Пример 1 |
Вычислить третью производную функции в произвольной точке . |
Решение |
Сначала вычислим первую производную,
используя правило дифференцирования частного двух функций:
.
Упростим это выражение и вычислим вторую
производную.
.
Полученное выражение можно упростить.
и вычислить третью производную.
,
которая после всех возможных упрощений примет
вид
. |
Пример 2 |
Получите выражение производной - го порядка для функции . |
Решение |
Получим выражения для производных первого,
второго, третьего и четвертого порядков, проводя последовательное
дифференцирование заданной функции.
, , , .
Из выражений для этих производных ясно, что каждое последующее
дифференцирование увеличивает на единицу показатель степени выражения в знаменателе и добавляет в
числитель натуральный сомножитель, на единицу больший предыдущего.
Знаки в производных чередуются, причем в производных четного порядка
знак минус. Учитывая это, запишем выражение для производной произвольного
( - го) порядка:
.
Произведение всех натуральных чисел от до называется « - факториал» и обозначается: .
Учитывая это обозначение, выражение для - й производной функции можно переписать в виде:
. |
Пример 4 |
Вычислить производную второго порядка от функции , заданной параметрическими
уравнениями
. |
Решение |
Вычислим первую производную по правилу дифференцирования
функции, заданной параметрически.
.
Чтобы вычислить вторую производную, учтем, что производная также является параметрически заданной функцией. То
есть первая производная задана параметрическими
уравнениями
.
Для вычисления второй производной можно
использовать то же правило дифференцирования, что и для первой.
. |
Механический смысл первой
и второй производной |
Если - путь, пройденный материальной точкой,
движущейся прямолинейно, за время , то - скорость точки в момент времени , а - ее ускорение в момент времени . |
Доказательство |
Средняя скорость между моментами времени и равна , где - путь, пройденный между моментами времени и Скорость в момент времени определяется как предел средней скорости за
промежуток времени при . Тогда
.
Среднее ускорение между моментами времени и равно , где - изменение скорости за время . Ускорение в момент времени определяется как предел среднего ускорения за
промежуток времени при . Тогда
. |
Следствие |
Если - смещение материальной точки за время вдоль оси под действием силы , то, используя второй закон Ньютона , можно записать уравнение ее
движения
,
где - масса точки, а - равнодействующая всех сил,
приложенных к ней. |
|
|