sinx 的平方也就是 sin²x,它的导数等于 2sinx cosx,还可以利用二倍角公式化简成 sin2x,这道题属于典型复合函数求导,必须使用链式法则,很多同学容易犯的错误就是直接对 sinx 求导,忘记外层平方这个结构,只算出 cosx,漏掉外层导数。这个函数是两层嵌套,最外层是 u 的平方,内层 u 等于 sinx,复合函数求导规则就是外层函数对中间变量求导,再乘以内层函数对 x 求导,两层导数相乘才能得到最终结果。理解的时候要区分 sinx 的平方和 sin (x 的平方),这两个是完全不同的函数,求导结果差别很大,考试经常在这里设置陷阱,一定要看清括号位置。掌握链式法则之后,后续类似 cos 平方 tan 平方这类题型都可以套用相同思路,同时还可以搭配降幂公式,换一种方法验证答案,加深对这个知识点的理解。
链式法则完整推导
设 y = sin²x
令中间变量 u = sinx
那么 y = u²
外层导数 dy/du = 2u
内层导数 du/dx = cosx
根据链式法则 dy/dx = dy/du 乘以 du/dx
代入 u = sinx
dy/dx = 2sinx 乘以 cosx
再根据二倍角公式 2sinx cosx = sin2x
最终导数 dy/dx = sin2x
两种解法对照表
| 解法 | 计算思路 | 最终结果 |
|---|---|---|
| 链式法则 | 复合函数分层求导相乘 | 2sinx cosx 也就是 sin2x |
| 降幂公式 | sin²x 等于 (1 减 cos2x) 除以 2,再逐项求导 | sin2x |
降幂公式验证解法
sin²x = (1 减 cos2x)/2
对这个式子求导
常数 1/2 导数是 0
负 cos2x 除以 2 求导,继续链式求导
导数等于负 1/2 乘以 (负 sin2x) 乘以 2
化简之后得到 sin2x
和链式法则计算结果保持一致,可以用来验算答案
易错点区分
1 sin²x 是 sinx 整体平方,也就是 (sinx)²,本题求导对象
2 sin (x²) 是 x 先平方,再取正弦,导数是 cos (x²) 乘以 2x,不要混淆
3 不要漏掉内层 sinx 的导数 cosx,只写 2sinx 属于错误
实操解题步骤
1 识别函数是复合结构,确认外层是平方,内层是 sinx
2 写出中间变量,分别求出外层导数和内层导数
3 两层导数相乘,得到 2sinx cosx
4 可选步骤,使用二倍角公式化简成 sin2x
5 检查是否和 sin (x 平方) 区分开,确认没有漏乘内层导数
【常见问题】
问题 1 sinx 的平方的导数怎样求,为什么不能直接等于 cosx
回答 1 sinx 的平方的导数怎样求,因为它是复合函数,不是单纯的 sinx,外层还有平方运算,只用 sinx 的导数 cosx,漏掉外层 u 平方的导数 2u,所以结果错误,必须链式法则两层相乘。
问题 2 sinx 的平方的导数怎样求,2sinx cosx 还能不能继续化简
回答 1 sinx 的平方的导数怎样求,得到的 2sinx cosx 可以利用正弦二倍角公式,直接化简成 sin2x,两种写法都正确,答题推荐写化简后的 sin2x。
问题 3 sinx 的平方的导数怎样求,和 sin (x 平方) 求导结果一样吗
回答 3 sinx 的平方的导数怎样求,它的结果是 sin2x,sin (x 平方) 是另一个复合函数,导数是 2x cos (x²),二者函数结构不一样,求导结果完全不同,做题一定要分辨清楚。
【免责申明】
本内容仅用于高中数学复合函数求导学习参考,推导基于链式法则和三角二倍角公式,若函数增加系数或者平移变形,需要重新套用链式法则计算,本内容不覆盖拓展综合题型,计算结果请自行核验。
