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?
ln x = ∫1x (1/t) dt (x>0)
e = unique base: d/dx[eˣ] = eˣ
ln x และ eˣ เป็น Inverse functions
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
นิยามผ่าน Integral — ทำให้ d/dx[ln x] = 1/x เป็นสูตรที่แน่นอน
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
e = 2.71828…
eˣ = inverse of ln x
d/dx [eˣ] = eˣ
e^(ln x) = x · ln(eˣ) = x
d/dx [aˣ] = aˣ · ln a
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
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
ถ้าอัตราการเปลี่ยนแปลงแปรผันตรงกับปริมาณ: dy/dt = ky แล้ว
k > 0 → Growth (เติบโต) · k < 0 → Decay (สลายตัว)
y₀e^(kT) = y₀/2
e^(kT) = 1/2 → kT = −ln 2
T = ln 2 / |k|
Carbon-14: T ≈ 5730 ปี
y₀e^(kT) = 2y₀
e^(kT) = 2 → kT = ln 2
T = ln 2 / k
กฎ Rule of 70: T ≈ 70/r% ปี
dT/dt = k(T − Tₛ)
T(t) = Tₛ + (T₀−Tₛ)e^(kt)
k < 0: วัตถุเย็นลงสู่อุณหภูมิห้อง Tₛ
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
7.3 Inverse Trigonometric Functions
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
∫ (1/x) dx = ln|x| + C
∫ eˣ dx = eˣ + C
∫ aˣ dx = aˣ/ln(a) + C
∫ ln x dx = x ln x − x + C
∫ 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
∫ 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
∫ 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
tanh x = sinh x / cosh x · คล้าย Trig แต่ใช้กับ Hyperbola x²−y²=1
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
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
∫ sinh x dx = cosh x + C
∫ cosh x dx = sinh x + C
∫ sech²x dx = tanh x + C
∫ 1/√(x²+1) dx = sinh⁻¹x + C
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