Учебное пособие 1696
.pdf
|
|
20. Вторая |
|
|
производная |
|
|
от |
неявной функции |
|
d 2 y |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
dx2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
находится |
дифференцированием |
функции |
|
y′ = ϕ(x, y) |
по |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
переменной х, |
учитывая при этом, что у |
есть функция от х. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
30. Вторая производная от функции у по х, заданной |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
параметрически, равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y′′xx = ( y′x )′x = |
( yt′)′t |
= |
y x |
|
− x y |
. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x′ |
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
последнем |
|
|
|
выражении |
|
|
|
|
|
точки |
|
означают |
|||||||||||||||||||||
дифференцирование по t. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′′ |
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Третья производная |
|
|
′′′ |
|
= |
|
( yxx )t |
|
|
и т. д. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
yxxx |
|
|
xt′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40. Производную п-го порядка от произведения двух |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
функций удобнее находить по формуле Лейбница |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
(n) |
|
(n) |
|
|
n |
|
(n−1) |
|
′ |
|
|
n(n −1) |
|
|
(n−2) |
|
′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
(uv) |
|
= u |
|
|
v +1!u |
|
|
+ |
|
|
2! |
u |
|
|
|
v |
+... + |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
+ |
n(n −1)(n −k +1) |
u |
(n−k ) |
v |
(k ) |
|
|
|
|
|
|
′ |
|
(n−1) |
|
+ nv |
(n) |
= |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
k ! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+... + nu v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= ∑Cnk u(n−k )vk , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
k =0 |
|
|
|
|
|
|
n! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
где |
|
|
Cn |
= |
|
|
биномиальные коэффициенты, |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
k!(n − k)! |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
u(0) = u, |
|
v(0) = v. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
50. Приведем некоторые общие формулы для производных |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
любого порядка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
1. |
y = xα , |
|
|
y(n) = α(α −1)...(α − n +1)xα −n . Если α = - 1 , то |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
n |
= |
(−1)n n! |
|
Если α = − |
1 |
|
|
|
|
1 (n) |
= |
|
(−1)n (2n −1)!! |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|||||||||||||||
|
|
xn +1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
(2x)n |
x |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
61
2. y = (a +bx)α (a,b −const);
y(n) =α(α −1)...(α −n +1)bn (a +bx)α−n .
|
1 (n) |
(−1)n n!bn |
|
|
||||
a) |
|
|
|
= |
|
|
; |
|
|
|
(a +bx)n +1 |
|
|||||
a + bx |
|
|
|
|||||
|
1 |
|
(n) |
= |
(−1)n (2n −1)!!bn |
|||
б) |
|
|
|
2т(a + bx)n |
. |
|||
|
a + bx |
|
a + bx |
3.y = ln x ; y(n) = (−1)n−1(n −1)!.
xn
4. y = ax ; y(n) = ax (ln a)n ; (ex )(n) = ex .
5.y = sin x ; y(n) = sin x + n π .
2
6.y = cos x ; y(n) = cos x + n π .
