2-3高阶导数的概念

高阶导数一、 高阶导数的概念定义1 如果函数)(x f 的导数)(x f '在点x 处可导, 即xx f x x f x f x ∆'-∆+'=''→∆)()(lim))((0存在, 则称))((''x f 为函数)(x f 在点x 处的二阶导数, 记为2222)(,),(dxx f d dx yd y x f 或'''' 类似地，二阶导数的导数称为)(x f 的三阶导数, 三阶导数的导数称为)(x f 的四阶导数，…，一般地, )(x f 的（1-n ）阶导数的导数称为)(x f 的n 阶导数，分别记为)(x f '''，)()4(x f，…，)()(x f n ；或y '''，)4(y，…，)(n y；33dx y d ，44dx y d ，…，n n dx y d ；33)(dx x f d ，44)(dx x f d ，…，nn dx x f d )(。

注:函数)(x f 具有n 阶导数，也常说成函数)(x f n 阶可导。

若函数)(x f 在点x 处具有n 阶导数，那么函数)(x f 在点x 的某一邻域内必定具有一切低于n 阶的导数。

二阶和二阶以上的导数统称为高阶导数，相应地，)(x f 称为零阶导数，)(x f '称为)(x f 的一阶导数。

二、求高阶导数的方法由高阶导数的定义可以知道，求高阶导数就是多次接连地求导数，故仍可应用前面求一阶导数的方法。

【例1】求下列函数的n 阶导数：（1）nx y =，（n 为正整数）； （2）xy 1=； （3）x a y =，（0>a 且1≠a ）； （4）x y sin =。

解：（1）1-='n nxy ，2)1(--=''n xn n y ，3)2)(1(---='''n xn n n y ，…，一般地，可得k n k x k n n n n y -+---=)1()2)(1()( （n k <<0）即 ⎪⎩⎪⎨⎧>=<<+---=-n k n k n n k x k n n n n x k n k n 0!0,)1()2)(1()()( （2）21)1()(---='='xx y ， 323!2)1()2)(1(---=--=''x xy ，434!3)1()3)(2)(1(---=---='''x x y ，545)4(!4)1()4)(3)(2)(1(---=----=x x y ，…，一般地，可得1)1()1()(!)1(!)1())](1([)3)(2)(1(++-+--=-=------=n nn n n n x n x n x n n y 即 1)(!)1()1(+-=n nn xn x（3）a a y xln ='，a a y x2ln =''，a a y x3ln ='''，a a yx 4)4(ln =…，一般地，可得a a yn x n ln )(=， 即 a a a n x n x ln )()(=当e a =时，有xn x e e =)()(（4）⎪⎭⎫ ⎝⎛+==2sin cos d d πx x x y ，⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=22sin 2cos d d 22ππx x x y ⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+=23sin 22cos d d 33ππx x x y ，⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+=24sin 23cos d d 44ππx x x y ，…， 一般地，可得⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2sin d d πn x x y n n ，即⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2sin )(sin )(πn x x n类似地，可得⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2cos )(cos )(πn x x n上例各题我们得到了几个常见函数的高阶导数公式，此外高阶导数也有运算法则，这里我们来看几个常用的法则。

§2.3 高阶导数教学内容： 一．高阶导数二阶导数的定义：0(+)()()limx f x x f x f x x∆→''∆-''=∆.高阶导数：(1)(1)()0(+)()()lim n n n x f x x f x f x x--∆→∆-=∆二．高阶导数的运算法则（1）若函数(),()==u u x v v x 在x 点处具有n 阶导数，则()()±u x v x 、()(Cu x C 为常数)在点x 点处具有n 阶导数，且()()()()±=±n n n u v u v ，()()()=n n Cu Cu .（2）函数(),()==u u x v v x 在x 点处具有n 阶导数, ()()()()1C nn k n k k n k uv u v -==∑，此公式称为莱布尼茨公式.三．例题讲解例1.设3π()4cos 3sin sin 2f x x x x =-+-，求()f x '，(0)f '．例2.设2e sin x y x x +，求y '．例3.设x y tan =，求y '．同理可推得 ()x x 2csc cot -='．例4.设x y sec =，求y '．同理可推得 ()x x x cot csc csc -='．例5.证明(arcsin )'x =．例6.证明 ()ln x xa a a '=．特别地，当e a =时， (e )e x x'=．例7.求下列函数的导数．（1）3cos y x =； （2）1e xy =； （3）y =； （4）arcsin y =.例8.求下列双曲函数的导数．（1）双曲正弦 e e sh 2x x x -- =；（2）双曲余弦 e e ch 2x x x -+ =； （3）双曲正切 e e th e +e x xx xx --- = ．例9.求下列函数的导数． （1）3sin ln x y =； （2）1tan2xy =； （3）2sin (34)y x =-.例10.求下列函数的导数．（1）221cos sin y x x=⋅； （2）ln(y x =．例11.已知()f u 可导，求下列函数的导数．（1）3f y =； （2）(ln )ln ()y f x f x =+．例14.设324e 5ln xy x x =-+，求y ''．例15.求下列函数的n 阶导数．（1）xa y =； （2）x y sin =.例16.求函数11=+y x的n 阶导数.例17.已知214=-y x ，求(100)y .例18.已知2sin 3=y x x ，求(20)y .。

