n阶导数计算解析举例F1

本文通过4个例子,介绍分式函数、对数与指数乘积函数、三角函数等的高阶导数计算方法步骤。

方法/步骤

1、例题1:

求y=x3/(10-x)的n阶导数。

解:先对y进行变形,得:

y=x3/(10-x)

=-[x2(10-x)+10x(10-x)+102(10-x)-103]/(10-x)

=-(x2+10x+102)+103/(10-x)

=-(x2+10x+102)-103/(x-10)。

求导有:

y´=-(2x+10)+103/(x-10)2,

y〞=-2-2*103/(x-10)3,

y”’=6*103/(x-10)4,

由于[1/(x-1)](n)=(-1)nn!/(x-1)n+1,

所以y(n)=103*(-1)n+1*n!/(x-10)n+1,n≥3.

 

2、例题2:

求y=120×3*lnx的n阶导数。

解:法一,例推法

对函数依次求导,得:

y´=240x2lnx+120×2

y〞=6*120xlnx+3*120x+2*120x=6*120xlnx+5*120x

y”’=6*120lnx+6*120+5*120=120(6lnx+11).

∵(lnx)(n)=(-1)n+1(n-1)!x-n

∴y(n)=720*(-1)n-2(n-4)!x-(n-3),n≥4.

 

3、法二,n阶导数展开公式法

∵y=120×3*lnx

∴y(n)=120Σ(0,n)C(n,r)(x3)(r)*(lnx)(n-r)

=120[C(n,0)(x3)(0)*(lnx)(n)+C(n,1)(x3)(1)*(lnx)(n-1)+

C(n,2)(x3)(2)*(lnx)(n-2)+C(n,3)(x3)(3)*(lnx)(n-3)]

=120[(lnx)(n)x3+n(3×2)(lnx)(n-1)+C(n,2)(6x)(lnx)(n-2)+C(n,3)6(lnx)(n-3)]

又(lnx)(n)=(-1)n+1(n-1)!x-n,则:

4、(lnx)(n-1)=(-1)n(n-2)!x-(n-1),

(lnx)(n-2)=(-1)n-1(n-3)!x-(n-2),

(lnx)(n-3)=(-1)n-2(n-4)!x-(n-3),代入上式得:

y(n)=120[(-1)n+1×3(n-1)!x-n+3nx2(-1)n(n-2)!x-(n-1)+3n(n-1)x(-1)n-1(n-3)!x-(n-2)+n(n-1)(n-2)(-1)n-2(n-4)!x-(n-3)],

y(n)=120(-1)n-2(n-4)!x-n[-(n-1)(n-2)(n-3)x3+3n(n-2)(n-3)x3-3n(n-1)(n-3)x3+n(n-1)(n-2)x3],

y(n)=720*(-1)n-2(n-4)!x-(n-3),n≥4.

5、例题3:

求y=cos223x的n阶导数。

解:先对三角函数进行降幂,得:

y=cos223x

=(1+cos120x)/2=(1/2)cos120x+(1/2).

而(cosx)(n)=cos[x+(nπ/2)],则:

(coskx)(n)=kncos[kx+(nπ/2)],

所以:y(n)=(1/2)*120ncos[120x+(nπ/2)],n≥1.

 

6、例题4:

求y=1/(x2-45x+506)的n阶导数。

解:先对函数表达式分母进行因式分解并裂项:

y=1/(x2-45x+506)=1/(x-22)(x-23)

y=1/(x-22)-1/(x-23)

由于[1/(x-a)](n)=(-1)nn!/(x-a)n+1;

所以y(n)=(-1)nn!/(x-22)n+1-(-1)nn!/(x-23)n+1,n≥1.

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