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求双曲正弦函数的导函数

2022-09-24 11:36 作者:对数函数Logarithmic  | 我要投稿


公式(sinhx)'=coshx已经尽人皆知了,然而对于公式的来源,一定有不少人是这样做的:

求双曲正弦函数导数的方法1

然而许多人并不知道双曲正弦函数的指数表达式是如何推导的,所以现在我们尝试类比公式(sinx)'=cosx的方法,推导双曲正弦函数的导数。

一、一个极限的推导

欲推导的极限

和重要极限的推导类似,我们先来考察双曲函数的定义

双曲函数定义:附图

设P是双曲线右支上一点,曲边三角形OAP(某些资料也称双曲扇形)为α/2,那么P点的横坐标和纵坐标分别是coshα和sinhα,即

OB=coshα,PB=sinhα,由相似三角形易得

AC=sinhα/coshα=tanhα。

如果我们连结AP构成△OAP,当P在双曲线右上支运动时,很容易观察到

△OAP的面积>曲边三角形OAP的面积

>△OAC的面积

当P与A重合时,三者重合,所以更精确一点:

△OAP的面积≧曲边三角形OAP的面积

≧△OAC的面积

即sinhα≧α≧tanhα(α≧0)

取倒数,并乘sinhα,得到

coshα≧sinhα/α≧1

当α→0+时,coshα→1,利用夹逼定理,原极限证明了一半

利用coshα和sinhα/α都是偶函数,原极限得证。

这只是第一步,我们还需要得到双曲正弦的和差化积公式。

二、相关公式

双曲正弦的差化积公式,和化积公式请自行推导。

首先,我们需要得到双曲正弦的“和角公式”,证明略。

双曲正弦“和角公式”

两式相减,并且x=α+β,y=α-β,解出α和β代入相减得到的式子中,就能得到差化积公三、万事俱备,只欠求导

现在,我们已经能够类比求正弦函数导数的过程,写出求双曲正弦导数的过程了。

求双曲正弦函数的导数


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