त्रिकोणमितीय फलनों का विभेदन: Difference between revisions

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! '''फलन'''
! '''फलन'''
! '''डेरिवेटिव'''
! '''अवकलज'''
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| <math>\sin(x)</math>
| <math>\sin(x)</math>
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'''त्रिकोणमितीय फलनों का विभेदन''',एक त्रिकोणमितीय फलन के डेरिवेटिव का पता लगाने की गणितीय प्रक्रिया है,या एक चर के संबंध में परिवर्तन की दर है।उदाहरण के रूप में,साइन फ़ंक्शन का डेरिवेटिव sin'(a) = cos(a) के रूप में लिखा जाता है,जिसका अर्थ है कि एक विशेष कोण x = a पर sin(x)की परिवर्तन दर उस कोण की कोसाइन द्वारा दी गई है।
'''त्रिकोणमितीय फलनों का विभेदन''',एक [[त्रिकोणमितीय फलन]] के [[अवकलज]] या एक चर के संबंध में उसके परिवर्तन की दर का पता लगाने की गणितीय प्रक्रिया है।उदाहरण के लिए,ज्या फलन का अवकलज sin'(a) = cos(a) के रूप में लिखा जाता है,इसका अर्थ है कि एक विशेष कोण x = a पर sin(x) की परिवर्तन दर को उस कोण के कोज्या से दिया जाता है।


वृत्तीय त्रिकोणमितीय फलनों के सभी डेरिवेटिव sin(x) और cos(x) से tan(x) = sin(x)/cos(x) जैसे फलनों पर लागू होने वाले [[भागफल नियम]] के माध्यम से पाए जा सकते हैं।इन डेरिवेटिव्स को जानने के लिए,[[निर्दिष्ट त्रिकोणमितीय समीकरणों|व्युत्क्रम त्रिकोणमितीय फलनों]] के अवकलजों को [[अंतर्निहित अवकलन|निहितअवकलन]] का उपयोग करके खोजा जाता है।
वृत्तीय त्रिकोणमितीय फलनों के सभी अवकलज sin(x) और cos(x) से tan(x) = sin(x)/cos(x) जैसे फलनों पर लागू होने वाले [[भागफल नियम]] के माध्यम से पाए जा सकते हैं।इन अवकलजों को जानने के लिए,[[प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलनों]] के अवकलजों को [[अंतर्निहित अवकलन|अप्रत्य्क्ष विभेदन]] का उपयोग करके पाया जाता है।


==त्रिकोणमितीय फलनों के अवकलजों के प्रमाण==
==त्रिकोणमितीय फलनों के अवकलजों के प्रमाण==


=== sin(θ)/θ की सीमा θ के 0 के पास जाते हुए, ===
=== जब θ,0 की ओर प्रवृत्त होता है,तो sin(θ)/θ की सीमा ===
[[File:limit circle FbN.jpeg|thumb|{{center|वृत्त, केंद्र''O'', त्रिज्या 1}}]]दायीं ओर का आरेख नीचे एक वृत्त दिखाता है जिसका केंद्र O है और त्रिज्या r = 1 है।यदि दो त्रिज्याएँ OA और OB,θ रेडियन का एक चाप बनाते हैं।θ के 0 के पास जाने की सीमा को विचार करते हुए,हम θ को एक छोटी सकारात्मक संख्या मान सकते हैं,कहें 0 < θ < ½ π पहली चतुर्थांश में।
[[File:limit circle FbN.jpeg|{{center|वृत्त, केंद्र''O'', त्रिज्या 1}}|frame]]दायीं ओर आरेख केंद्र o और त्रिज्या r = 1 के साथ एक वृत्त दिखाता है।दो त्रिज्याएँ OA और OB,θ रेडियन का एक चाप बनाते हैं।चूंकि हम सीमा को शून्य मान रहे हैं,इसलिए हम मान सकते हैं कि θ एक छोटी धनात्मक संख्या है,अर्थात्,0 < θ < ½ π पहले चतुर्थांश में है।


आरेख में,त्रिभुज OAB को R1,[[वृत्तीय क्षेत्र]] OAB को R2 और त्रिभुज OAC को R3 लें।[[त्रिभुज]] OAB [[का क्षेत्रफल]] है:
आरेख में,OAB त्रिभुज को R1,OAB [[वृत्तीय क्षेत्र]] को R2 और OAC त्रिभुज को R3 लें।OAB [[त्रिभुज का क्षेत्रफल]] है:


:<math> \mathrm{Area}(R_1
:<math> \mathrm{Area}(R_1
)
)
=\tfrac{1}{2} \ |OA| \ |OB|  \sin\theta = \tfrac{1}{2}\sin\theta \, . </math>
=\tfrac{1}{2} \ |OA| \ |OB|  \sin\theta = \tfrac{1}{2}\sin\theta \, . </math>
[[वृत्तीय क्षेत्र OAB का क्षेत्रफल]] है: <math>\mathrm{Area}(R_2)  
OAB [[वृत्तीय क्षेत्र का क्षेत्रफल]] <math>\mathrm{Area}(R_2)  
=\tfrac{1}{2}\theta</math>,जबकि त्रिभुज OAC का क्षेत्रफल निम्नलिखित है:
=\tfrac{1}{2}\theta</math> है,जबकि OAC त्रिभुज का क्षेत्रफल दिया गया है
:<math> \mathrm{Area}(R_3
:<math> \mathrm{Area}(R_3
)
)
=\tfrac{1}{2} \ |OA| \ |AC| = \tfrac{1}{2} \tan\theta \, . </math>
=\tfrac{1}{2} \ |OA| \ |AC| = \tfrac{1}{2} \tan\theta \, . </math>
चूँकि प्रत्येक क्षेत्र अगले क्षेत्र में समाहित होता है,इसलिए निम्नलिखित सम्बंध होता है:
चूँकि प्रत्येक क्षेत्र अगले क्षेत्र में निहित है,इसलिए एक निम्न विधि होती है:<math>\text{Area}(R_1) < \text{Area}(R_2) < \text{Area}(R_3) \implies
\tfrac{1}{2}\sin\theta < \tfrac{1}{2}\theta < \tfrac{1}{2}\tan\theta \, . </math>


:<math>\text{Area}(R_1) < \text{Area}(R_2) < \text{Area}(R_3) \implies
इसके अतिरिक्‍त,चूँकि पहले चतुर्थांश में sin θ > 0 होता है,हम ½ sin θ से भाग कर सकते हैं:
\tfrac{1}{2}\sin\theta < \tfrac{1}{2}\theta < \tfrac{1}{2}\tan\theta \, . </math>
और इसके अलावा,क्योंकि पहले चतुर्थांश में sin θ > 0 होता है,हम ½ sin θ से विभाजन कर सकते हैं,जिससे निम्नलिखित मिलता है:
:<math>1 < \frac{\theta}{\sin\theta} < \frac{1}{\cos\theta} \implies 1 > \frac{\sin\theta}{\theta} > \cos\theta \, . </math>
:<math>1 < \frac{\theta}{\sin\theta} < \frac{1}{\cos\theta} \implies 1 > \frac{\sin\theta}{\theta} > \cos\theta \, . </math>
अंतिम चरण में हमने असमानताओं को उलटते हुए,तीन सकारात्मक शब्दों का प्रतिपक्ष लिया।
अंतिम चरण में,असमिका को उलटते हुए,हमने तीन सकारात्मक मानों के प्रतिलोम मान लिए हैं।


