高階導(dǎo)數(shù)的計算

1、.高階導(dǎo)數(shù)的計算一、高階導(dǎo)數(shù)定義定義（二階導(dǎo)數(shù)）若函數(shù)f 的導(dǎo)函數(shù)f ' 在點(diǎn) x0 可導(dǎo)，則稱f ' 在點(diǎn) x0 的導(dǎo)數(shù)為f 在點(diǎn) x0 的二階導(dǎo)數(shù)，記作f ' ' ( x0 ) ，即limf ' ( x)f ' ( x0 )f '' (x0 ) ，x x0xx0此時稱 f 在點(diǎn) x0二階可導(dǎo)。如果 f在區(qū)間 I 上每一點(diǎn)都二階可導(dǎo)，則得到一個定義在I 上的二階可導(dǎo)函數(shù)，記作f ' '( x) ，x I ，或記作 f ' ' ， y' ' ， d 2 y 。dx2函數(shù) yf ( x

2、) 的二階導(dǎo)數(shù) f ' ' (x) 一般仍舊是 x 的函數(shù)。如果對它再求導(dǎo)數(shù)，如果導(dǎo)數(shù)存在的話，稱之為函數(shù)yf (x) 的三階導(dǎo)數(shù)，記為y' '' ， f ' ' '( x) ，或 d 33y 。dxn函數(shù) yf ( x) 的 n 1 階導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù)稱為函數(shù) y f (x) 的 n 階導(dǎo)數(shù)，記為 y (n ) ， f ( n) ，或 d y 。 dx n相應(yīng)地， yf (x) 在 x0的 n 階導(dǎo)數(shù)記為： y(n )， f ( n ) ( x0 ) ， d n yx x 。x x0dx n0二階及二階以上的導(dǎo)數(shù)都稱為高階導(dǎo)數(shù) 。1

3、u v( n)u ( n )v(n ) 。2 (n)u(n )v(0)1( n 1)v(1)2( n2 )v(2 )(uv)C nuC n uNC nk u (nk) v( k)，（Leibniz公式）K0其中 u (0 )u ， v( 0)v 。注 將 Leibniz公式與二項(xiàng)式展開作一比較可見：(u v)nu n v0C n1u n 1v1C nk un k vkC nku ( n k ) v( k )C nn 1u (1) v( n 1) u( o) v(n )uo v n 。（這里u 0v01），在形式上二者有相似之處。.（ 6）幾個初等函數(shù)的n 階導(dǎo)數(shù)公式exnex ；sin xnx

4、n；cos xn；sincos x n22ln 1n1n 1n1 !x1 ；（ 4） (ln x)(n)( 1)n 1 (n 1)!x1x nxnnnx a12n 1 x a，（ 5） (x )( n)(1) (n 1)x n特別的，當(dāng)1 時，有n1n1n!xaxn 1 .a（ 7）參數(shù)方程的高階導(dǎo)數(shù)求導(dǎo)法則設(shè) x t ， yt 均二階可導(dǎo)，且 x txx t所確定的函數(shù)yf ( x) 的一、0 ，由參數(shù)方程yy t二階導(dǎo)數(shù)：dyytdxx，td 2 yddy tdy tdtdx2ydxx tdtx tdxdxx t y ty t x t1x t y ty t x txt2xtx t3.這里一

5、定要 注意 ，在求由參數(shù)方程確定的函數(shù)的導(dǎo)數(shù)時，t 是中間變量，而符號 d 22y 表dx示對 x 求二次導(dǎo)數(shù)，因此d 2 ydy tx t y tx t y t.dx2dxx tx2t.例 1（ 1）已知 yaxb ，求 y（ 2）已知 ssint ，求 s 解：（1） ya ， y0（ 2） scost ， s2 sin t .例 2求函數(shù) yex 的 n 階導(dǎo)數(shù)解： yex ， yex 顯然對任意正整數(shù)n ，有 y (n )ex 例 3求 ysin x 的 n 階導(dǎo)數(shù)。解ycosxsin(1x) ，223ysin xsin(x) ， ycos xx) ，2sin(2y(4)sin xsi

6、n(4x) ， y(5)cosxsin(5x) ，sin( n22y( n)x) .2cos(n同理可得(cos x) (n)x) 。2求 n 節(jié)導(dǎo)數(shù)，通常的方法是求一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)、三階導(dǎo)數(shù)、四階導(dǎo)數(shù) ，然后仔細(xì)觀察得出規(guī)律，歸納出 n 階導(dǎo)數(shù)的表達(dá)式，因此，求n 階導(dǎo)數(shù)的關(guān)鍵在于從各階導(dǎo)數(shù)中尋找共同的規(guī)律。例 4求函數(shù) yln x 的 n 階導(dǎo)數(shù)解： y1( 1)01，x1x1y(1x21)x2，y2(22!(4)(33!x31)x3 ， y1)x4一般地，對任意正整數(shù)n 有 y( n)(1) n 1( n1)!x n例 5求 n 次多項(xiàng)式 ya0 xna1 xn1an 的各階導(dǎo)數(shù) .解

