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二阶导数

二阶导数是阶导数一阶导数的导数。从原理上看,阶导数它表示一阶导数的阶导数变化率;从图形上看,它反映的阶导数是函数图像的凹凸性。

中文名:二阶导数

外文名:second derivative

含 义:一阶导数的阶导数导数

几何意义1:切线斜率变化的速度

几何意义2:函数的凹凸性

应 用:判断函数凹凸性

定义

以导数定义法定义:如果函数的导数在处可导,则称的阶导数导数为函数在点处的二阶导数,记为。阶导数

以极限定义法定义:函数在xo处的阶导数二阶导数是导函数在xo处的导数,即

物理意义

以物理运动为例,阶导数我们知道,阶导数变速直线运动的阶导数速度是位置函数对时间的导数,即

这种导数的阶导数导数或称为对的二阶导数,记作

所以,阶导数直线运动的阶导数加速度就是位置函数对时间的二阶导数。

几何意义

切线斜率变化率

据导数的阶导数几何意义,二阶导数按极限形式

可直接理解为曲线的切线斜率的变化率,也就是切线斜率的平均变化率。[1]

凹率

凹率可以认为是二阶导数的几何本质。

据曲线的凹凸性,时,曲线在a点上凹;时,曲线在a点下凹。

如果规定曲线在a点上凹为正,下凹为负(以下均如此设定),则凹向的正负就与的正负一致,的正负就表示曲线在a点上凹的正负。[2]

抛物线的凹率与焦准距

对于抛物线

其导函数为:

则二阶导数为,称2a为整个抛物线的凹率。

抛物线经平移可得原点为顶点的标准抛物线,参数a不变,标准抛物线方程,其中p为焦准距,定义焦准距为焦点与准线的纵坐标差,则抛物线的焦准距。

例题

设,求和。

解:用导数定义求解:

参考资料

1.也谈二阶导数的应用·中国知网

2.二阶导数的几何意义·中国知网