[[File:Squeeze FbN.png|thumb|{{center|दबाव:वक्र{{nowrap|1=''y'' = 1}}और{{nowrap|1=''y'' = cos ''θ''}} लाल रंग में दिखाए गए हैं,वक्र {{nowrap|1=''y'' = sin(''θ'')/''θ''}} नीले लाल रंग में दिखाए गए हैं।}}]]हम निष्कर्ष निकालते हैं कि 0 < θ < ½ π के लिए,राशि sin(θ)/θ हमेशा 1 से छोटी होती हैऔर हमेशा cos(θ) से अधिक होती है।इस प्रकार,जब θ को 0 के पास ले जाते हैं, तो sin(θ)/θ को एक छत 1 के स्तर पर और एक नीचे cos θ के स्तर पर "[[दबाया]]" जाता है,जो 1 की ओर बढ़ता है;इसलिए θ को सकारात्मक दिशा से 0 की ओर ले जाते हुए, sin(θ)/θ 1 की ओर प्रवृत्त होना चाहिए:
[[File:Squeeze FbN.png|thumb|{{center|संकुचन: वक्र {{nowrap|1=''y'' = 1}} और {{nowrap|1=''y'' = cos ''θ''}} लाल रंग में दिखाए गए हैं, वक्र {{nowrap|1=''y'' = sin(''θ'')/''θ''}} नीले लाल रंग में दिखाए गए हैं।}}]]हम इस निष्कर्ष पर पहुंचते हैं कि 0 < θ < ½ π के लिए,राशि sin(θ)/θ हमेशा 1 से कम और हमेशा cos(θ) से अधिक होती है। इस प्रकार,जब θ,0 के नजदीक जाता है, sin(θ)/θ को 1 ऊँचाई पर छत और cos θ ऊँचाई पर फर्श के बीच "[[संकुचित]]" किया जाता है,जो 1 की ओर उठता है;इसलिए θ के धनात्मक दिशा से 0 की ओर पहुंचते ही sin(θ)/θ 1 की ओर प्रवृत्त होना चाहिए:


<blockquote><math>\lim_{\theta \to 0^+} \frac{\sin\theta}{\theta} = 1 \, . </math></blockquote>ऐसी स्थिति के लिए जहां θ एक छोटी ऋणात्मक संख्या हो -½ π < θ < 0,तब हम उस तथ्य का उपयोग करते हैं कि sine एक [[विषम फलन]] है:
<math>\lim_{\theta \to 0^+} \frac{\sin\theta}{\theta} = 1 \, . </math>


:<math>\lim_{\theta \to 0^-}\! \frac{\sin\theta}{\theta}  
इस मामले के लिए जहां θ एक छोटी ऋणात्मक संख्या हो -½ π < θ < 0,तब हम इस तथ्य का उपयोग करते हैं कि साइन एक [[विषम फलन|विषम]] [[फलन]] है:<math>\lim_{\theta \to 0^-}\! \frac{\sin\theta}{\theta}  
\ =\  
\ =\  
\lim_{\theta\to 0^+}\!\frac{\sin(-\theta)}{-\theta}  
\lim_{\theta\to 0^+}\!\frac{\sin(-\theta)}{-\theta}  
Line 81: Line 80:
\lim_{\theta\to 0^+}\!\frac{\sin\theta}{\theta} \ =\  
\lim_{\theta\to 0^+}\!\frac{\sin\theta}{\theta} \ =\  
  1 \, . </math>
  1 \, . </math>
===(cos(θ)-1)/θ की सीमा होगी जब θ को 0 के पास ले जाते हैं===
===जब θ,0 की ओर प्रवृत्त होता है,तो (cos(θ)-1)/θ की सीमा ===
अंतिम खंड की मदद से हम इस नई सीमा की गणना को संबंधित रूप से आसानी से कर सकते हैं।इसे एक सरल तकनीक का उपयोग करके किया जाता है।इस गणना में, θ के चिह्न का महत्व नहीं होता है।
अंतिम खंड हमें इस नई सीमा की अपेक्षाकृत आसानी से गणना करने में सक्षम बनाता है।इसे एक सरल चाल का उपयोग करके किया जाता है।इस गणना में, θ का चिह्न महत्त्वहीन है।  
:<math> \lim_{\theta \to 0}\, \frac{\cos\theta - 1}{\theta}  
 
<math> \lim_{\theta \to 0}\, \frac{\cos\theta - 1}{\theta}  
\ =\  
\ =\  
\lim_{\theta \to 0} \left( \frac{\cos\theta - 1}{\theta} \right)\!\! \left( \frac{\cos\theta + 1}{\cos\theta + 1} \right)  
\lim_{\theta \to 0} \left( \frac{\cos\theta - 1}{\theta} \right)\!\! \left( \frac{\cos\theta + 1}{\cos\theta + 1} \right)  
\ =\  
\ =\  
\lim_{\theta \to 0}\, \frac{\cos^2\!\theta - 1}{\theta\,(\cos\theta + 1)} . </math>
\lim_{\theta \to 0}\, \frac{\cos^2\!\theta - 1}{\theta\,(\cos\theta + 1)} . </math>  
का उपयोग करते हुए {{nowrap|1=cos<sup>2</sup>''θ'' – 1 = –sin<sup>2</sup>''θ'',}}
 
तथ्य यह है कि किसी उत्पाद की सीमा सीमाओं का उत्पाद है,और पिछले अनुभाग से सीमा परिणाम,हम पाते हैं कि:


:<math> \lim_{\theta \to 0}\,\frac{\cos\theta - 1}{\theta}
{{nowrap|1=cos<sup>2</sup>''θ'' – 1 = –sin<sup>2</sup>''θ''}} का उपयोग करते हुए,तथ्य यह है कि एक गुणांक की सीमा सीमाओं का गुणांक होती है,और पिछले खंड से सीमा परिणाम मिलता है,हम पाते हैं कि:<math> \lim_{\theta \to 0}\,\frac{\cos\theta - 1}{\theta}
\ =\  
\ =\  
\lim_{\theta \to 0}\, \frac{-\sin^2\theta}{\theta(\cos\theta+1)}  
\lim_{\theta \to 0}\, \frac{-\sin^2\theta}{\theta(\cos\theta+1)}  
Line 98: Line 95:
\left( -\lim_{\theta \to 0} \frac{\sin\theta}{\theta}\right)\! \left( \lim_{\theta \to 0}\,\frac{\sin\theta}{\cos\theta + 1} \right)  
\left( -\lim_{\theta \to 0} \frac{\sin\theta}{\theta}\right)\! \left( \lim_{\theta \to 0}\,\frac{\sin\theta}{\cos\theta + 1} \right)  
\ =\  
\ =\  
(-1)\left(\frac{0}{2}\right) = 0 \, . </math>
(-1)\left(\frac{0}{2}\right) = 0 \, . </math>  


