2-3高阶导数 北京航空航天大学高等数学期末模考复习

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2 e 20 2 x x 2 20 2 e 19 2 x 2 x 20 19 2 e 18 2 x 2 2!
220 e 2 x ( x 2 20 x 95)
常用高阶导数公式
(1) (a x )(n) a x ln n a (a 0)
(2) (sin kx)(n) k n sin(kx n )
8、设 f ( x) x( x 1)( x 2)( x n),
则 f (n1) ( x)=____________.
二、求下列函数的二阶导数:
1、 y 2x3 x 4; x
2、 y cos2 x ln x ;
3、 y ln( x 1 x 2 ).
三、试从dx 1 ,导出: dy y
解 y cos x sin( x ) 2
y
cos( x
)
2
sin( x
2
2) sin( x
2 ) 2
y
cos(
x
2
2
)
sin(
x
3
2
)
y(n)
sin( x
n
)
2
同理可得
(cos
x)(n)
cos(
x
n
)
2
例6 设 y e ax sin bx (a, b为常数), 求y(n) .
n
C u v k ( nk ) ( k ) n
k0
莱布尼兹公式
例8 设 y x 2e 2 x , 求y(20) .
解 设u e2x , v x 2 ,则由莱布尼兹公式知
y (20) (e ) 2 x (20) x 2 20(e 2 x )(19) ( x 2 ) 20(20 1) (e 2 x )(18) ( x 2 ) 0 2!
1、d 2 x y ; dy 2 ( y)3
2、d 3 x 3( y)2 y y .
dy 3
( y)6
五、验证函数 y c1e x c2e x ( ,c1 满足关系式 y 2 y 0.
,c2 是常数)
六、求下列函数的 n 阶导数:
1、 y e x cos x;
2

y
1 1
x x
高阶导数的定义及物理意义; 高阶导数的运算法则(莱布尼兹公式); n阶导数的求法;
习题2.3
1(2)(3)(4)(5)、2、4、5、6、8.
练习题
一、填空题:
1、设
y
sin et
t

y =_________.
2、设 y tan x ,则 y=_________.
3、设 y (1 x 2 )arctan x ,则 y=________.
2
(3)
(cos kx)(n)
kn
cos(kx
n
)
2
(4) ( x )(n) ( 1)( n 1) x n
(e x )(n) e x
(5)
(ln
x)(n)
(1)n1
(n 1)! xn
( 1 )(n) x
(1)n
n! x n1
例9

y
x
1 2
1
,
求y
(
5
)
.

y
1 x2 1
1 2
(
x
解 y aeax sin bx beax cos bx
eax (a sin bx b cos bx) eax a 2 b2 sin(bx ) ( arctan b)
a y a 2 b2 [aeax sin(bx ) beax cos(bx )]
a 2 b2 eax a 2 b2 sin(bx 2)
例2 设 y x ( R), 求y(n) . 解 y x1
y (x 1 ) ( 1) x 2 y (( 1) x 2 ) ( 1)( 2) x 3
y (n) ( 1)( n 1) x n (n 1)
若 为自然数n,则
y(n) ( x n )(n) n!, y (n1) (n! ) 0.
.
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
f (n) ( x),
y(n) ,
dny dx n

d
n f (x dx n
)
.
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 .
2. 高阶导数求法举例
由高阶导数的定义逐步求高阶导数.
(sin2 x cos2 x)2 3 sin2 x cos2 x
1 3 sin2 2x 1 3 1 cos 4x
4
42
5 3 cos 4x
88
y(n)
3
4n
cos(4 x
n
).
8
2
例11设 g( x) 连续,且 f ( x) ( x a)2 g( x) ,
求 f (a) .
n
y(n) (a 2 b2 ) 2 e ax sin(bx n)
( arctan b) a
例7

f
(
x)
x
4
sin
1 x
,
x 0, 求f ( x).
0,
x 0,
解 x 0, f ( x) 4x3 sin 1 x2 cos 1 ,
x

f (0) lim f ( x) f (0) lim x3 sin 1 0.
例3 设 y ex ( R), 求y(n) .

y ex
y 2ex
y(n) nex
例4 设 y ln(1 x), 求y(n) .

y
1
1
x
y
(1
1 x
)2
y
(1
2! x)3
y(4)
3! (1 x)4
y(n)
(1)n1
(n 1)! (1 x)n
(n 1, 0! 1)
例5 设 y sin x, 求y(n) .
x
3.高阶导数的运算法则:
设函数u和v具有n阶导数, 则
(1) (u v)(n) u(n) v (n)
(2) (Cu)(n) Cu(n)
(3) (u v)(n) u(n)v nu(n1)v n(n 1) u(n2)v 2!
n(n 1)(n k 1) u v (nk ) (k ) uv (n) k!

3、 y
x2
x3 3x
; 2
4、 y sin x sin 2x sin 3x.
练习题答案
一、1、 2e t cos t ;
2、2sec2 x tan x;
3、2
arctan
x
1
2
x x
2

4、2xe x2 (3 2x 2 );
5、2 f ( x 2 ) 4 x 2 f ( x 2 ); 6、207360;
解 g( x) 可导
f ( x) 2( x a)g( x) ( x a)2 g( x) g( x) 不一定存在 故用定义求 f (a)
f
(a)
lim
xa
f
( x) x
f a
(a)
f (a) 0
lim
xa
f ( x) xa
lim[2g( x)
xa
(x
a)g( x)]
2g(a)
小结
1
1
x
1
) 1
y(5)
1 2
[
(
5! x 1)
6
5! ( x 1)6
]
60[ (x
1 1)6
(x
1
1)6
]
例10设 y sin6 x cos6 x, 求y(n) .
解 y (sin2 x)3 (cos2 x)3
(sin2 x cos2 x)(sin4 x sin2 x cos2 x cos4 x)
(x
1 1)n1
], (n
2);
4、1[2n sin(2 x n)
4
2
+4n sin(4 x n) 6n sin(6 x n)].
2
2
例1 设 y arctan x, 求f (0), f (0).

y
1
1 x
2
y
( 1
1 x
2
)
2x (1 x 2 )2
y
(
(1
2x x2
)
2
)
2(3 x 2 1) (1 x 2 )3
f
(0)
(1
2x x2 )2
x0
0;
f (0)
2(3 x 2 1) (1 x 2 )3
x0 2.
4、设 y xe x2 ,则 y=_________.
5、设 y f ( x 2 ), f ( x)存在,则 y=_________.
6、设 f ( x) ( x 10)6,则 f (2)=_________.
7、设 x n a1 x n1 a2 x n2 an1 x an (a1 , a2 ,, an都是常数),则 y (n)=___________.
7、n !;
8、(n 1)!.
二、1、4
3
5
x2
8 x 3;
4
2、
2 cos
2x
ln
x
2 sin x
2x
cos 2 x2
x

3、
x.
3
(1 x 2 ) 2
六、1、( 2)n e x cos( x n );
4
2、( 1) n