برهان مشتقة الدالة \( \csc(x) \)

اشتقاق قاعدة القسمة خطوة بخطوة، الرسم البياني، صيغة قاعدة السلسلة، وأمثلة محلولة

يمكن حساب مشتقة الدالة \( \csc(x) \) باستخدام قاعدة القسمة. كما يتم عرض مشتقات دوال قاطع التمام المركبة مع أمثلة محلولة.

برهان مشتقة \( \csc(x) \)

باستخدام المتطابقة المثلثية:

\[ \csc x = \frac{1}{\sin x} \]

وباستخدام قاعدة القسمة:

\[ \frac{d}{dx}\csc x = \frac{\left(\frac{d}{dx} 1\right) \cdot \sin x - 1 \cdot \left(\frac{d}{dx} \sin x\right)}{\sin^2 x} \]

بما أن \( \frac{d}{dx} 1 = 0 \) و \( \frac{d}{dx} \sin x = \cos x \)، نحصل على:

\[ \frac{d}{dx}\csc x = \frac{0 - \cos x}{\sin^2 x} = -\frac{\cos x}{\sin^2 x} = -\cot x \, \csc x \]
الصيغة: \[ \frac{d}{dx}\csc x = -\cot x \, \csc x \]

رسم الدالة \( \csc(x) \) ومشتقتها

تُظهر الرسوم البيانية أدناه الدالة \( \csc x \) ومشتقتها:

Graph of csc x and its derivative

مشتقة الدالة المركبة \( \csc(u(x)) \)

باستخدام قاعدة السلسلة:

\[ \frac{d}{dx} \csc(u(x)) = \frac{d}{du}(\csc u) \cdot \frac{du}{dx} = -\cot u \, \csc u \cdot \frac{du}{dx} \]
صيغة قاعدة السلسلة: \[ \frac{d}{dx} \csc(u(x)) = -\cot(u(x)) \, \csc(u(x)) \, u'(x) \]

أمثلة مع الحلول

أمثلة محلولة: اشتقاق دوال قاطع التمام المركبة

أوجد المشتقات:

  1. \( f(x) = \csc(-x^3 + 3) \)
  2. \( g(x) = \csc(\cos x) \)
  3. \( h(x) = \csc\left(\frac{1}{x^2+1}\right) \)

الحلول:

  1. لتكن \( u = -x^3 + 3 \)، إذن \( u' = -3x^2 \).
    \[ f'(x) = -\cot(u) \, \csc(u) \, u' = -\cot(-x^3+3) \, \csc(-x^3+3) \cdot (-3x^2) = 3x^2 \, \cot(-x^3+3) \, \csc(-x^3+3) \]
  2. لتكن \( u = \cos x \)، إذن \( u' = -\sin x \).
    \[ g'(x) = -\cot(u) \, \csc(u) \, u' = -\cot(\cos x) \, \csc(\cos x) \cdot (-\sin x) = \sin x \, \cot(\cos x) \, \csc(\cos x) \]
  3. لتكن \( u = \frac{1}{x^2+1} \)، إذن \( u' = -\frac{2x}{(x^2+1)^2} \).
    \[ h'(x) = -\cot(u) \, \csc(u) \, u' = -\cot\left(\frac{1}{x^2+1}\right) \, \csc\left(\frac{1}{x^2+1}\right) \cdot \left(-\frac{2x}{(x^2+1)^2}\right) = \frac{2x}{(x^2+1)^2} \, \cot\left(\frac{1}{x^2+1}\right) \, \csc\left(\frac{1}{x^2+1}\right) \]

المراجع والروابط الإضافية