以资深中国数学教师的身份解析本填空题答案,不允许出错,图文并茂,用不同的颜色标注,语速稍缓,幽默风趣,深入浅出。---13| 函数 y = sin^n x cos nx, 则 dy/dx = ______.
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同学们好!今天我们来看一道有趣的求导题。函数 y 等于 sin 的 n 次方乘以 x,再乘以 cos nx。别看它长得复杂,其实是个纸老虎!这个函数是两部分的乘积:第一部分是 sin 的 n 次方 x,第二部分是 cos nx。遇到乘积求导,我们想到什么法则?对啦!乘积法则!乘积法则告诉我们,u 乘以 v 的导数等于 u 的导数乘以 v,加上 u 乘以 v 的导数。
现在我们分头击破,求出各部分的导数。第一步,求 u 的导数,也就是 sin 的 n 次方 x 的导数。这需要用到链式法则,就像剥洋葱一样,一层一层来!外层是幂函数,导数是 n 倍的 sin x 的 n 减 1 次方。内层是 sin x,导数是 cos x。所以 u 的导数等于 n 倍 sin 的 n 减 1 次方 x 乘以 cos x。第二步,求 v 的导数,也就是 cos nx 的导数。同样用链式法则,外层 cos 的导数是负 sin,内层 nx 的导数是 n。所以 v 的导数等于负 n sin nx。
现在我们套用乘积法则公式。y 的导数等于 u 的导数乘以 v,加上 u 乘以 v 的导数。把我们求出的结果代入,得到 n sin 的 n 减 1 次方 x cos x 乘以 cos nx,减去 n sin 的 n 次方 x 乘以 sin nx。接下来整理化简,提取公因子 n sin 的 n 减 1 次方 x。括号里是 cos x cos nx 减去 sin x sin nx。慧眼识珠!这正是两角和的余弦公式!cos A 加 B 等于 cos A cos B 减去 sin A sin B。所以括号里等于 cos 括号 x 加 nx 括号,也就是 cos 括号 n 加 1 乘以 x。最终答案是 n sin 的 n 减 1 次方 x 乘以 cos 括号 n 加 1 乘以 x。
同学们,让我们总结一下这道题的解题思路。首先,识别函数结构,发现是乘积形式,选择乘积法则。然后分别求导,运用链式法则求出各部分的导数。接着套用公式,将结果代入乘积法则。关键是要巧用恒等式,发现并应用三角恒等式进行化简。最终得到答案:n sin 的 n 减 1 次方 x 乘以 cos 括号 n 加 1 乘以 x。记住,熟练掌握求导法则和三角恒等式是解决这类问题的关键!