
Hàm số $y=\dfrac{x^{2}+x+1}{x+1}$ có đạo hàm cấp 5 bằng:
Sử dụng công thức $\left( {{u^n}} \right)’ = n.{u^{n - 1}}.u’$
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có: $y=x+\dfrac{1}{x+1} \Rightarrow y^{\prime}=1-\dfrac{1}{(x+1)^{2}}$
$\Rightarrow y^{\prime \prime}=\dfrac{2}{(x+1)^{3}} \Rightarrow y^{(3)}=\dfrac{-6}{(x+1)^{4}} \Rightarrow y^{(4)}=\dfrac{24}{(x+1)^{5}} \Rightarrow y^{(5)}=-\dfrac{120}{(x+1)^{6}}$
Đáp án: A
Cho hàm số $y=3 x^{5}-5 x^{4}+3 x-2$. Giải bất phương trình $y^{\prime \prime}<0$
+) Sử dụng công thức $\left( {{u^n}} \right)\' = n.{u^{n - 1}}.u\'$ để tính đạo hàm cấp hai của hàm số
+) Giải bất phương trình ẩn $x$
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có $y^{\prime}=15 x^{4}-20 x^{3}+3 \Rightarrow y^{\prime \prime}=60 x^{3}-60 x^{2}$
Bất phương trình $y^{\prime \prime}<0 \Leftrightarrow 60 x^{3}-60 x^{2}<0 \Leftrightarrow x^{2}(x-1)<0 \Leftrightarrow\left\{\begin{array}{l}{x<1} \\ {x \neq 0}\end{array}\right.$
Đáp án: B
Cho hàm số $y=\dfrac{3 x-2}{1-x}$. Giải bất phương trình $y^{\prime \prime}>0$
Sử dụng công thức $\left( {{u^n}} \right)’ = n.{u^{n - 1}}.u’$
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có $y^{\prime}=\dfrac{1}{(x-1)^{2}} \Rightarrow y^{\prime \prime}=\dfrac{-2(x-1)}{(x-1)^{4}}=\dfrac{-2}{(x-1)^{3}}$
Bất phương trình $y^{\prime \prime}>0 \Leftrightarrow \dfrac{-2}{(x-1)^{3}}>0 \Leftrightarrow(x-1)^{3}<0 \Leftrightarrow x<1$
Đáp án: C
Cho hàm số: $y = \sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } $ . Tính giá trị biểu thức $4({x^2} + 1).y’’ + 4x.y’$
Áp dụng công thức :$\left( {\sqrt u } \right)’ = \dfrac{{u’}}{{2\sqrt u }}$
$\left( {\dfrac{u}{v}} \right)’ = \dfrac{{u’v - v’u}}{{{v^2}}}$
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có:
$y’ = \left( {\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } } \right)’ = \dfrac{1}{{2\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } }}\left( {1 + \dfrac{x}{{\sqrt {1 + {x^2}} }}} \right) \\= \dfrac{{\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } }}{{2\sqrt {1 + {x^2}} }}$
$y’’ = \dfrac{{\left( {\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } } \right)’.2\sqrt {1 + {x^2}} - \left( {2\sqrt {1 + {x^2}} } \right)’.\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } }}{{{{\left( {2\sqrt {1 + {x^2}} } \right)}^2}}} \\ = \dfrac{{\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } \left( {2\sqrt {1 + {x^2}} - 4x} \right)}}{{8\left( {1 + {x^2}} \right)\sqrt {1 + {x^2}} }}$
Khi đó:
$4({x^2} + 1).y’’ + 4x.y’ \\= 4\left( {{x^2} + 1} \right)\dfrac{{\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } \left( {2\sqrt {1 + {x^2}} - 4x} \right)}}{{8\left( {1 + {x^2}} \right)\sqrt {1 + {x^2}} }} + 4x\dfrac{{\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } }}{{2\sqrt {1 + {x^2}} }}$
$ = \dfrac{{\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } \left( {2\sqrt {1 + {x^2}} - 4x} \right)}}{{2\sqrt {1 + {x^2}} }} + 2x\dfrac{{\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } }}{{\sqrt {1 + {x^2}} }} \\= \sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } - 2x\dfrac{{\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } }}{{\sqrt {1 + {x^2}} }} + 2x\dfrac{{\sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } }}{{\sqrt {1 + {x^2}} }} \\= \sqrt {x + \sqrt {1 + {x^2}} } $