2
7. |
y = |
|
|
1 |
|
; y(n) = |
(−1) |
n |
n! |
|
1 |
|
− |
|
|
|
|
|
|
||||||||
x |
2 |
−a |
2 |
2a |
|
(x −a) |
n+1 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
. |
(x +a) |
n+1 |
|
|
|
8. y = eax sin bx; |
y(n) |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
= (a2 +b2 )2 eax sin(bx + nϕ), где |
|
|
|||||||||||||||
sinϕ = |
|
|
|
b |
|
; cosϕ = |
a |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
a2 + b2 |
a2 + b2 . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
y(n) = (−1)n−1(n −1)! |
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|||
9. y = arctgx; |
|
|
|
|
|
|
sin n arctg |
|
, |
||||||||
(1+ x2 ) |
n |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
x |
|
|||
где arctg |
|
1 |
= |
π |
− y. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3.1. Для данных функций найти производные указанного |
|||||||||||||||||
порядка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) y = |
x2 −1 |
, |
y′′? ; |
б) y = arctg |
x |
, y′′′?; |
|
|
|
||||||||
|
|
x |
a |
|
|
|
62
в) |
s = sin2 ϕ, s(4) ? ; |
г) y = ln x, y(n) ? ; |
д) |
y = e−x sin x, y(4) ? |
|
Решение. а) Находим первую производную
|
1 |
|
2xx |
|
− x2 −1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
y′ = |
|
x2 −1 |
. |
|||
|
|
|
x2 |
|||
|
|
|
|
|
Вторую производную находим дифференцированием y' по x:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 2x x |
2 −1 − x2 |
1 |
|
2x |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 −3x2 |
|
|||||||||||
( y′)′x = y′′ = |
|
|
|
|
|
2 |
|
x2 −1 |
= |
. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
x4 (x2 −1) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x3 (x2 −1)32 |
|||||
б) Находим первую производную |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
y |
′ |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
= |
|
x |
2 |
a = a2 + x2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
1+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Дифференцируя у' по x, находим |
вторую производную |
||||||||||||||||||||||||
y′′ = |
|
|
− 2ax |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(a2 + x2 )2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Дифференцируя еще раз по х, находим третью |
|||||||||||||||||||||||||
производную |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
′′′ |
|
|
|
|
(a2 |
+ x2 )2 − 2x(a2 + x2 )2x 2a(3x2 − a2 ) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
= −2a |
|
|
|
|
|
|
(a2 + x2 )4 |
|
|
|
= (a2 + x2 )3 . |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в) Для нахождения четвертой производной
дифференцируем последовательно четыре раза по ϕ s′ = 2sinϕcosϕ =sin 2ϕ; s′′ = 2cos 2ϕ;
s′′′ = −4sin 2ϕ ; s( 4) = −8cos 2ϕ.
г) Для нахождения n-й производной дифференцируем последовательно заданную функцию до тех пор, пока не выявим общую закономерность нахождения последующей производной
63
|
|
y′ |
= |
|
1 |
= |
x |
−1 |
; |
|
|
y′′ |
= −1 x |
−2 |
; |
|
|
y′′′ |
=1 |
2x |
−3 |
; |
y |
(4) |
= −1 2 3x |
−4 |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
и т.д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Отсюда y(n) |
= (−1)n−1(n −1)!x−n |
|
(См. 3. пункт 5°). |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
д) Поскольку функция у представляет произведение двух |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
функций |
|
|
|
|
u = e−x ;v = sin x , |
|
|
то |
применяя |
|
|
|
формулу |
Лейбница |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y |
(4) |
= (uv) |
(4) |
= u |
(4) |
v + |
|
|
|
|
′′′ ′ |
+ |
|
|
′′ |
|
′′ |
+ |
|
′ |
′′′ |
+ uv |
(4) |
|
|
(4) , |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
4u v |
6u v |
|
4u v |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
y(4) |
|
= e−x sin x − 4e−x cos x − 6e−x sin x + 4e−x cos x + e−x sin x |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
3.2. Найти производные указанного порядка: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
а) |
e |
y |
|
|
+ xy = e, y′′? ; |
|
|
|
|
|
б) y = x + arctg |
|
y |
, y′′?; |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
в) |
y |
3 |
|
|
= x |
3 |
+ |
3xy, |
x |
′′ |
?; |
|
|
|
|
г) cos(xy) = x |
2 |
|
|
|
|
′′ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, x ?; |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
д) |
x |
3 |
|
|
+ y |
3 |
= |
1, y |
′′′ |
?; |
|
|
|
|
e) |
|
x = tg(x + y), |
′′′ |
? |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Решение. а) Дифференцируем правую и левую часть по х |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
e |
y |
y |
′ |
+ y + xy |
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
′ |
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
= 0, |
откуда |
= − ey + x. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Дифференцируем еще один раз по х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
y |
|
|
+ x) − y(e |
y |
y |
′ |
+1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
y′′ |
= − |
y |
(e |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ey + x)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Подставляя в последнее выражение значение у', получим |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
