题目
设 =ln (1+(sin )^2x), 求dy.

题目解答
答案

解析
本题考查复合函数求微分的知识。解题思路是先利用复合函数求导法则求出函数$y=\ln(1 + \sin^{2}x)$的导数$\frac{dy}{dx}$,再根据微分的定义$dy = \frac{dy}{dx}dx$求出$dy$。
设$t = 1 + \sin^{2}x$,则$y = \ln t$。
- 先对$y$关于$t$求导:
根据对数函数求导公式$(\ln x)^\prime=\frac{1}{x}$,可得$\frac{dy}{dt}=\frac{1}{t}$,将$t = 1 + \sin^{2}x$代回,得到$\frac{dy}{dt}=\frac{1}{1 + \sin^{2}x}$。 - 再对$t$关于$x$求导:
$t = 1 + \sin^{2}x$,根据加法求导法则$(u+v)^\prime=u^\prime+v^\prime$,常数的导数为$0$,所以$(1)^\prime = 0$,只需求$(\sin^{2}x)^\prime$。
令$u = \sin x$,则$\sin^{2}x = u^{2}$,根据复合函数求导法则$(f(g(x)))^\prime=f^\prime(g(x))\cdot g^\prime(x)$,先对$u^{2}$关于$u$求导,再乘以$u$关于$x$的导数。- 对$u^{2}$关于$u$求导,根据幂函数求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,可得$(u^{2})^\prime = 2u$,将$u = \sin x$代回,得到$(\sin^{2}x)^\prime_{u}=2\sin x$。
- 对$u = \sin x$关于$x$求导,根据正弦函数求导公式$(\sin x)^\prime=\cos x$,可得$(\sin x)^\prime_{x}=\cos x$。
- 所以$(\sin^{2}x)^\prime = 2\sin x\cos x$,根据二倍角公式$\sin 2x = 2\sin x\cos x$,则$(\sin^{2}x)^\prime = \sin 2x$,那么$\frac{dt}{dx}=\sin 2x$。
- 根据复合函数求导法则$\frac{dy}{dx}=\frac{dy}{dt}\cdot\frac{dt}{dx}$:
将$\frac{dy}{dt}=\frac{1}{1 + \sin^{2}x}$和$\frac{dt}{dx}=\sin 2x$代入,可得$\frac{dy}{dx}=\frac{\sin 2x}{1 + \sin^{2}x}$。 - 根据微分的定义$dy = \frac{dy}{dx}dx$:
将$\frac{dy}{dx}=\frac{\sin 2x}{1 + \sin^{2}x}$代入,得到$dy=\frac{\sin 2x}{1 + \sin^{2}x}dx$。