理论教育 高阶导数在变速直线运动中的应用

高阶导数在变速直线运动中的应用

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:在物理中,变速直线运动的速度v(t)是位置函数s(t)对时间t的导数,即而加速度a(t)又是速度v(t)对时间t的变换率,即速度v(t)对时间t的导数,所以上述导数的导或[s′(t)]′称为s(t)对时间t的二阶导数,记作如果函数y=f(x)的导数y′=f′(x)仍是x的可导函数,就称y′=f′(x)的导数为函数y=f(x)的二阶导数,记作y″,f″(x类似地,二阶导数的导数叫作三阶导数,三阶导数

高阶导数在变速直线运动中的应用

物理中,变速直线运动的速度v(t)是位置函数s(t)对时间t的导数,即

加速度a(t)又是速度v(t)对时间t的变换率,即速度v(t)对时间t的导数,所以

上述导数的导或[s′(t)]′称为s(t)对时间t的二阶导数,记作

如果函数y=f(x)的导数y′=f′(x)仍是x的可导函数,就称y′=f′(x)的导数为函数y=f(x)的二阶导数,记作y″,f″(x

类似地,二阶导数的导数叫作三阶导数,三阶导数的导数叫作四阶导数,一般地,n-1阶的导数叫作n阶导数,分别记作

通常我们称二阶及二阶以上的导数为高阶导数.显然,求高阶导数并不需要更新的方法,只要逐阶求导,一直求到所要求的阶数即可,所以仍可用前面学过的求导方法来计算高阶导数.

例1 已知函数y=arctanx,求y″.

例2 设f(x)=xlnx,求f″(1).

例3 求函数y=-4x3+5x2-6x+的各阶导数.

解 y′=-12x2+10x-6,y″=-24x+10,y‴=-12,…,则

下面介绍几个初等函数的n阶导数.

例4 求幂函数y=xμ,(μ为任意常数)的n阶导数.

例5 求指数函数y=ax(a>0,a≠1)的n阶导数.

解 y′=axlna,y″=ax(lna)2,y‴=ax(lna)3

例6 求正弦函数y=sinx的n阶导数.

例7 求函数y=ln(1+x)的n阶导数.(www.daowen.com)

高阶导数的运算法则:

设函数u(x),v(x)均有n阶导数,则

上式也称为莱布尼茨公式.

习题 3.3

1.求下列函数的二阶导数.

(1)y=ln(1+x2); (2)y=

(3)y=exsinx; (4)y=ln(x+

2.设函数f(x)=,求f″(0),f″(1)和f″(-1).

3.求f(x)=ln(1-x)的n阶导数.

4.验证函数y=exsinx满足关系式y″-2y′+2y=0.

5.设函数的二阶导数存在,求下列复合函数的二阶导数y″.

(1)y=f(x3); (2)y=lnf(x)(f(x)>0).

6.求下列函数所指定的阶的导数.

(1)y=x3ex,求y(10); (2)y=excosx,求y(4).

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