Tính giá trị biểu thức sau: $\left( {1 + {x^2}} \right).y’’ + xy’ - {k^2}y$ , biết $y = {\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)^k}$
Đạo hàm hàm số rồi thay $y’;y’’$ vừa tìm được vào biểu thức
Chú ý công thức đạo hàm: $\left( {\dfrac{u}{v}} \right)’ = \dfrac{{u’v - v’u}}{{{v^2}}}$
$\sqrt u = \dfrac{{u’}}{{2\sqrt u }}$
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có: $y’ = k{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)^{k - 1}}.\left( {1 + \dfrac{x}{{\sqrt {{x^2} + 1} }}} \right)$
$ = k{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)^{k - 1}}.\left( {\dfrac{{x + \sqrt {{x^2} + 1} }}{{\sqrt {{x^2} + 1} }}} \right) \\= k.\dfrac{{{{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)}^2}}}{{\sqrt {{x^2} + 1} }}$
$y’’ = k.\dfrac{{\left[ {{{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)}^k}} \right]’\sqrt {{x^2} + 1} - \left( {\sqrt {{x^2} + 1} } \right)’.{{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)}^k}}}{{{x^2} + 1}}$
$=k.\dfrac{{\dfrac{{k{{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)}^k}}}{{\sqrt {{x^2} + 1} }}.\sqrt {x + \sqrt {{x^2} + 1} } - \dfrac{x}{{\sqrt {{x^2} + 1} }}.{{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)}^k}}}{{{x^2} + 1}} \\= \dfrac{{k{{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)}^k}\left( {k\sqrt {{x^2} + 1} - x} \right)}}{{\left( {{x^2} + 1} \right)}}$
Khi đó, biểu thức cần tính là:
$\left( {1 + {x^2}} \right).y’’ + xy’ - {k^2}y \\= \left( {1 + {x^2}} \right)\dfrac{{k{{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)}^k}.\left( {k\sqrt {{x^2} + 1} - x} \right)}}{{\left( {{x^2} + 1} \right)\sqrt {{x^2} + 1} }} + \dfrac{{x.k{{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)}^k}}}{{\sqrt {{x^2} + 1} }}$
$ = \dfrac{{k{{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)}^k}.\left( {k\sqrt {{x^2} + 1} - x} \right)}}{{\sqrt {{x^2} + 1} }} + \dfrac{{x.k{{\left( {{x^2} + \sqrt {1 + {x^2}} } \right)}^k}}}{{\sqrt {1 + {x^2}} }} - {k^2}{\left( {x + \sqrt {{x^2} + 1} } \right)^k}$
$= \frac{{\left( {x + \sqrt {1 + {x^2}} } \right)}}{{\sqrt {{x^2} + 1} }}\left( {{k^2}\sqrt {{x^2} + 1} - kx + kx - {k^2}\sqrt {{x^2} + 1} } \right) \\ = 0$
Tính đạo hàm cấp $n$ của hàm số $y = \sin 3x$
Đạo hàm cấp 1,2,3 rồi dự đoán công thức đạo hàm cấp $n$
Chứng minh dự đoán đúng bằng phương pháp quy nạp toán học
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có: $y\' = 3\sin \left( {3x + \dfrac{\pi }{2}} \right),y\'\' = {3^2}\sin \left( {3x + 2\dfrac{\pi }{2}} \right),y\'\'\' = {3^3}\sin \left( {3x + 3\dfrac{\pi }{2}} \right)$
Dự đoán: ${y^{(n)}} = {3^n}\sin \left( {3x + n\dfrac{\pi }{2}} \right)$ (1)
Ta sẽ chứng minh dự đoán trên đúng bằng phương pháp quy nạp toán học
.Với $n = 1 = > y\' = {3^1}\sin \left( {3x + \dfrac{\pi }{2}} \right)$ đúng
Giả sử (1) đúng với $n=k(k \in N^*)$, tức là ${y^{(k)}} = {3^k}\sin \left( {3x + k\dfrac{\pi }{2}} \right)$
Ta cần chứng minh (1) đúng với $n=k+1$ , khi đó :
