第三章3 3高阶导数_第1页
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文档简介

1、3.3高阶导数问题:变速直线运动的加速度.设s = s(t),则瞬时速度为v(t) = s(t)Q加速度a是速度v对时间t的变化率a(t) = v(t) = s(t).定义设f(x)可导,则称(f (x)为函数f (x)在点x处的二阶导数.d 2 yd 2f ( x)记作f( x), y,dx 2.或dx 2d 3yf( x),y,.二阶导数的导数称为三阶导数,dx 3d 4y三阶导数的导数称为四阶导数,f ( 4 ) ( x),y( 4 ) ,.dx4一般地, 函数f ( x)的n - 1阶导数的导数称为函数f ( x)的n阶导数, 记作d nyd nf ( x)f ( n ) ( x),y

2、( n ) ,.或dx ndxn注意: yn表示y的n次方, y( n)表示y的n阶导数二阶和二阶以上的导数统称为高阶导数.相应地, f ( x)称为零阶导数; f ( x)称为一阶导数.高阶导数求法举例1.直接法:由高阶导数的定义逐步求高阶导数.例1 设y = arctanx, 求f (0),f(0).注意:求n阶导数时,求出1-3或4阶后,不要急于合并,分析结果的规律性,写出n阶导数.(数学归纳法证明)例2 求下列函数的n阶导数(1)设 y = xa (a R), 求y(n) .y = ax a-1y = (ax a-1 )= a(a - 1) x a- 2y = (a(a - 1) x

3、a- 2 ) = a(a - 1)(a - 2) x a- 3LL解= a(a - 1)L(a - n + 1)x a- n(n 1)y( n)= a(a - 1)L(a - n + 1)x a- n(n 1)y( n)若a 为自然数n,则= ( xn )( n ) = n!,= (n!)y( n+1)= 0.y( n )k(k - 1)(k - 2)L(k - n + 1)xn-kn!k n= y(k ) = (xn )(k )0若a 为- 1,则(-1)n n!(-1)n n!xn+1 11(n)=(x + 1)n+1( n)= ()x( n)=()x + 1y(2) : 设y = ln(

4、1 + x), 求y(n) .1y =解1 + x11 + xy(n) = (y)(n-1)= ()(n-1)(-1)n n!1(n)=(x + 1)n+1()x + 1Q(n - 1)!= (-1)n-1(n 1,0!= 1)y( n )(1 + x)n(3)设y = sinx, 求y(n) .= sin( x + p)y = cos x解2= sin( x + 2 p)y = -sinxy = -cos x2= sin( x + 3 p)2= sin(x + 4 p)y(4)= sinx2LL= sin( x + n p)y( n)2(cos x)( n) = cos( x + n p)同

5、理可得2(4)y = ax(ax )(n)= ax(lna)n特别地: (ex )(n) = ex由复合函数求导法则有:(1)(eax+ b )( n)= aneax+b= an sin(ax + b + n p )(2) (sin( ax + b)( n)2= an cos(ax + b + n p )(3) (cos(ax + b)( n)2n!(ax + b)n+1 1(4)()(n)= (-1)nanax + b2.间接法:利用已知函数的高阶导数公式来求未知函数的高阶导数.例3:求函数的n阶导数1(1) y =- 5 x + 6x2(2) y = sin2x3. 高阶导数的运算法则:设

6、函数u和v具有n阶导数, 则(1) (Cu)(n)= Cu(n)(2) (au bv)(n)= au(n) bv(n)( n-1)( n-2)(3) (u v)( n)=v + Cu+ Cu0( n)12Cuvvnnn+L+ Ck u( n-k )v( k )+L+ Cnuv( n)nnnk =0( n-k )=k( k )Cuvn-莱布尼兹公式例4:求y = x 3eax的n阶导数。a 0n( n-k )=( x3eax )( n)k3( k )axC( x)(e)nk =0= C 0 x3 (eax )( n) + C 1 ( x3 )(eax )( n-1)nn+ C 2 ( x3 )(eax )( n-2) + C 3 ( x3 )(eax )( n-3)n= x3aneax + 3nx2an-1eaxn+ 3n(n - 1)xan-2eax + n(n - 1)(n - 2)an-3eax练习:1.求下列函数的n阶导数1 - x(1).y = ln1 + x(

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