Если функция y=f(x) имеет производную в каждой точке x своей области определения, то ее производная f′(x) есть функция от x. Функция y=f′(x), в свою очередь, может иметь производную, которую называют производной второго порядка функции y=f(x) (или второй производной) и обозначают символом f»(x). Таким образом
Производные более высоких порядков определяются аналогично. То есть производная n-го порядка функции f(x) есть первая производная от производной n−1-го порядка этой функции:
f(n)(x)=dxndny=(f(n−1)(x))′
Число n, указывающее порядок производной, заключается в скобки.
Кратко
Вторая производная — это производная первой производной, f′′(x)=(f′(x))′, а производная n-го порядка получается, если продифференцировать функцию n раз подряд: f(n)=(f(n−1))′. Верно и (f(n))(m)=f(n+m). Обозначения: f′′, f(2) или dx2d2y; начиная с четвёртой производной порядок пишут в скобках, f(4), чтобы не считать штрихи.
Если f(t) — пройденный путь, то f′ — скорость, а f′′ — ускорение. У многочлена степени n производная n-го порядка постоянна, а все производные более высоких порядков равны нулю. Полезные формулы: (ekx)(n)=knekx и (sinx)(n)=sin(x+2nπ). Частая ошибка — путать f′′ с (f′)2: это квадрат первой производной, а не вторая производная.
Следитезалифтомвовремени
Высота h
4,16 м
Скорость h′
1,92 м/с
Ускорение h″
0,36 м/с²
Наклон касательной — это скорость h′(t). До десятой секунды наклон растёт, потому что h′′>0, а потом убывает, потому что h′′<0. Через 10 с скорость наибольшая, а ускорение обращается в нуль.
Примеризжизни
Вычисляя вторую и третью производные координаты по времени, инженеры находят ускорение и рывок (скорость изменения ускорения) лифтов, поездов и американских горок, потому что именно эти величины определяют, комфортна ли поездка.
Поездка на лифте
Лифт в высотном доме трогается с первого этажа и через 20 секунд останавливается на высоте 40 м. Высота кабины в метрах равна h(t)=0,3t2−0,01t3, где 0≤t≤20. Найдите скорость и ускорение как производные, а также момент, когда скорость наибольшая, и её значение.
Решение
Скорость — первая производная: v(t)=h′(t)=0,6t−0,03t2. Так как v(0)=0 и v(20)=12−12=0, в начале и в конце поездки кабина неподвижна.
Ускорение — вторая производная: a(t)=h′′(t)=0,6−0,06t.
Скорость наибольшая, когда a(t)=0, т. е. при t=10 с. Тогда v(10)=6−3=3 м/с, а высота h(10)=30−10=20 м.
Третья производная h′′′(t)=−0,06 показывает, как быстро меняется ускорение. Инженеры ограничивают эту величину ради удобства пассажиров.
Ответ:v(t)=0,6t−0,03t2 и a(t)=0,6−0,06t; наибольшая скорость равна 3 м/с, она достигается через 10 с, на высоте 20 м.
Задача для тренировки
Для f(x)=x4−2x3+5x найдите f′′′(x), f′′′(1) и f(5)(x).
Показать решение
f′=4x3−6x2+5, f′′=12x2−12x, f′′′=24x−12, поэтому f′′′(1)=12. Далее f(4)=24 и f(5)=0.
Уз вашу дозволу бројимо посете и меримо ефекат огласа. Без ње, сајт ради исто, а ми не шаљемо ништа
Google-у ни друштвеним мрежама. Детаљи су у политици приватности.