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109 政大微積分 Part I 第 2 題

考題 / 轉學考微積分 / 政大 / 微積分

109學年度 · 109微積分 · 第 2 題

題目

Problem

Let f(x)=1+x2f(x)=1+x^2 for x∈(−∞,∞)x\in(-\infty,\infty) and let g(x)=tan⁡(x)g(x)=\tan(x) for x∈(−π/2,π/2)x\in(-\pi/2,\pi/2). Which of the following statement is true?

(a) ddxg(x)f(x)=2xtan⁡(x)(1+x2)2\dfrac{d}{dx}\dfrac{g(x)}{f(x)}=\dfrac{2x\tan(x)}{(1+x^2)^2} for x∈(−π/2,π/2)x\in(-\pi/2,\pi/2).

(b) ddx(f(x)+g(x))=2x+sec⁡2(x)\dfrac{d}{dx}(f(x)+g(x))=2x+\sec^2(x) for x∈(−π/2,π/2)x\in(-\pi/2,\pi/2).

(c) ddx(f(x)g(x))=sec⁡2(x)(1+x2)+2xtan⁡(x)\dfrac{d}{dx}(f(x)g(x))=\sec^2(x)(1+x^2)+2x\tan(x) for x∈(−π/2,π/2)x\in(-\pi/2,\pi/2).

(d) ddxf(g(x))=2g(x)\dfrac{d}{dx}f(g(x))=2g(x) for x∈(−π/2,π/2)x\in(-\pi/2,\pi/2).

(e) None of the above statements is true.

題目勘誤

官方原題:題目要求選出唯一正確敘述。

實際上應為:由和法則可知 (b) 正確,由乘積法則可知 (c) 也正確,故題幹不足以唯一選出正確選項。

本頁保留官方原題及忠實翻譯,未替換原題條件。

解答

先把每個選項所需的求導法則寫出來:

f′(x)=2x,g′(x)=sec⁡2x.f'(x)=2x,\qquad g'(x)=\sec^2x.

所以

ddx(f(x)+g(x))= 2x+sec⁡2x,\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\bigl(f(x)+g(x)\bigr) =\,2x+\sec^2x,

故 (b) 正確。另一方面,乘積法則給出

ddx(f(x)g(x))= f′(x)g(x)+f(x)g′(x)= 2xtan⁡x+(1+x2)sec⁡2x,\begin{align*} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\bigl(f(x)g(x)\bigr) =&\, f'(x)g(x)+f(x)g'(x)\\[4mm] =&\,2x\tan x+(1+x^2)\sec^2x, \end{align*}

這也正是 (c)。

相反地,(a) 遺漏了商法則中的一項;(d) 也遺漏了鏈鎖規則的 sec⁡2x\sec^2x 因子。

依官方原題: (b)、(c) 均正確。