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