Derivata di cos(x) - Dimostrazione e Spiegazione

Dimostrazione

ddxcosx&=limh→0cos(x+h)−cosxh[2ex]&=limh→0cosxcosh−sinxsinh−cosxh[2ex]&=limh→0cosx(cosh−1)−sinxsinhh[2ex]&=cosxlimh→0cosh−1h−sinxlimh→0sinhh[2ex]&=cosx·0−sinx·1[2ex]&=−sinx

Spiegazione

  1. La dimostrazione inizia affermando la definizione della derivata di una funzione reale in un punto. In questo caso, si tratta della derivata di cos(x) rispetto a x, che è il limite quando h si avvicina a 0 di cos(x+h)−cos(x)h.

  2. Il passaggio successivo utilizza l’identità trigonometrica per il coseno di una somma: cos(A+B)=cos(A)cos(B)−sin(A)sin(B). Qui, A è x e B è h. Applicando questa identità a cos(x+h), otteniamo: cos(x)cos(h)−sin(x)sin(h).

  3. Il numeratore viene quindi riarrangiato separando i termini che coinvolgono cos(x) e sin(x). In particolare, cos(x) viene messo in evidenza dai termini che lo coinvolgono, e scriviamo l’espressione come cos(x)(cos(h)−1)−sin(x)sin(h). Il denominatore h rimane invariato.

  4. Il limite viene diviso in due parti utilizzando la regola della somma per i limiti. Questa regola afferma che il limite di una somma è uguale alla somma dei limiti, a condizione che entrambi i limiti esistano. Quindi ora abbiamo due limiti: uno per cos(x)(cos(h)−1)h e un altro per −sin(x)sin(h)h.

  5. Possiamo valutare ciascuno di questi limiti separatamente. Il limite di sin(h)h quando h si avvicina a 0 è uguale a 1 (questo è un limite standard). Il limite di cos(h)−1h quando h si avvicina a 0 è uguale a 0 (questo è un altro limite standard). Quando moltiplichiamo questi limiti rispettivamente per cos(x) e −sin(x), otteniamo cos(x)·0 e −sin(x)·1.

  6. Sommando questi risultati secondo la regola della somma per i limiti, otteniamo 0−sin(x), che si semplifica a −sin(x).

QED: Pertanto, la derivata di cos(x) rispetto a x è −sin(x).