[题目]求导数: =ln (x+sqrt (1+{x)^2})

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查复合函数的求导法则,特别是自然对数函数与根式函数的复合求导,需要熟练运用链式法则和代数化简技巧。
解题核心思路:
- 链式法则:外层对$\ln(u)$求导,内层对$u = x + \sqrt{1+x^2}$求导。
- 根式求导:对$\sqrt{1+x^2}$使用链式法则,注意中间变量的导数。
- 化简技巧:通过分子分母的代数变形,最终简化表达式。
破题关键点:
- 识别复合结构:明确外层函数为$\ln(u)$,内层函数为$x + \sqrt{1+x^2}$。
- 分步求导:先求外层导数,再逐层求内层导数,最后合并结果。
- 约分简化:利用分子和分母的公共因子约分,得到最简形式。
步骤1:应用链式法则
设$u = x + \sqrt{1+x^2}$,则$y = \ln(u)$。根据链式法则:
$y' = \frac{1}{u} \cdot u'$
步骤2:求内层函数$u$的导数
$u = x + \sqrt{1+x^2} = x + (1+x^2)^{1/2}$
对$u$求导:
$u' = \frac{d}{dx}x + \frac{d}{dx}(1+x^2)^{1/2}$
其中,$\frac{d}{dx}x = 1$,而对$(1+x^2)^{1/2}$使用链式法则:
$\frac{d}{dx}(1+x^2)^{1/2} = \frac{1}{2}(1+x^2)^{-1/2} \cdot 2x = \frac{x}{\sqrt{1+x^2}}$
因此:
$u' = 1 + \frac{x}{\sqrt{1+x^2}}$
步骤3:代入链式法则结果
$y' = \frac{1}{x + \sqrt{1+x^2}} \cdot \left(1 + \frac{x}{\sqrt{1+x^2}}\right)$
步骤4:化简表达式
将分子通分:
$1 + \frac{x}{\sqrt{1+x^2}} = \frac{\sqrt{1+x^2} + x}{\sqrt{1+x^2}}$
代入后:
$y' = \frac{1}{x + \sqrt{1+x^2}} \cdot \frac{\sqrt{1+x^2} + x}{\sqrt{1+x^2}} = \frac{1}{\sqrt{1+x^2}}$