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2.3 高阶导数 ​

概念 ​

若函数 的导数 在 处可导,则称其导数 为 的二阶导数,记作

同理,函数 的 阶导数为 记作

运算法则 ​

反函数的高阶导数 ​

例 1

已知 是 的反函数,,试用 ,, 表示 , .

解 由反函数求导公式知

所以

莱布尼茨公式 ​

如果函数 与 在点 处具有 阶导数,考虑乘积 的 阶导数:

由

得出

由数学归纳法

即

上式称为莱布尼茨公式。

例题 ​

例 2

设 ,求 。

NOTE

最自然的想法可能是使用莱布尼兹公式:

但是化到这里就化不动了。此法不可行,会扣分。

导几次之后找规律:

归纳得 。

下面使用数学归纳法证明。

显然, 是该式成立。

现假设 时该式成立,证明 时该式也成立。

则 时该式也成立。总上,对于任意的 均有

NOTE

另外,这里提供一种超纲的解法,使用欧拉公式 。

由 ,构造

所以 是 的虚部。因此,只需求 ,则 就是其虚部。

又有

易得其虚部为 ,此即 。

例 3

求 的 阶导数。

因此推测:

下面使用数学归纳法证明。

首先, 时有

故 满足该式子。

下面证明当 满足该式时, 也满足该式。则有

下面考虑 :

证毕。