=== tan(θ)/θ की सीमा होगी जब θ को 0 के पास ले जाते हैं ===
=== जब θ,0 की ओर प्रवृत्त होता है,तो tan(θ)/θ की सीमा ===
[[ज्या]] फलन के लिए सीमा का उपयोग करते हुए,स्पर्शज्या फलन विषम होने के कारण,किसी उत्पाद की सीमा सीमाओं का उत्पाद है के तथ्य का उपयोग करते हुए,हमें निम्नलिखित मिलता है:
[[ज्या]] फलन के लिए सीमा,स्पर्शज्या फलन विषम होने के तथ्य,और एक गुणांक की सीमा सीमाओं का गुणांक के तथ्य का उपयोग करते हुए,हम पाते हैं:
:<math>
:<math>
   \lim_{\theta\to 0} \frac{\tan\theta}{\theta}
   \lim_{\theta\to 0} \frac{\tan\theta}{\theta}
Line 111: Line 108:
  \ =\  
  \ =\  
   1 \, . </math>
   1 \, . </math>
===ज्या फलन का अवकलज===
===ज्या फलन का अवकलज ===
हम [[सीमा परिभाषा]] से [[ज्या फलन]] के अवकलज की गणना करते हैं:
हम [[ज्या फलन|ज्या]] फलन के अवकलज की गणना [[सीमा परिभाषा]] से करते हैं:
:<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\sin\theta = \lim_{\delta \to 0}  \frac{\sin(\theta + \delta) - \sin \theta}{\delta} . </math>
:<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\sin\theta = \lim_{\delta \to 0}  \frac{\sin(\theta + \delta) - \sin \theta}{\delta} . </math>
[[कोण समीकरण सूत्र]] sin(α+β) = sin α cos β + sin β cos α का उपयोग करते हुए,हमें निम्नलिखित मिलता है:
[[कोण समीकरण सूत्र|कोण जोड़ सूत्र]] sin(α+β) = sin α cos β + sin β cos α का उपयोग करते हुए,हमें मिलता है:
:<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\sin\theta  
 
<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\sin\theta  
  =
  =
\lim_{\delta \to 0} \frac{\sin\theta\cos\delta + \sin\delta\cos\theta-\sin\theta}{\delta}  
\lim_{\delta \to 0} \frac{\sin\theta\cos\delta + \sin\delta\cos\theta-\sin\theta}{\delta}  
Line 121: Line 119:
\lim_{\delta \to 0} \left( \frac{\sin\delta}{\delta} \cos\theta  
\lim_{\delta \to 0} \left( \frac{\sin\delta}{\delta} \cos\theta  
+ \frac{\cos\delta -1}{\delta}\sin\theta \right) . </math>
+ \frac{\cos\delta -1}{\delta}\sin\theta \right) . </math>
[[Sine|ज्या]] और [[कोण समीकरण सूत्र|को]][[Cosine|ज्या]] फलनों की सीमाओं का उपयोग करते हुए:
 
[[Sine|ज्या]] और [[कोज्या]] फलनों के लिए सीमाओं का उपयोग करते हुए:
:<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\sin\theta  
:<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\sin\theta  
  =
  =
Line 127: Line 126:
  =
  =
\cos\theta \, . </math>
\cos\theta \, . </math>
===कोज्या फलन का अवकलज===
===कोज्या फलन का अवकलज ===


====अवकलज की परिभाषा से====
====अवकलज की परिभाषा से====
हम फिर से सीमा परिभाषा से [[कोसाइन फ़ंक्शन|कोज्या फलन]] के अवकलज की गणना करते हैं:
हम पुनः सीमा परिभाषा से [[कोसाइन फ़ंक्शन|कोज्या]] फलन के अवकलज की गणना करते हैं:


:<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\cos\theta  
:<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\cos\theta  
  =
  =
\lim_{\delta \to 0} \frac{\cos(\theta+\delta)-\cos\theta}{\delta} . </math>
\lim_{\delta \to 0} \frac{\cos(\theta+\delta)-\cos\theta}{\delta} . </math>
कोण जोड़ सूत्र {{nowrap|1=cos(α+β) = cos α cos β – sin α sin β}} का उपयोग करते हुए,हमें निम्नलिखित मिलता है:
कोण जोड़ सूत्र {{nowrap|1=cos(α+β) = cos α cos β – sin α sin β}} का उपयोग करते हुए,हमें मिलता है:
:<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\cos\theta  
 
<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\cos\theta  
  =
  =
\lim_{\delta \to 0} \frac{\cos\theta\cos\delta - \sin\theta\sin\delta-\cos\theta}{\delta}  
\lim_{\delta \to 0} \frac{\cos\theta\cos\delta - \sin\theta\sin\delta-\cos\theta}{\delta}  
  =
  =
\lim_{\delta \to 0} \left(\frac{\cos\delta -1}{\delta}\cos\theta \,-\, \frac{\sin\delta}{\delta} \sin\theta \right) . </math>
\lim_{\delta \to 0} \left(\frac{\cos\delta -1}{\delta}\cos\theta \,-\, \frac{\sin\delta}{\delta} \sin\theta \right) . </math>
[[ज्या]] और [[कोज्या]] फलनों की सीमाओं का उपयोग करते हुए:
 
[[ज्या]] और [[कोज्या]] फलनों के लिए सीमाओं का उपयोग करते हुए:
:<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\cos\theta  
:<math> \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\cos\theta  
  = (0) \cos\theta - (1) \sin\theta = -\sin\theta \, . </math>
  = (0) \cos\theta - (1) \sin\theta = -\sin\theta \, . </math>
====श्रृंखला नियम से====
====श्रृंखला नियम से====
श्रृंखला नियम से कोज्या फलन के अवकलज की गणना करने के लिए,पहले निम्नलिखित तीन तथ्यों का ध्यान दें:
कोज्या फलन के अवकलज की गणना श्रृंखला नियम से करने के लिए,पहले निम्नलिखित तीन तथ्यों का ध्यान दें:
:<math>\cos\theta = \sin\left(\tfrac{\pi}{2}-\theta\right)</math>
:<math>\cos\theta = \sin\left(\tfrac{\pi}{2}-\theta\right)</math>
:<math>\sin\theta = \cos\left(\tfrac{\pi}{2}-\theta\right)</math>
:<math>\sin\theta = \cos\left(\tfrac{\pi}{2}-\theta\right)</math>
:<math>\tfrac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \sin\theta = \cos\theta</math>
:<math>\tfrac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \sin\theta = \cos\theta</math>
पहला और दूसरा तथ्य [[त्रिकोणमितीय सर्वसमिकाओं]] की समानताएं है,और तीसरा उपरोक्त प्रमाणित है।इन तीन तथ्यों का उपयोग करके हम निम्नलिखित लिख सकते हैं,
पहला और दूसरा तथ्य [[त्रिकोणमितीय सर्वसमिकाओं|त्रिकोणमितीय सर्वसमिकाएं]] है,और तीसरा ऊपर प्रमाणित है।इन तीन तथ्यों का उपयोग करके हम निम्नलिखित लिख सकते हैं,
:<math>\tfrac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \cos\theta = \tfrac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \sin\left(\tfrac{\pi}{2}-\theta\right)</math>
:<math>\tfrac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \cos\theta = \tfrac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \sin\left(\tfrac{\pi}{2}-\theta\right)</math>
हम [[श्रृंखला नियम]] का उपयोग करके अवकलन कर सकते हैं।यदि <math>f(x) = \sin x,\ \ g(\theta) =\tfrac{\pi}{2}-\theta</math>,तो हमारे पास यह होगा:
हम इसका [[श्रृंखला नियम]] का उपयोग करके विभेदन कर सकते हैं।यदि <math>f(x) = \sin x,\ \ g(\theta) =\tfrac{\pi}{2}-\theta</math>,तो हमें मिलता है:


:<math>\tfrac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} f\!\left(g\!\left(\theta\right)\right) = f^\prime\!\left(g\!\left(\theta\right)\right) \cdot g^\prime\!\left(\theta\right) = \cos\left(\tfrac{\pi}{2}-\theta\right) \cdot (0-1) = -\sin\theta</math>.
:<math>\tfrac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} f\!\left(g\!\left(\theta\right)\right) = f^\prime\!\left(g\!\left(\theta\right)\right) \cdot g^\prime\!\left(\theta\right) = \cos\left(\tfrac{\pi}{2}-\theta\right) \cdot (0-1) = -\sin\theta</math>.