${y^{(k + 1)}} = \left( {{y^{(k)}}} \right)\' = {3^{k + 1}}\cos \left( {3x + k\dfrac{\pi }{2}} \right) = {3^{k + 1}}\sin \left( {3x + \left( {k + 1} \right)\dfrac{\pi }{2}} \right)$ đúng
Vậy: ${y^{(n)}} = {3^n}\sin \left( {3x + n\dfrac{\pi }{2}} \right)$
Tính đạo hàm cấp $n$ của hàm số: $y = \dfrac{1}{{ax + b}},a \ne 0$
Đạo hàm cấp 1,2,3 rồi dự đoán công thức đạo hàm cấp $n$
Chứng minh dự đoán đúng bằng phương pháp quy nạp toán học
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có: $y\' = \dfrac{{ - a}}{{{{\left( {ax + b} \right)}^2}}},y\'\' = \dfrac{{{a^2}.2}}{{{{\left( {ax + b} \right)}^3}}},y\'\'\' = \dfrac{{ - {a^3}.2.3}}{{{{\left( {ax + b} \right)}^4}}}$
Dự đoán ${y^{(n)}} = \dfrac{{{{\left( { - 1} \right)}^n}.{a^n}.n!}}{{{{\left( {ax + b} \right)}^{n + 1}}}}$ (1)
Ta cần chứng minh dự doán đúng bằng phương pháp quy nạp toán học
Với $n = 1 = > y\' = \dfrac{{{{\left( { - 1} \right)}^1}.{a^1}.1!}}{{{{\left( {ax + b} \right)}^2}}} = \dfrac{{ - a}}{{{{\left( {ax + b} \right)}^2}}}$
Giả sử (1) đúng với $n=k ( k \in N^*)$ , tức là: ${y^{(k)}} = \dfrac{{{{\left( { - 1} \right)}^k}.{a^k}.k!}}{{{{\left( {ax + b} \right)}^{k + 1}}}}$
Ta cần chứng minh (1) đúng với $n=k+1$ , khi đó :
${y^{(k + 1)}} = \left( {{y^{(k)}}} \right)\' = - \dfrac{{{{\left( { - 1} \right)}^k}.{a^k}.k!\left[ {{{\left( {ax + b} \right)}^{k + 1}}} \right]\'}}{{{{\left( {ax + b} \right)}^{2k + 2}}}} = \dfrac{{{{\left( { - 1} \right)}^{k + 1}}.{a^{k + 1}}.\left( {k + 1} \right)!}}{{{{\left( {ax + b} \right)}^{k + 2}}}}$ đúng
Vậy : ${y^{(n)}} = \dfrac{{{{\left( { - 1} \right)}^n}.{a^n}.n!}}{{{{\left( {ax + b} \right)}^{n + 1}}}}$
Cho chuyển động thẳng xác định bởi phương trình : $s=t^3-4t^2-5t+1$ ( $t$ tính bằng giây và $s$ tính bằng mét ) . Khẳng định nào sau đây đúng
Vận tốc tức thời của chuyển động tại thời điểm $t$ bằng đạo hàm của phương trình chuyển động tại thời điểm $t$ còn gia tốc tức thời của chuyển động tại thời điểm $t$ bằng đạo hàm cấp hai của phương trình chuyển động tại thời điểm $t$.
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có vận tốc tức thời của chuyển động tại thời điểm $t$ bằng đạo hàm của phương trình chuyển động tại thời điểm $t$.
$v = s\' = 3{t^2} - 8t - 5$
Gia tốc tức thời của chuyển động tại thời điểm $t$ bằng đạo hàm cấp hai của phương trình chuyển động tại thời điểm $t$.
$a = s\'\' = v\' = 6t - 8$
Khi đó tại $t = 6 = > a = 28m/{s^2}$
Tính đạo hàm cấp $n$ của hàm số: $y = \dfrac{{2x + 1}}{{{x^2} - 3x + 2}}$
Phân tích hàm số thành 2 thừa số rồi đạo hàm
Đạo hàm mẫu cấp 1,2,3 rồi dự đoán đạo hàm cấp $n$ của hàm số
Chứng minh dự đoán bằng phương pháp quy nạp toán học
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta phân tích : $y = \dfrac{5}{{x - 2}} - \dfrac{3}{{x - 1}}$
Đạo hàm cấp 1,2, 3 :
$y\' = \dfrac{{ - 5}}{{{{\left( {x - 2} \right)}^2}}} + \dfrac{3}{{{{(x - 1)}^2}}},y\'\' = \dfrac{{5.2}}{{{{\left( {x - 2} \right)}^3}}} - \dfrac{{3.2}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^3}}},y\'\'\' = \dfrac{{ - 5.3.2}}{{{{\left( {x - 2} \right)}^4}}} + \dfrac{{3.3.2}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^4}}}$