(e |
y |
+ x) + y(−e |
y |
|
|
y |
|
+1) |
|
|
|
|
|
|
|
2 y − |
|
|
y2ey |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
y |
′′ |
|
|
|
|
|
|
ey + x |
|
|
|
ey + x |
|
|
|
|
|
|
|
|
ey |
+ x |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
(ey + x)2 |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
(ey + x)2 |
= |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
= |
|
2 y(ey + x) + y2ey |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ey + x)3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) Дифференцируем обе части по x
64
|
′ |
|
|
1 |
|
y′ |
′ |
|
4 + y2 |
|
y |
=1 |
+ |
y |
2 2 , откуда y |
= |
4 + y2 −1. |
||||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дифференцируем еще раз по х
|
|
|
|
|
2 yy′ |
( 4 + y2 −1) − 4 + y |
2 |
1 2 yy′ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
4 + y2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
y′′ = |
|
4 + y2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
4 + y2 |
|
−1)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
= − |
|
|
|
|
y |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
( 4 + y2 −1)3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
в) Дифференцируем правую и левую часть по у |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
′ |
|
|
′ |
|
|
|
|
′ |
|
y2 − x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3y |
|
= |
3x |
x |
|
|
|
|
|
|
= x2 + y . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
+ |
3(x y + x), |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
Дифференцируем |
|
|
|
|
еще |
|
|
|
|
|
раз |
|
|
|
|
по |
у |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
2 |
+ y) − ( y |
2 |
− x)(2xx |
′ |
+1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
′′ |
= |
(2 y − x )(x |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x2 + y2 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Подставляя |
|
в |
последнее |
выражение х', |
получим |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 y(x |
2 |
+ y) − |
( y |
2 |
− x) − |
|
( y2 − x)2 2x |
|
− ( y |
2 |
− x) |
|
|
||||||||||||||||||
′′ |
|
|
|
|
|
|
|
x2 + y |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|||
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x2 + y)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
= |
2 y(x2 + y)2 − 2( y2 − x)(x2 |
|
+ y) − 2( y2 − x)2 x |
. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x2 + y)3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
г) |
Дифференцируем |
|
|
|
обе |
|
|
|
|
части |
по |
у |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
xsin(xy) |
|
|
||||||
−sin(xy)(x y |
+ x) |
= 2xx |
, откуда x |
= − |
|
. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
2x + y sin(xy) |
|
|
Дифференцируем еще раз по у
65
′ |
= |
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
x |
|
(−((x |
sin(xy) + x cos(xy)(x y + x))(2x + y sin(xy)) − xsin(xy) |
|||||||||||||||||||||||||
(2x |
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
+ x)))) /((2x + y sin(xy)) |
2 |
||||||||||||
|
+ sin(xy) + y cos(xy)(x y |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
д) Дифференцируем обе части по х |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
x |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
3x |
+ 3y |
y |
= 0 , откуда |
y |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= − |
|
|
. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
||
Дифференцируем еще раз по х |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x y − xy′ |
|
|
|
xy + x |
2 |
|
x2 |
|
|
xy3 + x4 |
|
|
|
||||||||||
y |
′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
y2 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= −2 y y2 |
|
|
|
= −2 |
|
y3 |
|
|
|
|
= −2 |
|
y5 . |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Для нахождения |
y′′′ |
дифференцируем еще один раз по х |
||||||||||||||||||||||||||
y′′′ = −2 |
( y3 + xy2 y′+ 4x3 ) y5 −5(xy3 + x4 ) y4 y′ |
= |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( y3 + 3x3 ) y3 |
+ 5( y3 + x3 )x3 |
y6 |
+8x3 y3 + 5x6 |
|||||||||||||||||||||
= −2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= −2 |
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
y8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y8 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е) Дифференцируем обе части по у
=x′+1
xcos2 (x + y) , откуда
x′ |
|
|
1 |
|
cos2 (x + y) |
|
1 |
|
|||||
= |
|
|
|
|
= − |
|
|
. |
|||||
cos2 (x + y) |
cos2 (x + y) −1 |
sin2 (x + y) |
|||||||||||
Дифференцируем еще раз по у |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
′ |
|
|
3 |
(x + y) |
|
|||
′′ |
|
|
cos(x + y)(x +1) |
|
cos |
||||||||
= 2 |
sin3 (x + y) |
= −2 sin5 (x + y) . |
|||||||||||
x |
Дифференцируя еще раз по y , окончательно получим
66
x′′′ = −2(−3cos2 (x + y)sin6 (x + y)(x′+1) −
−cos3 (x + y) 5sin4 (x + y) cos(x + y)(x′+1)) /(sin10
= −2 (3sin2 (x + y) +5cos2 (x + y) cos4 (x + y) = sin8 (x + y)
= −2((3 + 2cos2 (x + y) cos4 (x + y)) / sin8 (x + y).
