Loading [MathJax]/jax/element/mml/optable/Latin1Supplement.js
Зарегистрироваться
Seekland Info сообщество взаимопомощи студентов и школьников. / Seekland Info спільнота взаємодопомоги студентів і школярів.

Найти \frac{dy}{dx} и \frac{d^2y}{dx^2} для заданных функций


0 Голосов
Иванов Дмитри
Posted Ноябрь 1, 2016 by Иванов Дмитрий Игоревич
Категория: Школьная математика 9-11
Всего просмотров: 3660

Найти  \frac{dy}{dx}   и   \frac{d^2y}{dx^2}  для заданных функций   а) y=f(x) ; б) x=f(t),y=\psi(t)


а)y=e^x\sin(2x)              
б) x=\sin2\left(t\right),y=\cos2\left(t\right)

Теги: производная функции, производная произведения, производная частного, производная сложной функции

Все ответы


0 Голосов
Вячеслав Морг
Posted Ноябрь 2, 2016 by Вячеслав Моргун

Найдем первую   \frac{dy}{dx}  и вторую  \frac{d^2y}{dx^2} производную функций:
1. y=e^x\sin(2x)
2. x= \sin(2t), y= \cos(2t) 


1.  Первая производная   \frac{dy}{dx}  функции y=e^x\sin(2x).
Применим формулу производной произведения y' = (g(x)f(x))' = g'(x)f(x) + g(x)f'(x) .
Применяем формулу y' = (e^x\sin(2x))' = (e^x)'\sin(2x) + e^x (\sin(2x))'  \quad (1)
находим производную  (e^x)' - воспользуемся таблицей простейших производных, получаем  (e^x)' = e^x
находим производную   \sin(2x)' - воспользуемся таблицей простейших производных, получаем  (\sin(ax))' = a\cos(ax)
Подставляем результаты в (1), получаем y' = (e^x\sin(2x))'  = (e^x)'\sin(2x) + e^x (\sin(2x))' = = e^x\sin(2x) + e^x*2\cos(2x) 
Ответ:   (e^x\sin(2x))' = e^x(\sin(2x) + 2\cos(2x))


Вторая производная  \frac{d^2y}{dx^2} функции y=e^x\sin(2x).
Вторую производную. функции будем искать путем нахождения производной, полученного результата, т.е. первой производной
y'' =  \frac{d^2y}{dx^2} = (e^x(\sin(2x) + 2\cos(2x)))' =  Применим формулу производной произведения  y' = (g(x)f(x))' = g'(x)f(x) + g(x)f'(x) , получаем (e^x( \sin(2x) + 2 \cos(2x)))' =   = (e^x)'( \sin(2x) + 2 \cos(2x)) + e^x( \sin(2x) + 2 \cos(2x))' =
находим производную   \cos(2x)' - воспользуемся таблицей простейших производных, получаем  (\cos(ax))' = -a\sin(ax), подставляем и получаем = e^x(\sin(2x) + 2\cos(2x)) + e^x(2\cos(2x) - 4\sin(2x)) = = e^x( 4\cos(2x) - 3\sin(2x))
Ответ:   (e^x\sin(2x))'' = e^x( 4\cos(2x) - 3\sin(2x)))


2.  Производная функции x= \sin(2t), y= \cos(2t).
Найдем производную параметрически заданной функции \begin{cases}  x = \sin(2t) \\  y= \cos(2t) \end{cases} 
1. Применим формулу производной параметрически заданной функции y(x)' = \frac{y'(t)}{x'(t)}  \quad (2)
y'(x)= \frac{( \cos(2t))'}{( \sin(2t))'}=
Находим отдельно производные числителя и знаменателя


2. Производная числителя:
(\cos(2t))' применяем формулу косинуса (\cos(ax))' = -a\sin(ax),  получаем y'_t = (\cos(2t))'  = -2\sin(2t)
3. Производная знаменателя:
(\sin(2t))' применяем формулу синуса \sin(ax)' = a\cos(ax),  получаем x'_t = (\sin(2t))'  = 2\cos(2t)
4. Подставляем результаты пунктов (2) и (3) в (1)
y'(x)= \frac{( \cos(2t))'}{( \sin(2t))'} = \frac{-2 \sin(2t)}{2\cos(2t)} = -\frac{\sin(2t)}{\cos(2t)} = -tg(2t)


Ответ: y'_x = -tg(2t) 


Найдем вторую производную   \frac{d^2y}{dx^2} заданной функции по следующей формуле y''_xx =  \frac{d^2y}{dx^2} = (y'_x)'_x = \frac{dy'_x}{dx} Применяем формулу (2)    \frac{dy'_x}{dx} =  \frac{\frac{dy'_x}{dt}}{\frac{dx(t)}{dt}} = \frac{(y'_x)'_t}{x'_t} \quad (3)
Находим производную числителя:  (y'_x)'_t = (-tg(2t))'_t = -2\frac{1}{\cos^2(t)}
Находим производную знаменателя:  мы ее нашли уже в п.3  (\sin(2t))'  = 2\cos(2t)
Подставляем результаты в формулу (3)
y''_xx =  \frac{d^2y}{dx^2}  =  \frac{(y'_x)'_t}{x'_t} = \frac{  -2\frac{1}{\cos^2(t)}}{ 2\cos(2t)} = - \frac{1}{\cos^3(2t)} 
Можно использовать сразу формулу (y)''_x= \frac {(x)'_t\cdot (y)''_t-(y)'_t\cdot (x)''_t}{((x)'_t)^3}
Подставляем данные: 
x'_t = 2\cos(2t) => x''_t = (2\cos(2t))'_t = -4\sin(2t) 
 y'_t  = -2\sin(2t) => y''_t  = (-2\sin(2t))'_t = -4\cos(2t)  


Подставляем в формулу
(y)''_x  =  \frac {2\cos(2t) \cdot ( -4\cos(2t))-(-2\sin(2t))\cdot (-4\sin(2t))}{(2\cos(2t))^3} = =   \frac { - \cos(2t) \cdot \cos(2t)- \sin(2t)\cdot \sin(2t)}{\cos^3(2t)} = - \frac{1}{\cos^3(2t)}


Ответ: y'_x = - \frac{1}{\cos^3(2t)}