Теперь сформулируем правило нахождения производной обратной функции.
Пусть функции y = f(x) и x = g(y) взаимно обратные, определенные на интервалах и соответственно. Если в точке существует конечная отличная от нуля производная функции f(x), то в точке существует конечная производная обратной функции g(y), причем . В другой записи .
Можно это правило переформулировать для любого x из промежутка , тогда получим .
Давайте проверим справедливость этих формул.
Найдем обратную функцию для натурального логарифма (здесь y – функция, аx - аргумент). Разрешив это уравнение относительно x, получим (здесь x – функция, а y – ее аргумент). То есть, и взаимно обратные функции.
Из таблицы производных видим, что и .
Убедимся, что формулы нахождения производных обратной функции приводят нас к этим же результатам:
Как видите, получили такие же результаты как и в таблице производных.
Теперь мы обладаем знаниями для доказательства формул производных обратных тригонометрических функций.
Начнем с производной арксинуса.
Для обратной функцией является . Тогда по формуле производной обратной функции получаем
Осталось провести преобразования.
Так как областью значений арксинуса является интервал , то (смотрите раздел основные элементарные функции, их свойства и графики). Поэтому , а не рассматриваем.
Следовательно, . Областью определения производной арксинуса является промежуток (-1; 1).
Для арккосинуса все делается абсолютно аналогично:
Найдем производную арктангенса.
Для обратной функцией является .
Выразим арктангенс через арккосинус, чтобы упростить полученное выражение.
Пусть arctgx = z, тогда
Следовательно,
Схожим образом находится производная арккотангенса:
