In onderstaande tabel staan de afgeleiden van de goniometrische functies en hun inversen.
\[\begin{array}{|c|c|} \hline
\mathit{functie} & \mathit{afgeleide} \\ \hline\\
\sin(x) & \cos(x) \\ \\
\cos(x) & -\sin(x) \\ \\
\tan(x) & \dfrac{1}{\cos(x)^2}\\ \\ \hline\\
\arcsin(x) & \dfrac{1}{\sqrt{1-x^2}} \\ \\
\arccos(x) & -\dfrac{1}{\sqrt{1-x^2}} \\ \\
\arctan(x) & \dfrac{1}{1+x^2}\\ \\ \hline
\end{array}\] Wat onmiddellijk opvalt is dat de afgeleide van een goniometrische functie zelf ook weer een goniometrische functie is. Meer algemeen: de afgeleide van een periodieke functie is zelf ook weer een periodieke functie. Verder valt op dat de afgeleide van een inverse goniometrische functie een functie wordt waarin geen goniometrische functie meer voorkomt.
Ter illustratie bewijzen we voor de liefhebber enkele formules. Eerst maar eens de afgeleide van de sinus functie bepalen onder de aanname dat \(\displaystyle \lim_{u\to 0}\frac{\sin(u)}{u}=0\) en rekenregels voor limieten toegepast kunnen worden: \[\begin{aligned}\frac{\dd}{\dd x}\sin(x)&= \lim_{h\to 0} \frac{\sin(x+h)-\sin(x)}{h}\\[0.25cm] &=\lim_{h\to 0} \frac{2\cos(x+\frac{h}{2})\sin(\frac{h}{2})}{h}\\[0.25cm] &=\lim_{u\to 0} \frac{2\cos(x+u)\sin(u)}{2u}\\[0.25cm] &=\lim_{u\to 0}\cos(x+u)\cdot \lim_{u\to 0}\frac{\sin(u)}{u}\\[0.25cm] &= \cos(x)\cdot 1\\[0.25cm] &= \cos(x)\end{aligned}\] Maar dan is de afgeleide van \(\cos x\) ook uit te rekenen met de kettingregel: \[\begin{aligned}\frac{\dd }{\dd x}\cos(x)&=\frac{\dd }{\dd x}\sin(x+\tfrac{1}{2}\pi)\\[0.25cm]&=\cos(x+\tfrac{1}{2}\pi)\cdot \frac{\dd }{\dd x}(x+\tfrac{1}{2}\pi)\\[0.25cm] &=-\sin(x)\cdot 1\\[0.25cm] &=-\sin(x)\end{aligned}\] Met quotiëntregel is dan de afgeleide van de tangens functie te berekenen: \[\begin{aligned}\frac{\dd}{\dd x}\tan(x)&=\frac{\dd}{\dd x}\left(\frac{\sin(x)}{\cos{x}}\right)\\[0.25cm] &=\frac{\sin'(x)\cos(x)-\sin(x)\cos'(x)}{\cos^2(x)}\\[0.25cm] &=\frac{\cos^2(x)+\sin^2(x)}{\cos^2(x)}\\[0.25cm]&= \frac{1}{\cos^2(x)}\end{aligned}\]
We geven één voorbeeld van het bewijs van de formule voor de afgeleide van een inverse goniometrische functie, namelijk van \(\arcsin\).
Stel \(y=\arcsin(x)\), dan \(x=\sin(y)\) en \(-\tfrac{1}{2}\pi\le y \le \tfrac{1}{2}\pi\).
Met impliciet differentiëren vinden we \(1=\cos(y)\cdot \frac{\dd y}{\dd x}\) oftewel \(\frac{\dd y}{\dd x}=\frac{1}{\cos(y)}\).
Omdat \(-\tfrac{1}{2}\pi\le y \le \tfrac{1}{2}\pi\) weten we dat \(\cos(y)\ge 0\) en dus dat \(\cos(y)=\sqrt{1-\sin^2(y)}=\sqrt{1-x^2}\).
Dus: \[\frac{\dd }{\dd x}\arcsin(x)=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}\]
Differentiation of \(\sin x\) and \(\cos x\) (15:08)