3.3. Найти производные указанных порядков:
x = t ln t, |
d |
2 |
y |
|
x = 2cost − cos 2t, |
|
а) |
|
|
? |
б) |
||
|
dx2 |
|||||
y = t2 |
+1, |
|
y = sin 2t, |
(x + y)) =
d 2 y dx2 ?
|
|
|
|
|
|
2 ϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
x = cos |
|
2 , |
|
|
|
d 2 x |
|
|
|
|
|
|
|
= 2 |
|
, |
|
|
|
d 2 x |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
в) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
? |
|
г) |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
? |
|||||
|
|
|
|
|
ϕ |
|
|
|
|
|
dy2 |
|
|
|
|
|
(t2 |
+1), dy2 |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
= |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
y = sin |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x = arcsin t, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
x = a cosϕ, |
|
|
d |
3 |
y |
|
|
|
|
|
d |
3 |
x |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
д) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
? е) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
? |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= ln t, |
|
|
|
dy3 |
||||||||||||||||||||
|
|
y = a sinϕ, |
|
|
|
dx3 |
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Решение. а) Найдем первую производную |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
= |
|
yt′ |
= |
|
|
|
2t |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
ln t +1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xt′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Вторую производную находим по формуле |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2(ln t +1) |
− 2t |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
d 2 y |
|
( y′x )′t |
|
|
t |
|
|
|
2ln t |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
= |
= |
|
|
|
|
(ln t +1)2 |
|
|
|
= |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
dx2 |
xt′ |
|
|
|
|
|
|
|
ln t + |
1 |
|
|
|
|
(ln t +1)3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
б) Первая производная равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
dy |
|
= |
yt′ |
= |
|
|
|
|
|
|
|
2cos 2t |
|
|
|
|
|
= |
|
|
cos 2t |
|
|
|
|
. |
||||||||||||
|
|
|
|
dx |
|
xt′ |
|
− 2sin t + 2sin 2t |
|
sin 2t −sin t |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вторую производную находим по формуле
67
|
d 2 y |
= |
|
y x − |
x y |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
dx2 |
|
|
|
|
x |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
= |
−4sin 2t(−2sin t + 2sin 2t) −(−2 cos t + 4 cos 2t)2 cos 2t |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(−2sin t + 2sin 2t)3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
в) Находим первую производную |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
xϕ′ |
|
|
|
|
|
|
−2cos |
ϕ |
sin |
ϕ |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
= −1. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
|
|
yϕ′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2sin |
ϕ |
cos |
ϕ |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Вторая производная равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
d 2 x |
= |
(x′y )ϕ′ |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
dy2 |
|
yϕ′ |
|
|
2sin |
ϕ |
cos |
ϕ |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
г) Первая производная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
= |
|
|
2t −1 ln 2 |
= |
|
|
2t ln 2 |
|
. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
|
|
|
1 |
|
2t |
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Вторая производная будет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
d 2 y |
|
|
|
( y′x )′t |
|
|
|
|
|
|
2t ln2 2 t − 2t ln 2 |
|
|
|
|
|
|
2t ln 2(t ln 2 |
−1) |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
= |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2 |
. |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
dx2 |
|
yt′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t3 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
д) Находим первую производную |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
|
= |
|
yϕ′ |
|
= |
|
|
a cosϕ |
|
|
= −ctgϕ. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
xϕ′ |
|
− a sinϕ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Вторая производная равна |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( y′x )′ϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d 2 y |
|
= |
|
|
|
= |
|
|
|
|
sin2 ϕ |
|
|
|
|
= − |
|
|
1 |
|
|
. |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx2 |
|
|
|
|
xϕ′ |
|
|
|
− a sinϕ |
|
a sin |
3 |
ϕ |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Третью производную находим по формуле
68
|
|
|
|
|
|
|
|
( y′xx′ )′ϕ |
|
|
|
|
|
|
|
−3sin2 ϕcosϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
d |
3 y |
= |
|
|
= |
|
|
|
|
a sin6 ϕ |
|
|
|
|
|
= − |
|
|
3cosϕ |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
dx3 |
|
|
xϕ′ |
|
|
|
|
|
|
|
− a sinϕ |
|
|
|
|
|
a2 sin5 ϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
e) Находим первую производную |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
= |
|
1 −t2 |
= |
|
|
|
|
|
|
t . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 −t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Вторая производная равна |
