Используя теорему 5 (разд. 2.3) докажем следующие формулы:
1) ;
2) ;
3) ;
4) .
1. Если xÎ[–1, 1], yÎ[–p/2, p/2], то функции y = arcsinx, x = siny являются взаимно обратными, причем = (siny)‘ = cosy. Если –p/2 < y < p/2 (при этом –1 < x < 1), то cosy > 0, поэтому .
По теореме 5 (разд. 2.3) имеем: тогда
(–1 < x < 1).
2. Функции y = arccosx, x = cosy взаимно обратны, если xÎ[–1, 1], yÎ[0, p], = (cosy)‘ = –siny. Если 0 < y < p (при этом –1 < x < 1), то siny > 0, поэтому
.
Так как то
(–1 < x < 1).
3. Функции y = arctgx, x = tgy взаимно обратны, если yÎ(–p/2, p/2), a xÎR. Используя равенство , получаем:
xÎR.
4. Для y Î (0, p) функции y = arсctgx, x = сtgy взаимно обратны, = –(1 + ctg2y) = –(1 + x2), поэтому
xÎR.
Итак, мы вывели формулы производных для обратных тригонометрических функций.
Введем понятия гиперболических функций, имеющих применение в математике и ее приложениях:
гиперболический синус
гиперболический косинус
гиперболический тангенс
гиперболический котангенс .
Для гиперболических функций справедливы тождества:
ch2x – sh2x =1. (Проверьте это!).
Найдем производные для гиперболических функций, при этом напомним, что (e–x)‘ = e–x×(–1) = –e–x (как производная сложной функции):
Итак, (shx)‘ = chx.
Аналогично доказывается, что (chx)‘ = shx.
Так как ch2x – sh2x =1, то получаем:
Аналогично можно показать, что