इसलिए,हमने सिद्ध किया है कि
इसलिए,हमने यह सिद्ध किया है कि
:<math>\tfrac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \cos\theta = -\sin\theta</math>.
:<math>\tfrac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \cos\theta = -\sin\theta</math>.


===स्पर्शज्या फलन का अवकलज===
===स्पर्शज्या फलन का अवकलज ===


====अवकलज की परिभाषा से====
====अवकलज की परिभाषा से====
[[स्पर्शज्या समीकरण|स्पर्शज्या फलन]] tan θ के अवकलज की गणना करने के लिए,हम [[पहले सिद्धांतों|प्राथमिक सिद्धांत]] का उपयोग करते हैं।परिभाषा के अनुसार:
हम [[पहले सिद्धांतों]] का उपयोग [[स्पर्शज्या फलन]] tan θ के अवकलज की गणना करने के लिए करते हैं। परिभाषा के अनुसार:
:<math>
:<math>
  \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\tan\theta
  \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\tan\theta
  = \lim_{\delta \to 0} \left( \frac{\tan(\theta+\delta)-\tan\theta}{\delta} \right) .
  = \lim_{\delta \to 0} \left( \frac{\tan(\theta+\delta)-\tan\theta}{\delta} \right) .
</math>
</math>
प्रसिद्ध कोण समीकरण सूत्र {{nowrap|1=tan(α+β) = (tan α + tan β) / (1 - tan α tan β)}} का उपयोग करते हुए,हमें निम्नलिखित मिलता है:
प्रसिद्ध कोण सूत्र {{nowrap|1=tan(α+β) = (tan α + tan β) / (1 - tan α tan β)}} का उपयोग करते हुए,हमें मिलता है:<math>
:<math>
  \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\tan\theta
  \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\tan\theta
  = \lim_{\delta \to 0} \left[ \frac{\frac{\tan\theta + \tan\delta}{1 - \tan\theta\tan\delta} - \tan\theta}{\delta} \right]
  = \lim_{\delta \to 0} \left[ \frac{\frac{\tan\theta + \tan\delta}{1 - \tan\theta\tan\delta} - \tan\theta}{\delta} \right]
  = \lim_{\delta \to 0} \left[ \frac{\tan\theta + \tan\delta - \tan\theta + \tan^2\theta\tan\delta}{\delta \left( 1 - \tan\theta\tan\delta \right)} \right] .
  = \lim_{\delta \to 0} \left[ \frac{\tan\theta + \tan\delta - \tan\theta + \tan^2\theta\tan\delta}{\delta \left( 1 - \tan\theta\tan\delta \right)} \right] .
</math>
</math>
इस तथ्य कि किसी उत्पाद की सीमा सीमाओं का उत्पाद है का उपयोग करते हुए:
 
इस तथ्य एक गुणांक की सीमा सीमाओं का गुणांक होती है का उपयोग करते हुए:
:<math>
:<math>
  \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\tan\theta
  \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\tan\theta
  = \lim_{\delta \to 0} \frac{\tan\delta}{\delta} \times \lim_{\delta \to 0} \left( \frac{1 + \tan^2\theta}{1 - \tan\theta\tan\delta} \right) .
  = \lim_{\delta \to 0} \frac{\tan\delta}{\delta} \times \lim_{\delta \to 0} \left( \frac{1 + \tan^2\theta}{1 - \tan\theta\tan\delta} \right) .
</math>
</math>
[[स्पर्शज्या]] फलन की सीमा का उपयोग करते हुए,और यह तथ्य की tan δ को 0 के पास ले जाते हुए δ को 0 के पास ले जाते हैं:
[[स्पर्शज्या]] फलन के लिए सीमा और तथ्य का उपयोग करते हुए कि जैसे δ 0 की ओर प्रवृत्त होता है tan δ 0 की ओर प्रवृत्त होता है:
:<math>
:<math>
  \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\tan\theta
  \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta}\,\tan\theta
Line 191: Line 192:
</math>
</math>
====भागफल नियम से====
====भागफल नियम से====
स्पर्शज्या फलन के अवकलज को [[भागफल नियम]] का उपयोग करके की गणना भी कर सकता है।<math>\frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \tan\theta  
एक [[भागफल नियम]] का उपयोग करके स्पर्शज्या फलन के अवकलज की भी गणना कर सकते है।
 
<math>\frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \tan\theta  
  = \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \frac{\sin\theta}{\cos\theta}
  = \frac{\operatorname{d}}{\operatorname{d}\!\theta} \frac{\sin\theta}{\cos\theta}
  = \frac{\left(\sin\theta\right)^\prime \cdot \cos\theta - \sin\theta \cdot \left(\cos\theta\right)^\prime}{ \cos^2 \theta }
  = \frac{\left(\sin\theta\right)^\prime \cdot \cos\theta - \sin\theta \cdot \left(\cos\theta\right)^\prime}{ \cos^2 \theta }
Line 197: Line 200:
</math>
</math>


पायथागॉरियन सर्वसमिकाओं द्वारा अंश को1से सरलित किया जा सकता है,जिससे हमें निम्नलिखित मिलता है:
अंश को 1 के रूप में [[पायथागॉरियन सर्वसमिका]] द्वारा सरलित किया जा सकता है,जिससे हमें मिलता है:
:<math>\frac{1}{\cos^2 \theta} = \sec^2 \theta</math>
:<math>\frac{1}{\cos^2 \theta} = \sec^2 \theta</math>
इसलिए,
इसलिए,
Line 203: Line 206:


== प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलनों के अवकलजों का प्रमाण ==
== प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलनों के अवकलजों का प्रमाण ==
निम्नलिखित अवकलजों को हम एक [[चर (गणित)|मानक]] y को उस [[प्रतिलोम त्रिकोणमितीय समीकरण|प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलन]] के समान रखकर प्राप्त करते हैं जिसका हम अवकलज लेना चाहते हैं।[[निर्दिष्ट अवकलन]] का उपयोग करके और फिर dy/dx के लिए हल करके,प्रतिलोम फलन का अवकलज y के रूप में प्राप्त किया जाता है।dy/dx को फिर से x के रूप में प्रकट करने के लिए,हम एक इकाई वृत्त पर संदर्भ त्रिकोण बना सकते हैं,जहां y को θ के रूप में लेते हैं।[[पाइथागोरस प्रमेय]] और नियमित त्रिकोणमितीय फलनों की परिभाषा का उपयोग करके,हम अंततः dy/dx को x के आधार पर व्यक्त कर सकते हैं।
निम्नलिखित अवकलजों को एक [[चर (गणित)|चर]] y को उस [[प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलन]] के बराबर रखकर प्राप्त करते हैं जिसे हम अवकलज लेना चाहते हैं।[[अंतर्निहित अवकलन|अप्रत्य्क्ष विभेदन]] का उपयोग करके और फिर dy/dx के लिए हल करके,प्रतिलोम फलन के अवकलज y के रूप में प्राप्त किया जाता है।dy/dx को पुनः x के रूप में प्रकट करने के लिए,हम एक इकाई वृत्त पर संदर्भ त्रिकोण बना सकते हैं,जहां y को θ के रूप में लेते हैं।[[पाइथागोरस प्रमेय]] और नियमित त्रिकोणमितीय फलन की परिभाषा का उपयोग करके,हम अंततः dy/dx को x के संदर्भ में व्यक्त कर सकते हैं।


