3.5 教材习题

例 3.5.1 (刘/闫/章·习题3.2.4节选) 求下列函数的导数:

(1)

y=(1x3)3/2

(2)

y=x+x+x

(3)

y=arccot1x1+x

(1)

y=92x21x3

(2)

y=12x+x+x(1+12x+x(1+12x))

(3)

y=11+x2

例 3.5.2 (刘/闫/章·习题3.2.9节选) xy+lny=1在点(1,1)处的切线方程。

利用隐函数求导法则可得(1)y+xy+yy=0y=y2xy+1y|x=1=12 因此切线方程为(2)y=12(x1)+1=12x+32

例 3.5.3 (刘/闫/章·习题3.2.10节选) 对下列参数方程,求y(x)

(1)

{x=3at1+t3y=3at31+t3

(2)

ρ=aemθa,mR

(1) 利用链式法则可得(3)dydx=y(t)x(t)=3t212t3 (2) 视极坐标方程为关于θ的参数方程x=ρcosθ,y=ρsinθ,利用链式法则可得(4)dydx=y(θ)x(θ)=(aemθcosθ)(aemθsinθ)=mtanθ1+mtanθ

例 3.5.4 (刘/闫/章·习题3.3.3节选) 求下列函数的指定阶数的导数:

(1)

y=lnxx,求y(5)

(2)

y=12xxx2,求y(20)

(3)

y=x3ex,求y(n)

(1) 利用Leibniz公式可得(5)y(n)=k=0n(nk)(1x)(nk)(lnx)(k)=(1)nn!xn+1lnx+k=1n(nk)(1)nk(nk)!xnk+1(1)k1(k1)!xk=(1)n1n!xn+1(lnx+k=1n(nk)!(k1)!(nk)!k!)=(1)n1n!xn+1(lnx+k=1n1k)(6)y(5)=274120lnxx6

(2) 因式分解可得(7)y(n)=13(1x+21x1)(n)=(1)nn!3[1(x+2)n+11(x1)n+1](8)y(20)=20!3[1(x+2)201(x1)20]

(3) 利用Leibniz公式可得(9)y(n)=k=0n(nk)(x3)(k)(ex)(nk)=k=0max{n,3}(nk)3!(3k)!x3kex=ex[x3+3nx2+3n(n1)x+n(n1)(n2)]

例 3.5.5 (刘/闫/章·习题3.3.4节选) 对参数方程{x=a(tsint)y=a(1cost),求y(x),y(x)

根据链式法则可得(10)dydx=y(t)x(t)=sint1costd2ydx2=1x(t)ddtsint1cost=1a(1cost)2d3ydx3=1x(t)ddt(1a(1cost)2)=2sinta2(1cost)4

例 3.5.6 (刘/闫/章·习题3.3.7) f(x)=(arcsinx)2,证明:(11)(1x2)f(n+2)(x)(2n+1)xf(n+1)(x)n2f(n)(x)=0 并求f(n)(0)

证明 注意到(12)f(x)=2arcsinx1x2,f(x)=21x2(1+xarcsinx1x2) 因此(13)(1x2)f(x)=2+xf(x) 等式两端同时求n阶导可得(14)(1x2)f(n+2)(x)2nxf(n+1)(x)n(n1)f(n)(x)=xf(n+1)(x)+nf(n)(x) 亦即(15)(1x2)f(n+2)(x)(2n+1)xf(n+1)(x)n2f(n)(x)=0,nN 显然f(0)(0)=f(1)(0)=0f(2)(0)=2,代入x=0可得(16)f(n+2)(0)=n2f(n)(0)(17)f(2n+1)(0)=0,f(2n)(0)=22n1[(n1)!]2