題目
Problem
一、填充題:共 8 題,每題 8 分,共 64 分。
- Let y=(sinx)x, sinx>0. Find dxdy.
解答
解法一:對數微分法 (Logarithmic Differentiation)
思路
展開
- 本題要求函數 y=(sinx)x 的一階導數。
- 該函數屬於底數與指數皆含有自變數 x 的冪指函數類型,最適合使用對數微分法。
- 第一步:兩邊取自然對數:
lny=ln[(sinx)x]=xln(sinx)
- 第二步:兩邊對 x 求導:
- 左側求導: dxd(lny)=yy′。
- 右側使用乘積求導法則: dxd[xln(sinx)]=1⋅ln(sinx)+x⋅sinxcosx=ln(sinx)+xcotx。
- 第三步:求出 y′:
y′=y(ln(sinx)+xcotx)=(sinx)x(ln(sinx)+xcotx)
答題過程
展開
給定函數為:
y=(sinx)x(sinx>0)
由於底數和指數都含有 x,我們對等號兩邊同時取自然對數 ln:
lny=ln((sinx)x)=xln(sinx)
接著,兩邊同時對 x 進行隱函數求導:
y1dxdy=dxd[xln(sinx)]
右側使用乘積求導法則(Product Rule):
dxd[xln(sinx)]=1⋅ln(sinx)+x⋅(sinx1⋅cosx)
=ln(sinx)+xsinxcosx=ln(sinx)+xcotx
因此:
y1dxdy=ln(sinx)+xcotx
兩邊同乘以 y:
dxdy=y(ln(sinx)+xcotx)
將 y=(sinx)x 代回:
dxdy=(sinx)x(ln(sinx)+xcotx)
結論:
6. 填入 (sinx)x(ln(sinx)+xcotx)。