Tính đạo hàm của các hàm số sau:
a) \(y = x\sin^2 x\)
b) \(y = \cos^2 x + \sin 2x\)
c) \(y = \sin 3x - 3\sin x\)
d) \(y = \tan x + \cot x\)
Problem Analysis
Problem Summary
Tính đạo hàm của 4 hàm số lượng giác, trong đó có tích hai hàm, hàm hợp và tổng hàm số.
Required Knowledge
Quy tắc tính đạo hàm tổng/hiệu \((u \pm v)' = u' \pm v'\), đạo hàm tích \((uv)' = u'v + uv'\). Công thức đạo hàm hàm hợp: \((\sin u)' = u' \cos u\), \((\cos u)' = -u' \sin u\). Công thức cơ bản: \((x^n)' = nx^{n-1}\), \((\tan x)' = \dfrac{1}{\cos^2 x}\), \((\cot x)' = \dfrac{-1}{\sin^2 x}\). Công thức lượng giác: \(2\sin x \cos x = \sin 2x\), \(\cos 2x = \cos^2 x - \sin^2 x\).
Solution Method
Mỗi câu áp dụng trực tiếp các quy tắc và công thức đạo hàm phù hợp. Câu a dùng đạo hàm tích. Câu b và c dùng đạo hàm hàm hợp kết hợp đạo hàm tổng. Câu d tính riêng từng đạo hàm rồi cộng lại.
Real-world Application
Trong vật lý, chuyển động dao động điều hòa được mô tả bằng hàm \(x = A\sin(\omega t + \varphi)\) — để tìm vận tốc tức thời tại thời điểm \(t\), em cần tính đạo hàm theo thời gian, chính xác như cách em đang làm ở bài này.
Hints (0/3)
Hint 1:
Với câu a, hàm \(y = x \cdot \sin^2 x\) là tích của hai hàm \(u = x\) và \(v = \sin^2 x\). Hãy dùng công thức \((uv)' = u'v + uv'\), sau đó tính \((\sin^2 x)'\) bằng cách xem đây là hàm hợp: đặt \(u = \sin x\) thì \(v = u^2\), áp dụng \((u^2)' = 2u \cdot u'\).
Hint 2:
Với câu b và c, nhận ra đây là hàm hợp dạng \(\sin(f(x))\) hoặc \(\cos(f(x))\). Đạo hàm bằng đạo hàm hàm ngoài nhân đạo hàm hàm trong: \((\sin 2x)' = 2\cos 2x\) và \((\sin 3x)' = 3\cos 3x\). Sau khi tính xong, thử rút gọn bằng công thức \(2\sin x \cos x = \sin 2x\).
Hint 3:
Với câu d, đây là tổng của hai hàm độc lập. Tính đạo hàm từng hàm riêng: \((\tan x)' = \dfrac{1}{\cos^2 x}\) và \((\cot x)' = \dfrac{-1}{\sin^2 x}\), rồi cộng kết quả lại. Kết quả không cần rút gọn thêm.
Detailed solution
a) Hàm \(y = x \cdot \sin^2 x\) là tích của \(u = x\) và \(v = \sin^2 x\).
\(y' = x' \cdot \sin^2 x + x \cdot (\sin^2 x)'\)
\(= \sin^2 x + x \cdot 2\sin x \cdot (\sin x)'\)
\(= \sin^2 x + x \cdot 2\sin x \cdot \cos x\)
\(= \sin^2 x + x\sin 2x\)
b) \(y' = (\cos^2 x)' + (\sin 2x)'\)
\(= 2\cos x \cdot (\cos x)' + (2x)' \cdot \cos 2x\)
\(= 2\cos x \cdot (-\sin x) + 2\cos 2x\)
\(= -2\sin x \cos x + 2\cos 2x\)
\(= -\sin 2x + 2\cos 2x\)
c) \(y' = (\sin 3x)' - (3\sin x)'\)
\(= 3\cos 3x - 3\cos x\)
d) \(y' = (\tan x)' + (\cot x)'\)
\(= \dfrac{1}{\cos^2 x} - \dfrac{1}{\sin^2 x}\)
Exercises in this lesson— Bài 32. Các quy tắc tính đạo hàm