6 votos

Una pregunta sobre la diferenciación:

Que %#% $ #%

Encontré $$f(x)=\sin^{-1}(2x\sqrt{1-x^2})$ en tres métodos y recibió tres respuestas diferentes!

1) poniendo $f'(x)$, obtenemos $x=\cos\theta$, en distinción de esto conseguimos

$f(x)=2\cos^{-1}x$$

2) poniendo $$f'(x)=\frac{-2}{\sqrt{1-x^2}}$, obtenemos $x=\sin\theta$, en distinción de conseguir $f(x)=2\sin^{-1}x$ $

Esto se contradice con el resultado anterior que llegamos mediante la sustitución de $$f'(x)=\frac{2}{\sqrt{1-x^2}}$. ¡Alguien me puede ayudar hacia fuera con la solución correcta para este problema!

1voto

egreg Puntos 64348

Uno debe, antes de iniciar la diferenciación, comprobar que la expresión se define. La función de $f$ es definida donde $-1\le 2x\sqrt{1-x^2}\le1$, es decir, $$ 4x^2(1-x^2)\le 1 $$ que se cumple para todos los $x$. Por tanto, la función $f$ se define en $[-1,1]$ a causa de la raíz cuadrada.

Aplicar la regla de la cadena; la derivada de $t\mapsto\arcsin t$$1/\sqrt{1-t^2}$; la derivada de $2x\sqrt{1-x^2}$ es

$$ 2\left(\sqrt{1-x^2}+x\cdot\frac {x}{\sqrt{1-x^2}}\right) =\frac{2(1-2x^2)}{\sqrt{1-x^2}} $$

Para $t=2x\sqrt{1-x^2}$ hemos $$ 1-t^2=1-4x^2(1-x^2)=1-4x^2+4x^4=(1-2x^2)^2 $$ así $$ \frac{1}{\sqrt{1-t^2}}=\frac{1}{|1-2x^2|} $$ y haciendo el producto ofrece $$ f'(x)=\frac{1}{|1-2x^2|}\frac{2(1-2x^2)}{\sqrt{1-x^2}} =\begin{cases} \frac{2}{\sqrt{1-x^2}} &\text{if %#%#%}\\[2ex] -\frac{2}{\sqrt{1-x^2}} &\text{if %#%#%} \end{casos} $$ Por lo tanto su aparentemente contradictorios resultados ", explicó". La función no es diferenciable donde $1-2x^2>0$.

enter image description here

Puede utilizar la derivada para la simplificación de la expresión de $1-2x^2<0$. Por ejemplo, cuando se $x^2=1/2$, usted sabe que $$ f(x)=C_1+2\arcsin x $$ y se puede determinar que $f$ mediante el cálculo de $-\frac{1}{\sqrt{2}}<x<-\frac{1}{\sqrt{2}}$$C_1=0$. Para $f(0)=0$, usted tiene $$ f(x)=C_2-2\arcsin x $$ y la computación en $2\arcsin0=0$ dice $-1<x<-\frac{1}{\sqrt{2}}$, $-1$, por lo $f(-1)=0$. Para $-2\arcsin(-1)=\pi$, de nuevo $$ f(x)=C_3-2\arcsin x $$ y $C_2=-\pi$, $\frac{1}{\sqrt{2}}<x<1$, por lo $f(1)=0$. Por lo tanto $$ f(x)=\begin{cases} -\pi-2\arcsin x & \text{for }x\in[-1,-1/\sqrt{2})\\ 2\arcsin x & \text{for }x\in[-1/\sqrt{2},1/\sqrt{2}]\\ \pi-2\arcsin x & \text{for }x\in(1/\sqrt{2},1] \end{casos} $$ Se puede comprobar que $$ -\pi-2\arcsin\frac{-1}{\sqrt{2}}=-\pi+\frac{\pi}{2} =-\frac{\pi}{2}=2\arcsin\frac{-1}{\sqrt{2}} $$ y $$ \pi-2\arcsin\frac{1}{\sqrt{2}}=\pi\frac{\pi}{2}=\frac{\pi}{2} =2\arcsin\frac{1}{\sqrt{2}} $$ confirmando que $-2\arcsin1=-\pi$ es continua en todas partes.

1voto

Farkhod Gaziev Puntos 6

SUGERENCIA:

Como el principal valor de $\sin^{-1}x$ mentiras $\in [-\frac\pi2, \frac\pi2]; \pi\le 2\sin^{-1}x\le \pi$

Así, \sin^$ {-1} (2x\sqrt {1-x ^ 2}) =\begin{cases} 2\sin^{-1}x &\mbox{if } -\frac\pi4\le \sin^{-1}x\le \frac\pi4 \\ -\pi-2\sin^{-1}x & \mbox{if } -\frac\pi2\le \sin^{-1}x< -\frac\pi4 \\ \pi-2\sin^{-1}x & \mbox{if } \frac\pi4< \sin^{-1}x\le \frac\pi2 \end{casos} $$

Como los principales valores de $\cos^{-1}x$ mentiras $\in [0,\pi], 0\le 2\cos^{-1}x\le 2\pi,$

Así, \sin^$ {-1} (2x\sqrt {1-x ^ 2}) =\begin{cases} 2\cos^{-1}x &\mbox{if } 0\le \cos^{-1}x< \frac\pi4 \iff \frac\pi4< \sin^{-1}x\le \frac\pi2 \\ 2\cos^{-1}x-2\pi & \mbox{if } \frac\pi4\le \cos^{-1}x< \frac{3\pi}4\iff -\frac\pi2\le \sin^{-1}x< -\frac\pi4\\ \pi-2\cos^{-1}x & \mbox{if } \frac{3\pi}4\le \cos^{-1}x\le \frac\pi2\iff -\frac\pi4\le \sin^{-1}x\le \frac\pi4 \end{casos} $$

Ahora diferenciar para cada región

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X