題目
Problem
Define the function
F(x)=f(ln(2sinx)),0<x<π,
where f is differentiable on (−∞,∞) and f′(0)=2. Find F′(π/6)=(2).
解答
解法一
思路
展開
- 本題給出一個複合函數 F(x)=f(g(x)),要求其在 x=π/6 處的導數。
- 核心工具是連鎖律 (Chain Rule)。對複合函數求導的公式為 F′(x)=f′(g(x))⋅g′(x)。
- 這裡的內層函數為 g(x)=ln(2sinx),其求導需再次使用連鎖律與對數、三角函數的導數公式:
g′(x)=2sinx1⋅(2cosx)=sinxcosx=cotx
- 求出 F′(x) 的一般式後,將 x=π/6 代入,並配合已知條件 f′(0)=2 即可求得結果。
答題過程
展開
首先對複合函數 F(x)=f(ln(2sinx)) 利用連鎖律求導:
F′(x)====f′(ln(2sinx))⋅dxd[ln(2sinx)]f′(ln(2sinx))⋅2sinx1⋅(2sinx)′f′(ln(2sinx))⋅2sinx1⋅(2cosx)f′(ln(2sinx))⋅sinxcosx
接著,我們將 x=6π 代入上式中:
- 計算內層函數在 x=6π 的值:
ln(2sin6π)=ln(2⋅21)=ln(1)=0
- 計算三角函數部分在 x=6π 的值:
sin(π/6)cos(π/6)=1/23/2=3
將這些數值與已知條件 f′(0)=2 代回 F′(x):
F′(6π)===f′(0)⋅32⋅323
因此,第 (2) 格答案為 2\sqrt{3}。