|
|
− 2t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 −t2 −t |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
d 2 x |
|
|
(x′y )′t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 −t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
= |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 −t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
dy2 |
|
|
yt′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1 −t2 )32 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Третью производную находим по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1 −t |
2 |
) |
3 |
2 + t |
3 |
(1 −t |
2 |
) |
1 |
2 2t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
d |
3 |
x |
|
|
|
′′ |
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1 + |
2t |
2 |
)t |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1 −t |
2 |
) |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
= |
|
(xxx )t |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
. |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
dy3 |
|
|
yt′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1 −t2 ) |
7 |
2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
3.4. Найти производные указанных порядков: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
а) y=xcosx , y(50) ? б) |
y = (x3 − x2 +1)ex , y(30) ? |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
в) |
|
y = |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
, y(20) ? |
г) |
y = e3x sin 4x , y(10) ? |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x2 − 2x −3 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2x + 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
д) |
|
y = ln(2x +1), y(40) ? |
е) y = |
|
|
|
|
, y(n) (0)? |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x2 − x + |
6 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Решение. |
|
|
|
а) |
|
|
|
Положим |
|
|
|
|
|
u = x2 , v = cosx. |
|
|
Тогда |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
′ |
|
|
|
|
|
′′ |
|
|
|
|
|
′′′ |
|
|
|
(4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(n) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|||||||
u |
= 2x, |
u |
= 2, |
|
|
u |
= u |
=... = 0, v |
= cos(x + n 2 ). |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По формуле Лейбница все слагаемые, кроме трех последних, равны нулю, поэтому получаем
69
|
|
|
y(50) |
= |
|
1 |
|
50 49cos(x + 48 |
π ) + 50 2x cos(x + 49 |
π ) + |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
+ x2 cos(x +50 |
π ) = (1225 − x2 )cos x −100x sin x. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) Положим u = ex , |
|
v = x3 − x2 +1.Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
v′ = 3x2 −2x, |
|
|
v′′ = 6x −2, |
v′′′ = 6, v(4) |
= v(5) |
=... = 0, |
|
|
u(n) = ex . |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
По формуле Лейбница все слагаемые, кроме четырех |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
первых, равны нулю. Таким образом, |
|
30 29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y(30) |
= ex (x3 − x2 +1) + 30ex (3x2 − 2x) + |
|
ex (6x − 2) + |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
30 29 28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
+ |
ex 6 = ex (x3 |
|
+89x2 + 2550x + 23481). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
3! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в) Преобразуем выражение к виду |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
y = |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
= |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
− |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
(x |
−3)(x +1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
4 x −3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
(n) |
|
|
|
(−1)(n) n! |
|
|
|
|
1 (n) |
|
|
(−1)(n) n! |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Так как |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
, то |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
−3 |
|
|
(x −3)n +1 |
|
|
|
|
|
|
(x |
+1)n+1 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
x +1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
y |
(20) |
= |
1 |
|
(−1) |
20! |
− |
(−1) |
20! |
|
= |
20! |
|
1 |
|
|
|
− |
|
|
1 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||||||||||
|
|
|
|
4 |
|
|
(x −3) |
21 |
|
|
(x |
+ |
1) |
21 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
21 |
(x |
+1) |
21 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x −3) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
г) Полагая в формуле (8) |
a = 3, b = 4 , будем иметь |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
y(10) |
= (32 +42 ) 2 e3x sin(4x +10ϕ) , где sinϕ = |
|
|
|
|
или |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 + 42 |
|
|
|
||||||||
|
(10) |
|
10 |
3x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
y |
|
|
= 5 |
e |
|
|
|
sin(4x +10arcsin |
|
) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д) Находим первую производную y′ = x 2+1 . Рассматривая
первую производную как функцию от х, находим (п-1) производную по формуле (2,а; пункт 5°)
70