cot(x) の導関数 - 証明と説明

証明

まず、cot(x)cos(x)sin(x) と定義します。導関数を求めるために、商の微分法を使用します。これは、商 uv の導関数が uvuvv2 であることを示しています。

ここで、u=cos(x) および v=sin(x) とします。cos(x) の導関数は sin(x)sin(x) の導関数は cos(x) です。

商の微分法を適用すると:

ddxcot(x)=(sin(x))·sin(x)cos(x)·cos(x)sin2(x) =sin2(x)cos2(x)sin2(x)

三角関数の基本的な恒等式 sin2(x)+cos2(x)=1 を使用して:

=1sin2(x)=csc2(x)

したがって、cot(x) の導関数は:

ddxcot(x)=csc2(x)

説明

この導関数を理解するために、まず cot(x)cos(x)sin(x) と定義されていることを認識しましょう。これは、余弦関数と正弦関数の比であり、任意の角度 x に対して、cot(x) は直角三角形における隣辺と対辺の比を示します。

cot(x) の導関数を求める際には、商の微分法を使用します。この法則は、2つの関数の商を微分する際に用いられます。もし uv という形の関数がある場合、導関数は uvuvv2 となります。ここで、uvx の関数です。

ここでは、u=cos(x) および v=sin(x) を選びます。cos(x) の導関数は sin(x)sin(x)\(cos(x) です。

商の微分法を適用すると:

ddxcot(x)=(sin(x))·sin(x)cos(x)·cos(x)sin2(x)

これは sin2(x)cos2(x)sin2(x) に簡略化されます。三角関数の基本的な恒等式 sin2(x)+cos2(x)=1 を使用して、分子を 1 に簡略化すると、次のようになります:

1sin2(x)

これは csc2(x) と書き換えることができます。なぜなら、csc(x)=1sin(x) だからです。

したがって、cot(x)x に関する導関数は csc2(x) です。

Q.E.D.