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1A

(2) $ \sin^{-1}$ の逆は $ f\colon[-\pi/2,\pi/2]\to[-1,1]$, $ f(x)=\sin x$. $ y=\sin^{-1}x$ とおくと、$ x=\sin y$, $ y\in[-pi/2,\pi/2]$ となるので、 $ \cos y\ge 0$ に注意して、

$\displaystyle \frac{\D x}{\D y}=\cos y=\sqrt{1-\sin^2 y}=\sqrt{1-x^2}.
$

ゆえに

$\displaystyle \left(\sin^{-1} x\right)'=\frac{\D y}{\D x}=
\left(\frac{\D x}{\D y}\right)^{-1}=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}.
$

(3) (これは授業中に説明した。二通りの解法を示した。) (2) と同様にして $ (\cos^{-1}x)'=\dfrac{-1}{\sqrt{1-x^2}}$ が示せる。

$\displaystyle \frac{\D}{\D x}\left(\sin^{-1}x+\cos^{-1}x\right)
=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}-\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}=0
$

となるので、

$\displaystyle \sin^{-1}x+\cos^{-1}x=\sin^{-1}0+\cos^{-1}0=0+\frac{\pi}{2}=\frac{\pi}{2}.
$

なお、$ \sin^{-1}$, $ \cos^{-1}$ ともに定義域は $ [-1,1]$ で、 実は任意の $ x\in [-1,1]$ について成り立つ。


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Masashi Katsurada
平成16年8月1日