Ableitung der Arkusfunktionen

Satz 5318A

  1. ddxarcsinx=11x2\dfrac {\d} {\d x} \, \arcsin x=\dfrac 1 {\sqrt{1-x^2}} ddxarccosx=11x2\dfrac \d {\d x} \, \arccos x=-\dfrac 1 {\sqrt{1-x^2}}
  2. ddxarctanx=11+x2\dfrac \d {\d x} \, \arctan x=\dfrac 1 {1+x^2} ddxarccotx=11+x2\dfrac \d {\d x} \, \arccot x=-\dfrac 1 {1+x^2}

Beweis

i. Wir benutzen die Regeln für Umkehrfunktionen (Satz 5317B) sowie Satz 5316E und erhalten mit x=sinyx=\sin y:
dxdy=cosy\dfrac {\d x}{\d y}=\cos y also dydx=1cosy=1cosarcsinx=11x2\dfrac {\d y}{\d x}=\dfrac 1 {\cos y} =\dfrac 1 {\cos\arcsin x}=\dfrac 1 {\sqrt{1-x^2}}
Analog leitet man den Arkuskosinus ab.
ii. ddxarctanx\dfrac \d {\d x} \, \arctan x
=ddxarcsinx1+x2= \dfrac \d {\d x} \, \arcsin\dfrac x {\sqrt{ 1+ x^2}} (Satz 5316E)
=11x21+x21(1+x2)3=\dfrac 1{ \sqrt{1-\dfrac{x^2}{1+x^2}}} \cdot \dfrac {1}{{\sqrt{(1+x^2)^3}}} (Kettenregel und Beispiel 5318B)
=1+x2(1+x2)3=11+x2=\dfrac {\sqrt{ 1+ x^2}} {\sqrt{(1+x^2)^3}}=\dfrac 1 {1+x^2} \qed
 
 

Die Mathematik muß man schon deswegen studieren, weil sie die Gedanken ordnet.

M. W. Lomonossow

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