Chapter VII  ›  Transcendental Functions
S sidebar ← → navigate F fullscreen
Thomas Calculus · Chapter VII

Transcendental Functions

ฟังก์ชัน Logarithm, Exponential, Inverse Trig และ Hyperbolic — กฎของ Derivative และ Integral พร้อมการประยุกต์

7.1 ln & Exponential

Natural Log, eˣ และความสัมพันธ์ผกผัน

7.2 Exponential Growth & Decay

dy/dt = ky — การเติบโตและสลายตัว

7.3 Inverse Trig Functions

arcsin, arccos, arctan และ Derivative

7.4 Integration Formulas

∫1/x, ∫eˣ, ∫sin, ∫arctan dx

7.5 Hyperbolic Functions

sinh, cosh, tanh — Derivative และ Identity

แบบฝึกหัด

ทดสอบความเข้าใจ 8 ข้อ

ฟังก์ชัน Transcendental คืออะไร?

Logarithm & Exponential

ln x = ∫1x (1/t) dt   (x>0)
e = unique base: d/dx[eˣ] = eˣ
ln x และ eˣ เป็น Inverse functions

Inverse Trig & Hyperbolic

arcsin, arccos, arctan มี Derivative เป็น Algebraic
sinh x = (eˣ−e⁻ˣ)/2
cosh x = (eˣ+e⁻ˣ)/2

ภาพรวม — ln(x) และ eˣ เป็นฟังก์ชันผกผันกัน

7.1 The Natural Logarithm and Exponential Function

นิยาม — Natural Logarithm
ln x = ∫1x (1/t) dt  ,   x > 0

นิยามผ่าน Integral — ทำให้ d/dx[ln x] = 1/x เป็นสูตรที่แน่นอน

Properties of ln x

ln 1 = 0  ·  ln e = 1
ln(xy) = ln x + ln y
ln(x/y) = ln x − ln y
ln(xⁿ) = n ln x
d/dx [ln x] = 1/x

Properties of eˣ

e = 2.71828…
eˣ = inverse of ln x
d/dx [eˣ] =
e^(ln x) = x  ·  ln(eˣ) = x
d/dx [aˣ] = aˣ · ln a

Derivative ตัวอย่าง

d/dx [ln(x²+1)] = 2x/(x²+1)
d/dx [e^(3x)] = 3e^(3x)
d/dx [x^x] = x^x(1+ln x)
d/dx [ln|cos x|] = −tan x

Logarithmic Differentiation

y = x^x   →   ln y = x ln x
(1/y)y' = ln x + 1
y' = x^x(ln x + 1)

ln(x), eˣ และ Derivative ของแต่ละฟังก์ชัน

7.2 Exponential Growth and Decay

สมการ Exponential Change

ถ้าอัตราการเปลี่ยนแปลงแปรผันตรงกับปริมาณ: dy/dt = ky แล้ว

y(t) = y₀ e^(kt)

k > 0 → Growth (เติบโต)  ·  k < 0 → Decay (สลายตัว)

Half-Life (ครึ่งชีวิต)

y₀e^(kT) = y₀/2
e^(kT) = 1/2   →   kT = −ln 2
T = ln 2 / |k|
Carbon-14: T ≈ 5730 ปี

Doubling Time

y₀e^(kT) = 2y₀
e^(kT) = 2   →   kT = ln 2
T = ln 2 / k
กฎ Rule of 70: T ≈ 70/r% ปี

Newton's Law of Cooling

dT/dt = k(T − Tₛ)
T(t) = Tₛ + (T₀−Tₛ)e^(kt)
k < 0: วัตถุเย็นลงสู่อุณหภูมิห้อง Tₛ

Compound Interest

A = P·e^(rt) (continuous)
r = อัตราดอกเบี้ย, t = ปี
P=1000, r=5%, t=10:
A = 1000·e^(0.5) ≈ 1648.72

y(t) = y₀e^(kt) — เลื่อน k และ y₀

y₀ = k =

7.3 Inverse Trigonometric Functions

นิยาม — Inverse Trig

Trig functions ไม่ One-to-One ต้อง จำกัด Domain ก่อนหา Inverse

Function Domain Range Derivative
arcsin x[−1, 1][−π/2, π/2]1/√(1−x²)
arccos x[−1, 1][0, π]−1/√(1−x²)
arctan x(−∞, ∞)(−π/2, π/2)1/(1+x²)
arcsec x|x| ≥ 1[0,π/2)∪(π/2,π]1/(|x|√(x²−1))

Inverse Trig Functions — เลือกดูแต่ละฟังก์ชัน

7.4 Integration of Transcendental Functions

Logarithm & Exponential

∫ (1/x) dx = ln|x| + C
∫ eˣ dx = eˣ + C
∫ aˣ dx = aˣ/ln(a) + C
∫ ln x dx = x ln x − x + C

Inverse Trig Integrals

∫ 1/√(1−x²) dx = arcsin x + C
∫ 1/(1+x²) dx = arctan x + C
∫ 1/(x√(x²−1)) dx = arcsec|x| + C
∫ 1/√(a²−x²) dx = arcsin(x/a) + C

Trig Integrals

∫ tan x dx = ln|sec x| + C
∫ sec x dx = ln|sec x + tan x| + C
∫ cot x dx = ln|sin x| + C
∫ csc x dx = −ln|csc x + cot x| + C

ตัวอย่างสำคัญ

∫ x/(x²+1) dx = (1/2)ln(x²+1) + C
∫ e^(2x) dx = (1/2)e^(2x) + C
∫₀¹ 1/(1+x²) dx = arctan(1) − 0 = π/4
∫₁ᵉ (1/x) dx = ln e − ln 1 = 1

Integral Visualizer — พื้นที่ใต้ฟังก์ชัน Transcendental

7.5 Hyperbolic Functions

นิยาม — Hyperbolic Functions
sinh x = (eˣ − e⁻ˣ) / 2
cosh x = (eˣ + e⁻ˣ) / 2

tanh x = sinh x / cosh x  ·  คล้าย Trig แต่ใช้กับ Hyperbola x²−y²=1

Identities

cosh²x − sinh²x = 1
1 − tanh²x = sech²x
sinh(x+y) = sinh x cosh y + cosh x sinh y
cosh(x+y) = cosh x cosh y + sinh x sinh y

Derivatives

d/dx[sinh x] = cosh x
d/dx[cosh x] = sinh x
d/dx[tanh x] = sech²x
d/dx[sech x] = −sech x · tanh x

Integrals

∫ sinh x dx = cosh x + C
∫ cosh x dx = sinh x + C
∫ sech²x dx = tanh x + C
∫ 1/√(x²+1) dx = sinh⁻¹x + C

Catenary (สายโซ่)

รูปร่างของสายโซ่ที่แขวน:
y = a·cosh(x/a)
Gateway Arch ใช้ inverted catenary
y = a·cosh(x/b) เป็นรูปโค้ง

Hyperbolic Functions — sinh, cosh, tanh

แบบฝึกหัด — Chapter 7: Transcendental Functions

เลือกคำตอบที่ถูกต้อง — ระบบจะแสดงคำอธิบายทันที