題目
Problem
2. Find the derivative f′(0) for the function
f(x)=∫tanxsecx1+t41dt.(10%)
解答
解法一
思路
展開
- 給定一個變限積分函數 f(x)=∫tanxsecx1+t41dt。
- 根據微積分基本定理(萊布尼茲法則,Leibniz Rule),若 f(x)=∫g(x)h(x)w(t)dt,其導函數為:
f′(x)=w(h(x))⋅h′(x)−w(g(x))⋅g′(x)
- 第一步:求出對應的導函數 f′(x):
- 此處 w(t)=1+t41。
- h(x)=secx⟹h′(x)=secxtanx。
- g(x)=tanx⟹g′(x)=sec2x。
- 代入公式:
f′(x)=1+sec4x1⋅(secxtanx)−1+tan4x1⋅(sec2x)
- 第二步:代入 x=0 求解:
- sec0=1, tan0=0。
答題過程
展開
根據萊布尼茲積分求導法則,對變限積分函數求導:
f′(x)=dxd∫tanxsecx1+t41dt=1+sec4x1dxd(secx)−1+tan4x1dxd(tanx)
我們知道三角函數求導公式:
dxd(secx)=secxtanx
dxd(tanx)=sec2x
將其代回得:
f′(x)=1+sec4x1(secxtanx)−1+tan4x1(sec2x)
現在,我們求 x=0 處的導數。代入三角函數基本值:
- sin0=0⟹tan0=0
- cos0=1⟹sec0=1
代入得:
f′(0)==1+141(1⋅0)−1+041(12)0−11⋅1=−1
結論:
f′(0)=−1。