在微积分的学习过程中,求一个函数的导数是理解其变化率和曲线斜率的重要手段。今天我们将对函数 $ y = 2x^3 + 22x + \arcsin(2x) $ 进行求导,逐步分析每项的导数,并最终得出整个函数的导数表达式。
一、函数结构分析
该函数由三部分组成:
1. 多项式项:$ 2x^3 $
2. 线性项:$ 22x $
3. 反三角函数项:$ \arcsin(2x) $
接下来,我们分别对这三项进行求导。
二、逐项求导
1. 对 $ 2x^3 $ 求导
根据幂函数求导法则:
$$
\frac{d}{dx}(2x^3) = 2 \cdot 3x^2 = 6x^2
$$
2. 对 $ 22x $ 求导
这是一个一次项,其导数为系数本身:
$$
\frac{d}{dx}(22x) = 22
$$
3. 对 $ \arcsin(2x) $ 求导
这里需要用到链式法则。设 $ u = 2x $,则原函数变为 $ \arcsin(u) $,而 $ u = 2x $,所以:
$$
\frac{d}{dx}[\arcsin(2x)] = \frac{d}{du}[\arcsin(u)] \cdot \frac{du}{dx}
$$
我们知道:
$$
\frac{d}{du}[\arcsin(u)] = \frac{1}{\sqrt{1 - u^2}}
$$
又因为 $ u = 2x $,所以:
$$
\frac{du}{dx} = 2
$$
因此:
$$
\frac{d}{dx}[\arcsin(2x)] = \frac{1}{\sqrt{1 - (2x)^2}} \cdot 2 = \frac{2}{\sqrt{1 - 4x^2}}
$$
三、综合求导结果
将上述三部分的结果相加,得到原函数的导数:
$$
y' = 6x^2 + 22 + \frac{2}{\sqrt{1 - 4x^2}}
$$
四、定义域说明
由于函数中包含 $ \arcsin(2x) $,其定义域需满足:
$$
-1 \leq 2x \leq 1 \quad \Rightarrow \quad -\frac{1}{2} \leq x \leq \frac{1}{2}
$$
因此,导数 $ y' $ 的有效范围也仅限于 $ x \in [-\frac{1}{2}, \frac{1}{2}] $。
五、总结
通过对函数 $ y = 2x^3 + 22x + \arcsin(2x) $ 的逐项分析与求导,我们得到了它的导数表达式:
$$
y' = 6x^2 + 22 + \frac{2}{\sqrt{1 - 4x^2}}
$$
这个过程展示了如何利用基本的求导法则(如幂函数求导、线性函数求导、链式法则)来处理含有反三角函数的复合函数,是学习微积分过程中非常重要的练习之一。