Tính đạo hàm của hàm số \(y = 2{\tan ^2}x + 3\cot \left( {\frac{\pi }{3} - 2x} \right)\).
Problem Analysis
Problem Summary
Tính đạo hàm của hàm số gồm hai số hạng: \(2\tan^2 x\) và \(3\cot\left(\frac{\pi}{3} - 2x\right)\).
Required Knowledge
Quy tắc lấy đạo hàm tổng, đạo hàm hàm hợp (quy tắc dây chuyền). Công thức: \((\tan x)' = \dfrac{1}{\cos^2 x}\); \((\cot u)' = -\dfrac{u'}{\sin^2 u}\); \((u^2)' = 2u \cdot u'\).
Solution Method
Một cách giải. Tách đạo hàm từng số hạng, áp dụng quy tắc dây chuyền cho từng phần. Với \(2\tan^2 x\): đặt \(u = \tan x\), dùng \((u^2)' = 2u \cdot u'\). Với \(3\cot\left(\frac{\pi}{3} - 2x\right)\): đặt \(u = \frac{\pi}{3} - 2x\), tính \(u'\) rồi dùng công thức đạo hàm cot.
Real-world Application
Trong kỹ thuật âm thanh, góc pha của sóng thường được biểu diễn qua hàm lượng giác. Việc tính đạo hàm giúp xác định tốc độ thay đổi pha theo thời gian — em thử nghĩ xem đạo hàm của \(\cot(\pi/3 - 2t)\) theo \(t\) cho biết điều gì về sóng đó?
Hints (0/3)
Hint 1:
Với số hạng \(2\tan^2 x\), đây là hàm hợp dạng \(2u^2\) với \(u = \tan x\). Áp dụng \((u^2)' = 2u \cdot u'\) rồi thay \(u' = \dfrac{1}{\cos^2 x}\).
Hint 2:
Với số hạng \(3\cot\left(\frac{\pi}{3} - 2x\right)\), xác định hàm trong là \(u = \frac{\pi}{3} - 2x\), tính \(u' = -2\). Sau đó dùng công thức \((\cot u)' = -\dfrac{u'}{\sin^2 u}\).
Hint 3:
Ghép kết quả hai số hạng lại: \(y' = 4\tan x \cdot \dfrac{1}{\cos^2 x} + 3 \cdot \dfrac{-(-2)}{\sin^2\left(\frac{\pi}{3} - 2x\right)}\). Lưu ý dấu âm nhân với \(-2\) cho ra dương.
Detailed solution
Lấy đạo hàm từng số hạng:
\(y' = 2\left({\tan^2 x}\right)' + 3\left[\cot\left(\frac{\pi}{3} - 2x\right)\right]'\)
Với \(2\tan^2 x\): dùng quy tắc dây chuyền \((u^2)' = 2u \cdot u'\) với \(u = \tan x\):
\(2(\tan^2 x)' = 2 \cdot 2\tan x \cdot (\tan x)' = 4\tan x \cdot \dfrac{1}{\cos^2 x}\)
Với \(3\cot\left(\frac{\pi}{3} - 2x\right)\): đặt \(u = \dfrac{\pi}{3} - 2x\), suy ra \(u' = -2\). Dùng công thức \((\cot u)' = -\dfrac{u'}{\sin^2 u}\):
\(3\left[\cot\left(\frac{\pi}{3} - 2x\right)\right]' = 3 \cdot \dfrac{-(-2)}{\sin^2\left(\frac{\pi}{3} - 2x\right)} = \dfrac{6}{\sin^2\left(\frac{\pi}{3} - 2x\right)}\)
Vậy:
\(y' = \dfrac{4\tan x}{\cos^2 x} + \dfrac{6}{\sin^2\left(\dfrac{\pi}{3} - 2x\right)}\)
Exercises in this lesson— Bài 32. Các quy tắc tính đạo hàm