Dự đoán ${y^{(n)}} = \dfrac{{5.{{\left( { - 1} \right)}^n}.n!}}{{{{\left( {x - 2} \right)}^{n + 1}}}} - \dfrac{{3.{{\left( { - 1} \right)}^n}.n!}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^{n + 1}}}}$ (1)
Ta sẽ chứng minh dự đoán đúng bằng phương pháp quy nạp toán học
Với $n = 1 = > y\' = \dfrac{{5.{{( - 1)}^1}.1!}}{{{{\left( {x - 2} \right)}^2}}} - \dfrac{{3{{( - 1)}^1}.1!}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^2}}}$
Giả sử (1) đúng với $n = k(k \in {N^*})$ , tức là :
${y^{(k)}} = \dfrac{{5.{{\left( { - 1} \right)}^k}.k!}}{{{{\left( {x - 2} \right)}^{k + 1}}}} - \dfrac{{3.{{\left( { - 1} \right)}^k}.k!}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^{k + 1}}}}$
Ta cần chứng minh (1) đúng $n=k+1$ , tức là chứng minh :
${y^{(k + 1)}} = \left[ {\dfrac{{5.{{\left( { - 1} \right)}^k}.k!}}{{{{\left( {x - 2} \right)}^{k + 1}}}} - \dfrac{{3.{{\left( { - 1} \right)}^k}.k!}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^{k + 1}}}}} \right]\' = \dfrac{{5.{{( - 1)}^{k + 1}}.(k + 1)!}}{{{{\left( {x - 2} \right)}^{k + 2}}}} - \dfrac{{3.{{\left( { - 1} \right)}^{k + 1}}.\left( {k + 1} \right)!}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^{k + 2}}}}$ ( đpcm)
Vậy: ${y^{(n)}} = \dfrac{{5.{{\left( { - 1} \right)}^n}.n!}}{{{{\left( {x - 2} \right)}^{n + 1}}}} - \dfrac{{3.{{\left( { - 1} \right)}^n}.n!}}{{{{\left( {x - 1} \right)}^{n + 1}}}}$
Tính đạo hàm cấp $n$ của hàm số sau: $y = \sqrt[k]{{ax + b}}$
$y = {\left( {ax + b} \right)^{\dfrac{1}{k}}}$
Ta đạo hàm cấp 1,2,3 rồi dự đoán công thức đạo hàm cấp $n$
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta biến đổi y rồi đạo hàm cấp 1, 2 ,3 :
$y = {\left( {ax + b} \right)^{\dfrac{1}{k}}},y\' = \dfrac{1}{k}.a.{\left( {ax + b} \right)^{\dfrac{1}{k} - 1}},y\'\' = \dfrac{1}{k}(\dfrac{1}{k} - 1).{a^2}{\left( {ax + b} \right)^{\left( {\dfrac{1}{k} - 2} \right)}},y\'\'\' = \dfrac{1}{k}\left( {\dfrac{1}{k} - 1} \right)\left( {\dfrac{1}{k} - 2} \right).{a^3}.{\left( {ax + b} \right)^{\left( {\dfrac{1}{k} - 3} \right)}}$
Dự đoán: ${y^{(n)}} = \dfrac{1}{k}\left( {\dfrac{1}{k} - 1} \right)...\left( {\dfrac{1}{k} - n + 1} \right).{a^n}.{\left( {ax + b} \right)^{\dfrac{1}{k} - n}}$ (1)
Ta sẽ chứng minh dự đoán đúng bằng phương pháp quy nạp toán học
Với $n = 1 = > y\' = \dfrac{1}{k}.{a^1}.{\left( {ax + b} \right)^{\dfrac{1}{k} - 1}}$
Giả sử (1) đúng với $n = p(p \in {N^*})$ , tức là :
${y^{(p)}} = \dfrac{1}{k}\left( {\dfrac{1}{k} - 1} \right)...\left( {\dfrac{1}{k} - p + 1} \right).{a^p}.{\left( {ax + b} \right)^{\dfrac{1}{k} - p}}$
Ta cần chứng minh (1) đúng với $n=p+1$ , tức là chứng minh:
${y^{(p + 1)}} = \left( {{y^{(p)}}} \right)\' = \left( {\dfrac{1}{k}\left( {\dfrac{1}{k} - 1} \right)...\left( {\dfrac{1}{k} - p + 1} \right).{a^p}.{{\left( {ax + b} \right)}^{\dfrac{1}{k} - p}}} \right)\' = \dfrac{1}{k}\left( {\dfrac{1}{k} - 1} \right)...\left( {\dfrac{1}{k} - p + 1} \right)\left( {\dfrac{1}{k} - p} \right).{a^{p + 1}}.{\left( {ax + b} \right)^{\dfrac{1}{k} - p - 1}}$ ( đpcm)
Vậy: ${y^{(n)}} = \dfrac{1}{k}\left( {\dfrac{1}{k} - 1} \right)...\left( {\dfrac{1}{k} - n + 1} \right).{a^n}.{\left( {ax + b} \right)^{\dfrac{1}{k} - n}}$