在数学分析中,三角函数是重要的研究对象之一,而正弦函数(sinx)作为最基本的周期函数之一,其导数公式具有广泛的应用价值。本文将从定义出发,通过严谨的推导过程,给出sinx的导数公式。
首先回顾导数的基本定义:
对于一个函数f(x),如果极限
\[
\lim_{h \to 0} \frac{f(x+h)-f(x)}{h}
\]
存在,则称该极限为f(x)在点x处的导数,记作f'(x)或df/dx。
接下来,我们针对sinx进行具体推导。设f(x)=sinx,则根据导数定义有:
\[
f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{\sin(x+h)-\sin x}{h}.
\]
利用三角恒等式sin(a+b)=sinacosb+cosasinb,可以将分子部分展开为:
\[
\sin(x+h)-\sin x = (\sin x \cos h + \cos x \sin h) - \sin x.
\]
进一步整理后得到:
\[
\sin(x+h)-\sin x = \sin x (\cos h - 1) + \cos x \sin h.
\]
将其代入导数定义表达式中,即:
\[
f'(x) = \lim_{h \to 0} \left[ \frac{\sin x (\cos h - 1)}{h} + \frac{\cos x \sin h}{h} \right].
\]
注意到上述两项可以分别处理。先看第一项:
\[
\lim_{h \to 0} \frac{\sin x (\cos h - 1)}{h}.
\]
由于sinx是一个常数,可以直接提出来,因此问题转化为计算:
\[
\lim_{h \to 0} \frac{\cos h - 1}{h}.
\]
利用泰勒展开近似公式cos h ≈ 1 - h²/2 + ...,当h趋于0时,(cos h - 1)/h趋于0。所以第一项的结果为0。
再看第二项:
\[
\lim_{h \to 0} \frac{\cos x \sin h}{h}.
\]
同样地,cosx是一个常数,可提出来,于是问题变为计算:
\[
\lim_{h \to 0} \frac{\sin h}{h}.
\]
这是一个经典的极限问题,结果为1。因此,第二项的结果为cosx。
综上所述,sinx的导数为:
\[
f'(x) = \cos x.
\]
这就是sinx的导数推导全过程。希望本文能够帮助读者加深对这一重要结论的理解,并掌握其背后的逻辑推导方法。