===प्रतिलोम ज्या फलन को अवकलित करना===
===प्रतिलोम ज्या फलन का विभेदन करना===
हम  
हम  


:<math>y=\arcsin x\,\!</math>
:<math>y=\arcsin x\,\!</math>
को लेते हैं, जहां
लेते हैं,जहां


:<math>-\frac{\pi}{2}\le y \le \frac{\pi}{2}</math>
:<math>-\frac{\pi}{2}\le y \le \frac{\pi}{2}</math>
होता है। फिर
फिर


:<math>\sin y=x\,\!</math>
:<math>\sin y=x\,\!</math>
दोनों पक्षों से <math>x</math> के संबंध में अवकलज को लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:
दोनों ओर से <math>x</math> के संबंध में अवकलज लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:


:<math>{d \over dx}\sin y={d \over dx}x</math>
:<math>{d \over dx}\sin y={d \over dx}x</math>
:<math>\cos y \cdot {dy \over dx} = 1\,\!</math>
:<math>\cos y \cdot {dy \over dx} = 1\,\!</math>
ऊपर से स्थानांतरण <math> \cos y = \sqrt{1-\sin^2 y}</math> करते हुए,
प्रतिस्थापन <math> \cos y = \sqrt{1-\sin^2 y}</math> ऊपर से,


:<math>\sqrt{1-\sin^2 y} \cdot {dy \over dx} =1</math>
:<math>\sqrt{1-\sin^2 y} \cdot {dy \over dx} =1</math>
ऊपर से स्थानांतरण <math>x=\sin y</math> करते हुए,
प्रतिस्थापन <math>x=\sin y</math> ऊपर से,


:<math>\sqrt{1-x^2} \cdot {dy \over dx} =1</math>
:<math>\sqrt{1-x^2} \cdot {dy \over dx} =1</math>
:<math>{dy \over dx}=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}</math>
:<math>{dy \over dx}=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}</math>
===प्रतिलोम कोज्या फलन को अवकलित करना===
===प्रतिलोम कोज्या फलन का विभेदन करना===
हम  
हम  


:<math>y=\arccos x\,\!</math>
:<math>y=\arccos x\,\!</math>
को लेते हैं, जहां
लेते हैं,जहां


:<math>0 \le y \le \pi</math>
:<math>0 \le y \le \pi</math>
होता है। फिर
फिर


:<math>\cos y=x\,\!</math>
:<math>\cos y=x\,\!</math>
दोनों पक्षों से <math>x</math> के संबंध में अवकलज को लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:
दोनों पक्षों से <math>x</math> के संबंध में अवकलज लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:


:<math>{d \over dx}\cos y={d \over dx}x</math>
:<math>{d \over dx}\cos y={d \over dx}x</math>
:<math>-\sin y \cdot {dy \over dx} =1</math>
:<math>-\sin y \cdot {dy \over dx} =1</math>
ऊपर से स्थानांतरण <math>\sin y = \sqrt{1-\cos^2 y}\,\!</math> करते हुए,
प्रतिस्थापन <math>\sin y = \sqrt{1-\cos^2 y}\,\!</math> ऊपर से,


:<math>-\sqrt{1-\cos^2 y} \cdot {dy \over dx} =1</math>
:<math>-\sqrt{1-\cos^2 y} \cdot {dy \over dx} =1</math>
ऊपर से स्थानांतरण <math>x=\cos y\,\!</math> करते हुए,  
प्रतिस्थापन <math>x=\cos y\,\!</math> ऊपर से,  


:<math>-\sqrt{1-x^2} \cdot {dy \over dx} =1</math>
:<math>-\sqrt{1-x^2} \cdot {dy \over dx} =1</math>
:<math>{dy \over dx} = -\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}</math>
:<math>{dy \over dx} = -\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}</math>
वैकल्पिक रूप से,एक बार जब <math>\arcsin x</math> का अवकलज स्थापित हो जाता है,तो <math>\arccos x</math> का अवकलज तुरंत अनुसरण करता है,इसके लिए सर्वसमिका <math>\arcsin x+\arccos x=\pi/2</math> का अवकलन करें ताकि <math>(\arccos x)'=-(\arcsin x)'</math> हो।
वैकल्पिक रूप से,एक बार जब <math>\arcsin x</math> का अवकलज स्थापित हो जाता है,तो सर्वसमिका <math>\arcsin x+\arccos x=\pi/2</math> का विभेदन करने से <math>\arccos x</math> का अवकलज तुरंत अनुसरण करता है,ताकि <math>(\arccos x)'=-(\arcsin x)'</math>हो।


===प्रतिलोम स्पर्शज्या फलन को अवकलित करना===
===प्रतिलोम स्पर्शज्या फलन का विभेदन करना===


हम  
हम  


:<math>y=\arctan x\,\!</math>
:<math>y=\arctan x\,\!</math>
को लेते हैं,जहां
लेते हैं,जहां


:<math>-\frac{\pi}{2} < y < \frac{\pi}{2}</math>
:<math>-\frac{\pi}{2} < y < \frac{\pi}{2}</math>
होता है।फिर,
फिर,


:<math>\tan y=x\,\!</math>
:<math>\tan y=x\,\!</math>
दोनों पक्षों से <math>x</math> के संबंध में अवकलज को लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:
दोनों पक्षों से <math>x</math> के संबंध में अवकलज लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:


:<math>{d \over dx}\tan y={d \over dx}x</math>
:<math>{d \over dx}\tan y={d \over dx}x</math>
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  = \sec^2 y \cdot {dy \over dx}
  = \sec^2 y \cdot {dy \over dx}
  = (1 + \tan^2 y) {dy \over dx}
  = (1 + \tan^2 y) {dy \over dx}
</math>,पायथागॉरियन सर्वसमिका का उपयोग करना
</math>,पायथागॉरियन सर्वसमिका का उपयोग करके


दाईं तरफ:
दाईं तरफ:
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:<math>(1+\tan^2 y){dy \over dx}=1</math>
:<math>(1+\tan^2 y){dy \over dx}=1</math>
ऊपर से स्थानांतरण <math>x=\tan y\,\!</math> करते हुए,हमें मिलता है
प्रतिस्थापन <math>x=\tan y\,\!</math> ऊपर से, हमें मिलता है


:<math>(1+x^2){dy \over dx}=1</math>
:<math>(1+x^2){dy \over dx}=1</math>
:<math>{dy \over dx}=\frac{1}{1+x^2}</math>
:<math>{dy \over dx}=\frac{1}{1+x^2}</math>
===प्रतिलोम कोटिस्पर्शज्या फलन को अवकलित करना ===
===प्रतिलोम कोस्पर्शज्या फलन का विभेदन करना ===


हम  
हम  


:<math>y=\arccot x</math>
:<math>y=\arccot x</math>
को लेते हैं,जहां <math>0<y<\pi</math>  
लेते हैं,जहां <math>0<y<\pi</math>  


होता है।फिर,
फिर,


:<math>\cot y=x</math>
:<math>\cot y=x</math>
दोनों पक्षों से <math>x</math> के संबंध में अवकलज को लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:
दोनों पक्षों से <math>x</math> के संबंध में अवकलज लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:


