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Ableitungen trigonometrischer Funktionen

Ableitung von sec x (Sekans): Formel, Beweis und Beispiele

Die Ableitung von sec x ist sec x tan x. Mit Beweis über 1/cos x, der Kettenregel für sec(u), einem Graphen und Rechenbeispielen wie sec(2x) und x sec x.

Ableitungen trigonometrischer Funktionen Aktualisiert 2 Min. Lesezeit

Auf einen Blick

\frac{d}{dx}\,\sec x = \sec x\tan x
Ableitung
\sec x\tan x für x \ne \frac{\pi}{2} + k\pi
Mit sin und cos
\dfrac{\sin x}{\cos^2 x}
Mit Kettenregel
\dfrac{d}{dx}\sec u = \sec u\tan u \cdot u'
Steigung bei x = 0
\sec 0\tan 0 = 0
Als Integral
\int \sec x\tan x\,dx = \sec x + C
Auf dieser Seite
  1. Graph von sec x und seiner Ableitung
  2. Beweis mit der Kettenregel
  3. Mit der Kettenregel: Ableitung von sec(u)
  4. Rechenbeispiele
  5. So merkst du es dir
  6. Typische Fehler

Die Ableitung von \sec x ist \sec x\tan x. Der Sekans ist der Kehrwert des Kosinus, seine Ableitung folgt also direkt aus der Ableitung von cos x.

\frac{d}{dx}\,\sec x = \sec x\tan x

Graph von sec x und seiner Ableitung

Graph von y = sec x und seiner Ableitung y = sec x tan x
Ein Ast von \sec x. Er hat ein Minimum bei x = 0, wo die Ableitung 0 ist. Links von 0 ist die Steigung negativ, rechts von 0 positiv.

Beweis mit der Kettenregel

Schreibe \sec x = (\cos x)^{-1}. Die Kettenregel mit der Potenz -1 außen und \cos x innen liefert

\frac{d}{dx}(\cos x)^{-1} = -(\cos x)^{-2}\cdot(-\sin x) = \frac{\sin x}{\cos^2 x}

Zerlege den Bruch in zwei vertraute Teile:

\frac{\sin x}{\cos^2 x} = \frac{1}{\cos x}\cdot\frac{\sin x}{\cos x} = \sec x\tan x

Die Quotientenregel für \frac{1}{\cos x} liefert dasselbe: \frac{0\cdot\cos x - 1\cdot(-\sin x)}{\cos^2 x} = \frac{\sin x}{\cos^2 x}.

Mit der Kettenregel: Ableitung von sec(u)

\frac{d}{dx}\,\sec u = \sec u\tan u\cdot u'

\sec und \tan behalten beide dieselbe innere Funktion.

Funktion Innere Funktion u Ableitung
\sec(2x) 2x 2\sec(2x)\tan(2x)
\sec(x^2) x^2 2x\sec(x^2)\tan(x^2)
\sec(3x + 1) 3x + 1 3\sec(3x + 1)\tan(3x + 1)
\sec\left(\frac{1}{x}\right) \frac{1}{x} -\frac{1}{x^2}\sec\frac{1}{x}\tan\frac{1}{x}

Rechenbeispiele

Beispiel 1: ein Produkt. \frac{d}{dx}(x\sec x) = \sec x + x\sec x\tan x = \sec x(1 + x\tan x).

Beispiel 2: eine Potenz. \frac{d}{dx}\sec^3 x = 3\sec^2 x\cdot\sec x\tan x = 3\sec^3 x\tan x.

Beispiel 3: eine Summe, die sich vereinfacht. \frac{d}{dx}(\sec x + \tan x) = \sec x\tan x + \sec^2 x = \sec x(\tan x + \sec x). Dieses schöne Ergebnis ist der Trick hinter dem Integral von sec x, \ln\lvert\sec x + \tan x\rvert + C.

Beispiel 4: ein Wert. Bei x = \frac{\pi}{3} ist \sec\frac{\pi}{3} = 2 und \tan\frac{\pi}{3} = \sqrt{3}, die Steigung ist also 2\sqrt{3} \approx 3.46.

So merkst du es dir

Sekans und Tangens treten in der Analysis immer gemeinsam auf. Die Ableitung von \tan x ist \sec^2 x, und die Ableitung von \sec x ist \sec x\tan x. So hältst du sie auseinander: In der Ableitung des Tangens kommt kein Tangens vor, die Ableitung des Sekans enthält beide Funktionen je einmal. Auch ein Wert hilft beim Prüfen. Bei x = 0 hat der Sekans sein Minimum, die Steigung muss also null sein, und tatsächlich ist \tan 0 = 0.

Typische Fehler

  1. \tan^2 x oder \sec^2 x schreiben. Die Ableitung von \sec x ist \sec x\tan x. \sec^2 x ist die Ableitung von \tan x.
  2. Ein Minuszeichen hinzufügen. Der Sekans ist keine "Ko"-Funktion, seine Ableitung ist also positiv. Vergleiche mit der Ableitung von csc x, -\csc x\cot x.
  3. Nur eine innere Funktion ändern. \frac{d}{dx}\sec(5x) = 5\sec(5x)\tan(5x). Beide Faktoren behalten 5x.

Rückwärts gelesen ergibt sich das Integral von sec x tan x. Die Seite zu den reziproken trigonometrischen Funktionen zeigt den Graphen des Sekans.

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Sinus, Kosinus und Tangens

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Häufig gestellte Fragen

Was ist die Ableitung von sec x?

Die Ableitung von \sec x ist \sec x\tan x.

Wie beweist man die Ableitung von sec x?

Schreibe \sec x = (\cos x)^{-1}. Die Kettenregel liefert -(\cos x)^{-2}\cdot(-\sin x) = \frac{\sin x}{\cos^2 x} = \frac{1}{\cos x}\cdot\frac{\sin x}{\cos x} = \sec x\tan x.

Was ist die Ableitung von sec(2x)?

Mit der Kettenregel: 2\sec(2x)\tan(2x).

Was ist die Ableitung von sec²x?

Sie lautet 2\sec x\cdot\sec x\tan x = 2\sec^2 x\tan x.

Geschrieben vom PracticeCalculus-Team

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