在 的角为 。直接消去 和 得到 会超出值域。
补充自测 · 对应 10.2–10.3 · 本笔记编写
第一问链式法则;第二问可从对数形式出发。
对 求导并约简。
依次为 与 ,定义域均为实数。两者外观相近,但一个分母不带根号,另一个带根号。