:<math>\frac{d}{dx}\cot y=\frac{d}{dx}x</math>
:<math>\frac{d}{dx}\cot y=\frac{d}{dx}x</math>
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:<math>-(1+\cot^2y)\frac{dy}{dx}=1</math>
:<math>-(1+\cot^2y)\frac{dy}{dx}=1</math>
<math>x=\cot y</math> स्थानांतरण करते हुए,
<math>x=\cot y</math> प्रतिस्थापन करते हुए,


:<math>-(1+x^2)\frac{dy}{dx}=1</math>
:<math>-(1+x^2)\frac{dy}{dx}=1</math>
:<math>\frac{dy}{dx}=-\frac{1}{1+x^2}</math>
:<math>\frac{dy}{dx}=-\frac{1}{1+x^2}</math>
वैकल्पिक रूप से,जैसा कि ऊपर दिखाया गया है,<math>\arctan x</math> का अवकलज प्राप्त होने के बाद,फिर तुरंत उस सर्वसमिका <math>\arctan x+\arccot x=\dfrac{\pi}{2}</math> का उपयोग करते हुए,ताकि<math display="block">\begin{align}
वैकल्पिक रूप से,जैसा कि ऊपर दिखाया गया है वैसे ही  <math>\arctan x</math> का अवकलज व्युत्पन्न किया गया,फिर सर्वसमिका <math>\arctan x+\arccot x=\dfrac{\pi}{2}</math> का उपयोग करके उसका तुरंत अनुसरण करता है<math display="block">\begin{align}
\dfrac{d}{dx}\arccot x  
\dfrac{d}{dx}\arccot x  
&=\dfrac{d}{dx}\left(\dfrac{\pi}{2}-\arctan x\right)\\
&=\dfrac{d}{dx}\left(\dfrac{\pi}{2}-\arctan x\right)\\
&=-\dfrac{1}{1+x^2}
&=-\dfrac{1}{1+x^2}
\end{align}  </math>हो।
\end{align}  </math>
===प्रतिलोम कोटिज्या फलन को अवकलित करना===
 
===प्रतिलोम व्युत्क्रम-कोज्या फलन का विभेदन करना===


====अंतर्निहित अवकलन का उपयोग करना ====
====अप्रत्य्क्ष विभेदन का उपयोग करना ====
माना
माना


:<math> y = \arcsec x\ \mid |x| \geq 1</math>
:<math> y = \arcsec x\ \mid |x| \geq 1</math>
को लेते हैं,जहां
लेते हैं,जहां


:<math> x = \sec y \mid \ y \in \left [0,\frac{\pi}{2} \right )\cup \left (\frac{\pi}{2},\pi \right]
:<math> x = \sec y \mid \ y \in \left [0,\frac{\pi}{2} \right )\cup \left (\frac{\pi}{2},\pi \right]
</math>होता है।फिर,
</math>फिर,
:<math> \frac{dx}{dy} = \sec y \tan y = |x|\sqrt{x^2-1}</math>
:<math> \frac{dx}{dy} = \sec y \tan y = |x|\sqrt{x^2-1}</math>
(अभिव्यक्ति में अवशिष्ट मान आवश्यक है क्योंकि y के अंतराल में कोटिज्या और स्पर्शज्या का गुणनफल हमेशा अवनिश्चित होता है,जबकि प्रमुख वर्गमूल की परिभाषा के अनुसार वर्गमूल <math>\sqrt{x^2-1}</math>  हमेशा अवनिश्चित होता है,इसलिए शेष गुणक भी अवनिश्चित होना चाहिए,जो x के अवशिष्ट मान का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।)
(अभिव्यक्ति में निरपेक्ष मान आवश्यक है क्योंकि y के अंतराल में व्युत्क्रम-कोज्या और स्पर्शज्या का गुणांक हमेशा गैर-ऋणात्मक होता है,जबकि प्रमुख वर्गमूल की परिभाषा के अनुसार करणी <math>\sqrt{x^2-1}</math>  हमेशा गैर-ऋणात्मक होती है,इसलिए शेष गुणक भी गैर-ऋणात्मक होना चाहिए,जो x के निरपेक्ष मान का उपयोग करके प्राप्त किये जाते हैं।)
:<math> \frac{dy}{dx} = \frac{1}{|x|\sqrt{x^2-1}}</math>
:<math> \frac{dy}{dx} = \frac{1}{|x|\sqrt{x^2-1}}</math>
====श्रृंखला नियम का उपयोग करना====
====श्रृंखला नियम का उपयोग करना====
वैकल्पिक रूप से,[[श्रृंखला नियम]] का उपयोग करके आर्ककोटिज्या का अवकलज आर्ककोज्या के अवकलज से प्राप्त किया जा सकता है।
वैकल्पिक रूप से,प्रतिलोम व्युत्क्रम-कोज्या का अवकलज [[श्रृंखला नियम]] का उपयोग करके प्रतिलोम कोज्या के अवकलज से व्युत्पन्न किया जा सकता है।


माना
माना


:<math> y = \arcsec x = \arccos \left(\frac{1}{x}\right) </math>
:<math> y = \arcsec x = \arccos \left(\frac{1}{x}\right) </math>
को लेते हैं,जहां
लेते हैं,जहां


:<math> |x| \geq 1 </math> और <math> y \in \left[0, \frac{\pi}{2}\right) \cup \left(\frac{\pi}{2}, \pi\right] </math>
:<math> |x| \geq 1 </math> और <math> y \in \left[0, \frac{\pi}{2}\right) \cup \left(\frac{\pi}{2}, \pi\right] </math>
होता है।फिर, <math> \arccos \left(\frac{1}{x}\right) </math>के लिए श्रृंखला नियम का उपयोग करते हुए:
फिर, <math> \arccos \left(\frac{1}{x}\right) </math>के लिए श्रृंखला नियम का उपयोग करते हुए:


:<math> \frac{dy}{dx} = -\frac{1}{\sqrt{1-(\frac{1}{x})^2}} \cdot \left(-\frac{1}{x^2}\right)
:<math> \frac{dy}{dx} = -\frac{1}{\sqrt{1-(\frac{1}{x})^2}} \cdot \left(-\frac{1}{x^2}\right)
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  = \frac{1}{\sqrt{x^2}\sqrt{x^2-1}}
  = \frac{1}{\sqrt{x^2}\sqrt{x^2-1}}
  = \frac{1}{|x|\sqrt{x^2-1}} </math>
  = \frac{1}{|x|\sqrt{x^2-1}} </math>
===प्रतिलोम व्युत्क्रम ज्या फलन को अवकलित करना===
===प्रतिलोम व्युत्क्रमज्या फलन का विभेदन करना===


====अंतर्निहित अवकलन का उपयोग करना  ====
====अप्रत्य्क्ष विभेदन का उपयोग करना  ====
माना
माना


:<math>y = \arccsc x\ \mid |x| \geq 1</math>
:<math>y = \arccsc x\ \mid |x| \geq 1</math>
को लेते हैं,जहां
लेते हैं,जहां