7、 y na0 xn -1(n 1)a1 xn 2an-1yn(n -1) a0 xn -2(n 1)(n 2) a1xn 32an-2.y( n )a0n( n 1)(n 2) 2 1 a0n!y( n1)y( n2)0這就是說， n 次多項(xiàng)式的一切高于n 階的導(dǎo)數(shù)都為 0.例 6已知 arctanxlnx 2y 2, 求 y.y解兩端對 x 求導(dǎo)，得1( x )1(x 2y 2，)1( x) 2yx 2y 2yy 2yx y12 x2 y y ，x 2y 2y 2x 2y 22 x 2y 2整理得 ( yx) yyx，故yyx，yx上式兩端再對x 求導(dǎo)，得y( y1)( yx )( y1)(

8、 yx )( yx ) 2y yy xyxy yxyyx( y x ) 22 x y2 y，將yyx=x ) 2y代入上式，得( yx2yxyx2yyx( yx ) 22 xy2 x22 y 22 xy(xy ) 32 ( x 2y 2 ) .( yx ) 3注意在對隱函數(shù)求二階導(dǎo)數(shù)時，要將y 的表達(dá)式代入y 中，注意，在y 的最后表達(dá)式中，切不能出現(xiàn) y .xa cost2例 7求方程(0 t2) 所確定的函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)dy 及二階導(dǎo)數(shù) d y 。yb sin tdxdx2解dybcostbcot t 。dxa sin taddyb2d 2 ydt( dx)acsc tb。dx2dxa si

9、n ta2 sin3 tdy例 8已知作直線運(yùn)動物體的運(yùn)動方程為s2sin(2 t) ，求在 t時物體運(yùn)動速度和加速度。6.解 s2cos(2t) 24cos(2t) ，66s4sin(2 t) 28sin(2t) ，66所以有， v ts t23 , a ts t4 。二階導(dǎo)數(shù).1. 設(shè) yef ( x) ，其中 f ( x) 為二階可導(dǎo)函數(shù)，則 y（） .A、 e f ( x)；B、 e f (x ) f (x)f( x) ；C、 ef ( x)(f( )2f()；D 、 ef ( x)2.xx f (x)2、設(shè) yf (ln x) ，其中 f (u) 為可微函數(shù)，則y（）.A、 f(ln

10、 x) ；B、12；xC、 1f (ln x)1f (ln x) ；D 、 1 f (ln x)f (ln x) .xx2x2xarctant2，則 d y（）.3. 設(shè)ln(1t 2 )ydx2A、22 ；B 、2(1t2) ；C、2；D2(1t 2 )t、(12)2 .1t4、設(shè) yln(2 x 2x) ，則 y（）.A、x；B 、x； C、x； D 、x2 x 232 x 23 .(2 x2 ) 2(2 x2 ) 25. x2y21 ，其中 y 是 x 的函數(shù)，則 d 2 y_ .dx 26. 設(shè) f ( x)ln1x2 ，則 f(0)_ .1x7、試求由方程 x 2y 24xy0所確定

11、的隱函數(shù) y 的二階導(dǎo)數(shù) .8、設(shè)xt ln t ，求 dy ， d 2 y；yt ln tdx dx 210證明函數(shù)y2xx 2 滿足關(guān)系式y(tǒng) 3 y' ' 10 ；11、已知函數(shù)f (x)ln(ln x) ，求 f (e2 ), f (e2 ).12、 yex cos x ，求 y。 y ( 5) 。解：高階導(dǎo)數(shù)1、設(shè) yx ln x ，則 y(10)（）.A、19；B、19；C、8!9；D、8!9 .xxxx2、 yx nex ，則 y( n) (0)_ .4設(shè) yex cos x ，求 y( 5) 。5設(shè) yx 2 sin x ，求 y( 80) 。6、 yln(1x)

12、 ，求各階導(dǎo)數(shù)。.7、設(shè) ysin kx 的 n 階導(dǎo)數(shù) .8、設(shè) yx2e2 x ,求 y( 20) .二階導(dǎo)數(shù).1、C；2、D；5、13 ；6、3 ；y27、解： 方程兩邊同時對x 求導(dǎo)，得.2x2yy4 y4xy0(2x y) y x 2yx2yyy2x(12 y )(2xy)( x2 y)(2y ) 5y5xyy(2 xy) 2( 2xy) 25y5x x 2y20xy5y 25x22xy(2xy) 2(2 x y)35( 4xyy 2x2 )0 .( 2xy) 38、 解：dydyln t1t (ln t1)dtdxdx11t1dttd 2 yd t (ln t1) 1t (t2 l

13、n t )dx 2dtt1dx(t1) 3dt9、12、解：yex cos xex (sin x)ex (cos xsin x) ，yex (cos xsin x)ex (sin xcosx)ex ( 2sin x) ，y2( ex sin xex cos x)2ex (sin xcos x) 。y (5)(ex cos x) (5)(ex ) (5 )cos xC 15 (ex )( 4) (cos x)C 52 (ex ) (cos x).C 53 (ex ) (cos x) C54 (ex ) (cos x) (4 )ex (cos x)( 5)= ex cos x5ex (sin x)

14、10ex (cos x)10ex sin x5ex cos xex (sin x)= ex cos x5sin x10 cosx10 sin x5cos xsin x= ex (4sin x4cos x)= 4ex (sin xcos x)高階導(dǎo)數(shù)1 C 2n!16yln( 1x) y1y12y1 21(1x)(1 x)3xy( 4)1 23(1x)4y( n)(1)n 1(n1)!(1x)n(ln(1x) ( n )(1) n 1(n1)n!(1x)7、解yk coskxk sinkx,2y( y )k 2cos kxk 2sin kx2k 2sinkx 2,222y( y )k3cos kx 22y(n)k nsinkxn, 即 (sin kx)(n