高阶导数及其计算方法高阶导数是微积分中的重要概念，它描述了一个函数变化的速度随着自变量改变的趋势。

本文将介绍高阶导数的概念、性质以及几种常见的计算方法。

一、高阶导数的概念高阶导数指的是对一个函数进行多次求导得到的导数。

设函数f(x)在某一区间内可导，则f(x)的n阶导数可以记为f^{(n)}(x)。

其中，f^{(n)}(x)表示对f(x)进行n次求导后得到的导数。

二、高阶导数的性质1. 若函数f(x)的各阶导数存在，那么其高阶导数也存在。

2. 高阶导数的计算公式可以通过对原函数的导数逐次求导得到。

3. 高阶导数具有运算法则，如导数的和、差、乘积、商的法则，可以方便地计算。

三、高阶导数的计算方法1. 基本法则根据基本导数法则，可以通过对函数进行逐次求导来计算高阶导数。

例如，对于函数f(x)，其二阶导数可表示为f''(x)或d^2f(x)/dx^2，可以通过对f'(x)进行求导得到。

2. 递推关系对于一些特定的函数，可以通过递推关系来计算其高阶导数。

例如，函数f(x)=x^n的n阶导数可表示为f^{(n)}(x)=n(n-1)(n-2)...(n-k+1)x^{n-k}，其中k为小于等于n的正整数。

3. 泰勒级数展开泰勒级数是一种将一个函数表示为无穷项多项式求和的表达形式。

通过对函数进行泰勒级数展开，可以计算出其各阶导数。

这种方法在数值计算中常被使用，特别是对于复杂函数而言。

四、实际应用高阶导数在科学、工程和经济等领域具有广泛的应用。

在物理学中，高阶导数可以描述物体的加速度、速度和位移之间的关系。

在工程学中，高阶导数可以用于求解最优控制问题。

在金融学中，高阶导数可以应用于期权定价和风险管理等领域。

总结：高阶导数是描述函数变化速度的重要工具，它具有计算简单、适用广泛的特点。

通过基本法则、递推关系和泰勒级数展开等方法，可以计算高阶导数。

高阶导数在许多领域具有广泛的实际应用。

常见高阶导数公式高阶导数是微积分中的重要概念，它可以描述函数在其中一点处的变化率。

在求解微分方程、极值、弧长等问题时，高阶导数的求解是不可或缺的。

下面将介绍一些常见的高阶导数公式。

一、一阶导数的求导法则1.常数的导数为零：(c)'=0，其中c为常数。

2. 幂函数的一阶导数：(x^n)' = nx^(n-1)，其中n为实数。

3.指数函数的一阶导数：(e^x)'=e^x。

4.反函数的一阶导数：如果y=f(x)在一点x处可导，且f'(x)≠0，则它的反函数在相应点y处也可导，且有(f^(-1))'(y)=1/f'(x)。

二、二阶导数的求导法则1.一阶导数的导数：如果函数y=f(x)的一阶导数f'(x)在特定点处存在，则函数f(x)的二阶导数f''(x)为f'(x)的导数。

(f')'(x)=f''(x)。

2.幂函数的二阶导数：(x^n)''=n(n-1)x^(n-2)。

3.指数函数的二阶导数：(e^x)''=e^x。

4.链式法则的应用：如果y=f(g(x))是由函数f(u)和g(x)复合而成的函数，且f(u)和g(x)都可导，则y的二阶导数为：(f(g(x)))''=f"(g(x))(g'(x))^2+f'(g(x))g''(x)。

三、高阶导数的求导法则1.可递推公式：如果函数y=f(x)的n阶导数f^n(x)在特定点处存在，则函数f(x)的（n+1）阶导数f^(n+1)(x)为f^n(x)的导数。

即(f^n(x))'=f^(n+1)(x)。

2.同时满足和、差、积、商的函数的高阶导数的求导法则可以类似地应用。

3.幂函数的n阶导数：(x^n)^(n)=n(n-1)(n-2)…(n-k+1)x^(n-k)，其中k为非负整数，且k≤n。