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二階導數

鎖定
二階導數是一階導數的導數。從原理上看,它表示一階導數的變化率;從圖形上看,它反映的是函數圖像的凹凸性。 [1] 
中文名
二階導數 [2] 
外文名
second derivative [2] 
含    義
一階導數的導數
幾何意義1
切線斜率變化的速度 [1] 
幾何意義2
函數的凹凸性 [1] 
應    用
判斷函數凹凸性 [1] 

二階導數定義

以導數定義法定義:如果函數
的導數
處可導,則稱
的導數為函數
在點
處的二階導數,記為
[3] 
以極限定義法定義:函數
處的二階導數
是導函數
處的導數,即 [4] 
[4] 

二階導數物理意義

以物理運動為例,我們知道,變速直線運動的速度
是位置函數
對時間
的導數,即 [5] 
[5] 
這種導數的導數
稱為
的二階導數,記作 [5] 
[5] 
所以,直線運動的加速度就是位置函數
對時間
的二階導數。 [5] 

二階導數幾何意義

切線斜率變化率
據導數的幾何意義,二階導數按極限形式 [4] 
[8]  [4] 
可直接理解為曲線的切線斜率的變化率,也就是切線斜率的平均變化率 [4] 
凹率
f(x)在 點 x=x0處的二階導數f''(x0)為f(x)在 點M(x0,f(x0))處的凹率,同時也是曲線f(x)在點M(x0,f(x0))處的二 次切線的凹率。 [7] 
凹率可以認為是二階導數的幾何本質。 [4] 
據曲線的凹凸性,
時,曲線在a點上凹;
時,曲線在a點下凹。 [4] 
如果規定曲線在a點上凹為正,下凹為負(以下均如此設定),則凹向的正負就與
的正負一致,
的正負就表示曲線在a點上凹的正負。 [4] 
拋物線的凹率與焦準距
對於拋物線 [4] 
[4] 
其導函數為: [4] 
[4] 
則二階導數為
,稱2a為整個拋物線的凹率。 [4] 
拋物線經平移可得原點為頂點的標準拋物線,參數a不變,標準拋物線方程
,其中p為焦準距,定義焦準距為焦點與準線的縱座標差,則拋物線的焦準距
[4] 

二階導數例題

,求
[6] 
解:用導數定義求解: [6] 
參考資料