:<math> x = \csc y\ \mid \ y \in \left [-\frac{\pi}{2},0 \right )\cup \left (0,\frac{\pi}{2} \right]</math>  
:<math> x = \csc y\ \mid \ y \in \left [-\frac{\pi}{2},0 \right )\cup \left (0,\frac{\pi}{2} \right]</math>  
:होता है।फिर,
:फिर,
:<math> \frac{dx}{dy} = -\csc y \cot y = -|x|\sqrt{x^2-1}</math>
:<math> \frac{dx}{dy} = -\csc y \cot y = -|x|\sqrt{x^2-1}</math>
(अभिव्यक्ति में अवशिष्ट मान आवश्यक है क्योंकि y के अंतराल में व्युत्क्रम ज्या और कोटिस्पर्शज्या का गुणनफल हमेशा अवनिश्चित होता है,जबकि प्रमुख वर्गमूल की परिभाषा के अनुसार वर्गमूल <math>\sqrt{x^2-1}</math>  हमेशा अवनिश्चित होता है,इसलिए शेष गुणक भी अवनिश्चित होना चाहिए,जो x के अवशिष्ट मान का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।)
(अभिव्यक्ति में निरपेक्ष मान आवश्यक है क्योंकि y के अंतराल में व्युत्क्रमज्या और कोस्पर्शज्या का गुणांक हमेशा गैर-ऋणात्मक होता है,जबकि प्रमुख वर्गमूल की परिभाषा के अनुसार करणी <math>\sqrt{x^2-1}</math>  हमेशा गैर-ऋणात्मक होता है,इसलिए शेष गुणक भी गैर-ऋणात्मक होना चाहिए,जो x के निरपेक्ष मान का उपयोग करके प्राप्त किये जाते हैं।)
:<math> \frac{dy}{dx} = \frac{-1}{|x|\sqrt{x^2-1}}</math>
:<math> \frac{dy}{dx} = \frac{-1}{|x|\sqrt{x^2-1}}</math>
====श्रृंखला नियम का उपयोग करना====
====श्रृंखला नियम का उपयोग करना====
वैकल्पिक रूप से,[[श्रृंखला नियम]] का उपयोग करके आर्कव्युत्क्रम-ज्या का अवकलज आर्कज्या के अवकलज से प्राप्त किया जा सकता है।
वैकल्पिक रूप से,प्रतिलोम व्युत्क्रमज्या का अवकलज [[श्रृंखला नियम]] का उपयोग करके प्रतिलोम-ज्या के अवकलज से व्युत्पन्न किया जा सकता है।


माना
माना


:<math> y = \arccsc x = \arcsin \left(\frac{1}{x}\right) </math>
:<math> y = \arccsc x = \arcsin \left(\frac{1}{x}\right) </math>
को लेते हैं,जहां
लेते हैं,जहां


:<math> |x| \geq 1 </math> और <math> y \in \left[-\frac{\pi}{2}, 0\right) \cup \left(0, \frac{\pi}{2}\right] </math>
:<math> |x| \geq 1 </math> और <math> y \in \left[-\frac{\pi}{2}, 0\right) \cup \left(0, \frac{\pi}{2}\right] </math>
होता है।फिर, <math> \arcsin \left(\frac{1}{x}\right) </math>के लिए श्रृंखला नियम को लागू करना
फिर, <math> \arcsin \left(\frac{1}{x}\right) </math>के लिए श्रृंखला नियम को लागू करके


:<math> \frac{dy}{dx} =\frac{1}{\sqrt{1-(\frac{1}{x})^2}} \cdot \left(-\frac{1}{x^2}\right)
:<math> \frac{dy}{dx} =\frac{1}{\sqrt{1-(\frac{1}{x})^2}} \cdot \left(-\frac{1}{x^2}\right)
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{{DEFAULTSORT:Differentiation Of Trigonometric Functions}}
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Latest revision as of 10:42, 15 July 2023

फलन अवकलज

त्रिकोणमितीय फलनों का विभेदन,एक त्रिकोणमितीय फलन के अवकलज या एक चर के संबंध में उसके परिवर्तन की दर का पता लगाने की गणितीय प्रक्रिया है।उदाहरण के लिए,ज्या फलन का अवकलज sin'(a) = cos(a) के रूप में लिखा जाता है,इसका अर्थ है कि एक विशेष कोण x = a पर sin(x) की परिवर्तन दर को उस कोण के कोज्या से दिया जाता है।

वृत्तीय त्रिकोणमितीय फलनों के सभी अवकलज sin(x) और cos(x) से tan(x) = sin(x)/cos(x) जैसे फलनों पर लागू होने वाले भागफल नियम के माध्यम से पाए जा सकते हैं।इन अवकलजों को जानने के लिए,प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलनों के अवकलजों को अप्रत्य्क्ष विभेदन का उपयोग करके पाया जाता है।

त्रिकोणमितीय फलनों के अवकलजों के प्रमाण

जब θ,0 की ओर प्रवृत्त होता है,तो sin(θ)/θ की सीमा

वृत्त, केंद्रO, त्रिज्या 1

दायीं ओर आरेख केंद्र o और त्रिज्या r = 1 के साथ एक वृत्त दिखाता है।दो त्रिज्याएँ OA और OB,θ रेडियन का एक चाप बनाते हैं।चूंकि हम सीमा को शून्य मान रहे हैं,इसलिए हम मान सकते हैं कि θ एक छोटी धनात्मक संख्या है,अर्थात्,0 < θ < ½ π पहले चतुर्थांश में है।

आरेख में,OAB त्रिभुज को R1,OAB वृत्तीय क्षेत्र को R2 और OAC त्रिभुज को R3 लें।OAB त्रिभुज का क्षेत्रफल है:

OAB वृत्तीय क्षेत्र का क्षेत्रफल है,जबकि OAC त्रिभुज का क्षेत्रफल दिया गया है

चूँकि प्रत्येक क्षेत्र अगले क्षेत्र में निहित है,इसलिए एक निम्न विधि होती है:

इसके अतिरिक्‍त,चूँकि पहले चतुर्थांश में sin θ > 0 होता है,हम ½ sin θ से भाग कर सकते हैं:

अंतिम चरण में,असमिका को उलटते हुए,हमने तीन सकारात्मक मानों के प्रतिलोम मान लिए हैं।

संकुचन: वक्र y = 1 और y = cos θ लाल रंग में दिखाए गए हैं, वक्र y = sin(θ)/θ नीले लाल रंग में दिखाए गए हैं।

हम इस निष्कर्ष पर पहुंचते हैं कि 0 < θ < ½ π के लिए,राशि sin(θ)/θ हमेशा 1 से कम और हमेशा cos(θ) से अधिक होती है। इस प्रकार,जब θ,0 के नजदीक जाता है, sin(θ)/θ को 1 ऊँचाई पर छत और cos θ ऊँचाई पर फर्श के बीच "संकुचित" किया जाता है,जो 1 की ओर उठता है;इसलिए θ के धनात्मक दिशा से 0 की ओर पहुंचते ही sin(θ)/θ 1 की ओर प्रवृत्त होना चाहिए:

इस मामले के लिए जहां θ एक छोटी ऋणात्मक संख्या हो -½ π < θ < 0,तब हम इस तथ्य का उपयोग करते हैं कि साइन एक विषम फलन है:

जब θ,0 की ओर प्रवृत्त होता है,तो (cos(θ)-1)/θ की सीमा

अंतिम खंड हमें इस नई सीमा की अपेक्षाकृत आसानी से गणना करने में सक्षम बनाता है।इसे एक सरल चाल का उपयोग करके किया जाता है।इस गणना में, θ का चिह्न महत्त्वहीन है।

cos2θ – 1 = –sin2θ का उपयोग करते हुए,तथ्य यह है कि एक गुणांक की सीमा सीमाओं का गुणांक होती है,और पिछले खंड से सीमा परिणाम मिलता है,हम पाते हैं कि:

जब θ,0 की ओर प्रवृत्त होता है,तो tan(θ)/θ की सीमा

ज्या फलन के लिए सीमा,स्पर्शज्या फलन विषम होने के तथ्य,और एक गुणांक की सीमा सीमाओं का गुणांक के तथ्य का उपयोग करते हुए,हम पाते हैं:

