يتم حساب مشتقة الدالة \( \sec(x) \) باستخدام قاعدة القسمة للمشتقات.
برهان مشتقة \( \sec(x) \)
المطابقة المثلثية التي تربط بين \( \sec x \) و \( \cos x \) هي:
\[ \sec x = \dfrac{1}{\cos x} \]
نستخدم قاعدة القسمة في الاشتقاق لإيجاد مشتقة \( \sec x \):
\[ \dfrac{d}{dx} \sec x = \dfrac{d}{dx} \left(\dfrac{1}{\cos x}\right) = \dfrac{\left(\dfrac{d}{dx}1\right) \cos x - 1 \left(\dfrac{d}{dx} \cos x\right)}{\cos^2 x} \]
مشتقة الثابت 1 تساوي صفراً. باستخدام صيغة مشتقة الدالة المثلثية \( \cos x \)، وهي \( \dfrac{d}{dx}\cos x = -\sin x \)، بالتعويض نحصل على:
\[ \dfrac{d}{dx} \sec x = \dfrac{0 - (-\sin x)}{\cos^2 x} \]
تبسيط:
\[ = \dfrac{\sin x}{\cos^2 x} = \dfrac{\sin x}{\cos x} \cdot \dfrac{1}{\cos x} = \tan x \sec x \]
الصيغة:
\[ \dfrac{d}{dx} \sec x = \tan x \; \sec x \]
رسم الدالة \( \sec(x) \) ومشتقتها
تُظهر الرسوم البيانية أدناه الدالة \( \sec(x) \) ومشتقتها:
مشتقة الدالة المركبة \( \sec(u(x)) \)
نأخذ الآن في الاعتبار الدالة المركبة قاطع دالة أخرى \( u(x) \). نستخدم قاعدة السلسلة في الاشتقاق لكتابة:
\[ \dfrac{d}{dx} \sec(u(x)) = \left(\dfrac{d}{du} \sec u\right) \left(\dfrac{d}{dx} u\right) \]
\[ = \tan u \sec u \dfrac{du}{dx} \]
صيغة قاعدة السلسلة:
\[ \dfrac{d}{dx} \sec(u(x)) = \tan(u(x)) \; \sec(u(x)) \; u'(x) \]
أمثلة مع الحلول
أمثلة محلولة: اشتقاق دوال القاطع المركبة
أوجد مشتقة دوال القاطع المركبة التالية:
- \( f(x) = \sec(x^2 + x - 1) \)
- \( g(x) = \sec(\sin x) \)
- \( h(x) = \sec(\sqrt{x+2}) \)
الحلول:
-
لتكن \( u(x) = x^2 + x - 1 \)، إذن \( \dfrac{du}{dx} = 2x + 1 \).
بتطبيق القاعدة لدالة القاطع المركبة:\[ f'(x) = \tan(u) \sec(u) \dfrac{du}{dx} = (2x + 1) \, \tan(x^2 + x - 1) \, \sec(x^2 + x - 1) \] -
لتكن \( u(x) = \sin x \)، إذن \( \dfrac{du}{dx} = \cos x \).
بتطبيق القاعدة:\[ g'(x) = \tan(u) \sec(u) \dfrac{du}{dx} = \cos x \, \tan(\sin x) \, \sec(\sin x) \] -
لتكن \( u(x) = \sqrt{x+2} \)، إذن \( \dfrac{du}{dx} = \dfrac{1}{2\sqrt{x+2}} \).
بتطبيق القاعدة:\[ h'(x) = \tan(u) \sec(u) \dfrac{du}{dx} = \dfrac{\tan(\sqrt{x+2}) \, \sec(\sqrt{x+2})}{2\sqrt{x+2}} \]