ज्या फलन का अवकलज

हम ज्या फलन के अवकलज की गणना सीमा परिभाषा से करते हैं:

कोण जोड़ सूत्र sin(α+β) = sin α cos β + sin β cos α का उपयोग करते हुए,हमें मिलता है:

ज्या और कोज्या फलनों के लिए सीमाओं का उपयोग करते हुए:

कोज्या फलन का अवकलज

अवकलज की परिभाषा से

हम पुनः सीमा परिभाषा से कोज्या फलन के अवकलज की गणना करते हैं:

कोण जोड़ सूत्र cos(α+β) = cos α cos β – sin α sin β का उपयोग करते हुए,हमें मिलता है:

ज्या और कोज्या फलनों के लिए सीमाओं का उपयोग करते हुए:

श्रृंखला नियम से

कोज्या फलन के अवकलज की गणना श्रृंखला नियम से करने के लिए,पहले निम्नलिखित तीन तथ्यों का ध्यान दें:

पहला और दूसरा तथ्य त्रिकोणमितीय सर्वसमिकाएं है,और तीसरा ऊपर प्रमाणित है।इन तीन तथ्यों का उपयोग करके हम निम्नलिखित लिख सकते हैं,

हम इसका श्रृंखला नियम का उपयोग करके विभेदन कर सकते हैं।यदि ,तो हमें मिलता है:

.

इसलिए,हमने यह सिद्ध किया है कि

.

स्पर्शज्या फलन का अवकलज

अवकलज की परिभाषा से

हम पहले सिद्धांतों का उपयोग स्पर्शज्या फलन tan θ के अवकलज की गणना करने के लिए करते हैं। परिभाषा के अनुसार:

प्रसिद्ध कोण सूत्र tan(α+β) = (tan α + tan β) / (1 - tan α tan β) का उपयोग करते हुए,हमें मिलता है:

इस तथ्य एक गुणांक की सीमा सीमाओं का गुणांक होती है का उपयोग करते हुए:

स्पर्शज्या फलन के लिए सीमा और तथ्य का उपयोग करते हुए कि जैसे δ 0 की ओर प्रवृत्त होता है tan δ 0 की ओर प्रवृत्त होता है:

हम तुरंत देखते हैं कि:

भागफल नियम से

एक भागफल नियम का उपयोग करके स्पर्शज्या फलन के अवकलज की भी गणना कर सकते है।

अंश को 1 के रूप में पायथागॉरियन सर्वसमिका द्वारा सरलित किया जा सकता है,जिससे हमें मिलता है:

इसलिए,

प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलनों के अवकलजों का प्रमाण

निम्नलिखित अवकलजों को एक चर y को उस प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलन के बराबर रखकर प्राप्त करते हैं जिसे हम अवकलज लेना चाहते हैं।अप्रत्य्क्ष विभेदन का उपयोग करके और फिर dy/dx के लिए हल करके,प्रतिलोम फलन के अवकलज y के रूप में प्राप्त किया जाता है।dy/dx को पुनः x के रूप में प्रकट करने के लिए,हम एक इकाई वृत्त पर संदर्भ त्रिकोण बना सकते हैं,जहां y को θ के रूप में लेते हैं।पाइथागोरस प्रमेय और नियमित त्रिकोणमितीय फलन की परिभाषा का उपयोग करके,हम अंततः dy/dx को x के संदर्भ में व्यक्त कर सकते हैं।

प्रतिलोम ज्या फलन का विभेदन करना

हम

लेते हैं,जहां

फिर

दोनों ओर से के संबंध में अवकलज लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:

प्रतिस्थापन ऊपर से,

प्रतिस्थापन ऊपर से,

प्रतिलोम कोज्या फलन का विभेदन करना

हम

लेते हैं,जहां

फिर

दोनों पक्षों से के संबंध में अवकलज लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:

प्रतिस्थापन ऊपर से,

प्रतिस्थापन ऊपर से,

वैकल्पिक रूप से,एक बार जब का अवकलज स्थापित हो जाता है,तो सर्वसमिका का विभेदन करने से का अवकलज तुरंत अनुसरण करता है,ताकि हो।

प्रतिलोम स्पर्शज्या फलन का विभेदन करना

हम

लेते हैं,जहां

फिर,

दोनों पक्षों से के संबंध में अवकलज लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:

बाईं तरफ:

,पायथागॉरियन सर्वसमिका का उपयोग करके

दाईं तरफ:

इसलिए,

प्रतिस्थापन ऊपर से, हमें मिलता है

प्रतिलोम कोस्पर्शज्या फलन का विभेदन करना

हम

लेते हैं,जहां

फिर,

दोनों पक्षों से के संबंध में अवकलज लेते हुए और dy/dx के लिए हल करते हुए:

बाईं तरफ:

,पायथागॉरियन सर्वसमिका का उपयोग करके

दाईं तरफ:

इसलिए,

प्रतिस्थापन करते हुए,

वैकल्पिक रूप से,जैसा कि ऊपर दिखाया गया है वैसे ही का अवकलज व्युत्पन्न किया गया,फिर सर्वसमिका का उपयोग करके उसका तुरंत अनुसरण करता है

प्रतिलोम व्युत्क्रम-कोज्या फलन का विभेदन करना

अप्रत्य्क्ष विभेदन का उपयोग करना

माना

लेते हैं,जहां

फिर,

(अभिव्यक्ति में निरपेक्ष मान आवश्यक है क्योंकि y के अंतराल में व्युत्क्रम-कोज्या और स्पर्शज्या का गुणांक हमेशा गैर-ऋणात्मक होता है,जबकि प्रमुख वर्गमूल की परिभाषा के अनुसार करणी हमेशा गैर-ऋणात्मक होती है,इसलिए शेष गुणक भी गैर-ऋणात्मक होना चाहिए,जो x के निरपेक्ष मान का उपयोग करके प्राप्त किये जाते हैं।)

श्रृंखला नियम का उपयोग करना

वैकल्पिक रूप से,प्रतिलोम व्युत्क्रम-कोज्या का अवकलज श्रृंखला नियम का उपयोग करके प्रतिलोम कोज्या के अवकलज से व्युत्पन्न किया जा सकता है।

माना

लेते हैं,जहां

और

फिर, के लिए श्रृंखला नियम का उपयोग करते हुए:

प्रतिलोम व्युत्क्रमज्या फलन का विभेदन करना

अप्रत्य्क्ष विभेदन का उपयोग करना

माना

लेते हैं,जहां

फिर,

(अभिव्यक्ति में निरपेक्ष मान आवश्यक है क्योंकि y के अंतराल में व्युत्क्रमज्या और कोस्पर्शज्या का गुणांक हमेशा गैर-ऋणात्मक होता है,जबकि प्रमुख वर्गमूल की परिभाषा के अनुसार करणी हमेशा गैर-ऋणात्मक होता है,इसलिए शेष गुणक भी गैर-ऋणात्मक होना चाहिए,जो x के निरपेक्ष मान का उपयोग करके प्राप्त किये जाते हैं।)

श्रृंखला नियम का उपयोग करना

वैकल्पिक रूप से,प्रतिलोम व्युत्क्रमज्या का अवकलज श्रृंखला नियम का उपयोग करके प्रतिलोम-ज्या के अवकलज से व्युत्पन्न किया जा सकता है।

माना

लेते हैं,जहां

और

फिर, के लिए श्रृंखला नियम को लागू करके

यह भी देखें

संदर्भ


ग्रन्थसूची