Bài 5 trang 43 Sách bài tập Toán 11 - Chân trời sáng tạo tập 2 là một bài tập quan trọng trong chương trình học. Bài tập này yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức về đạo hàm để giải quyết các bài toán thực tế.
Giaitoan.edu.vn xin giới thiệu lời giải chi tiết, dễ hiểu bài 5 trang 43 Sách bài tập Toán 11 - Chân trời sáng tạo tập 2, giúp các em học sinh nắm vững kiến thức và tự tin làm bài tập.
Tính đạo hàm cấp hai của các hàm số sau:
Đề bài
Tính đạo hàm cấp hai của các hàm số sau:
a) \(y = x\sin 2x\);
b) \(y = {\cos ^2}x\);
c) \(y = {x^4} - 3{x^3} + {x^2} - 1\).
Phương pháp giải - Xem chi tiết
+ Sử dụng kiến thức về đạo hàm cấp hai của hàm số: Cho hàm số \(y = f\left( x \right)\) có đạo hàm tại mọi \(x \in \left( {a;b} \right)\) thì ta có hàm số \(y' = f'\left( x \right)\) xác định trên \(\left( {a;b} \right)\). Nếu hàm số \(y' = f'\left( x \right)\) lại có đạo hàm tại x thì ta gọi đạo hàm của \(y'\) là đạo hàm cấp hai của hàm số \(y = f\left( x \right)\) tại x và kí hiệu là \(y''\) hoặc \(f''\left( x \right)\).
+ Sử dụng một số quy tắc tính đạo hàm:
a) \(\left( {uv} \right)' = u'v + uv'\), \(\left( {\sin u\left( x \right)} \right)' = \left( {u\left( x \right)} \right)'\cos u\left( x \right)\), \(x' = 1\), \(\left( {u + v} \right)' = u' + v'\), \(\left( {\cos u\left( x \right)} \right)' = - \left( {u\left( x \right)} \right)'\sin u\left( x \right)\)
b) \(\left\{ {{{\left[ {u\left( x \right)} \right]}^\alpha }} \right\}' = \alpha {\left[ {u\left( x \right)} \right]^{\alpha - 1}}\left[ {u\left( x \right)} \right]';\left( {\cos x} \right)' = - \sin x\), \(\left( {\sin u\left( x \right)} \right)' = \left( {u\left( x \right)} \right)'\cos u\left( x \right)\)
c) \(\left( {u \pm v} \right)' = u' \pm v'\), \(\left( {{x^\alpha }} \right)' = \alpha .{x^{\alpha - 1}}\left( {x > 0} \right)\)
Lời giải chi tiết
a) \(y' \) \( = \left( {x\sin 2x} \right)' \) \( = x'\sin 2x + x\left( {\sin 2x} \right)' \) \( = \sin 2x + 2x\cos 2x\)
\( \Rightarrow y'' \) \( = \left( {\sin 2x + 2x\cos 2x} \right)' \) \( = 2\cos 2x + 2x'\cos 2x + 2x\left( {\cos 2x} \right)'\)
\( \) \( = 2\cos 2x + 2\cos 2x - 4x\sin 2x \) \( = 4\cos 2x - 4x\sin 2x\)
b) \(y' \) \( = \left( {{{\cos }^2}x} \right)' \) \( = 2\left( {\cos x} \right)'\cos x \) \( = - 2\cos x\sin x \) \( = - \sin 2x\)
\( \Rightarrow y'' \) \( = \left( { - \sin 2x} \right)' \) \( = - 2\cos 2x\)
c) \(y' \) \( = \left( {{x^4} - 3{x^3} + {x^2} - 1} \right)' \) \( = 4{x^3} - 9{x^2} + 2x\)\( \Rightarrow y'' \) \( = \left( {4{x^3} - 9{x^2} + 2x} \right)' \) \( = 12{x^2} - 18x + 2\)
Bài 5 trang 43 Sách bài tập Toán 11 - Chân trời sáng tạo tập 2 thuộc chương trình học về đạo hàm của hàm số. Bài tập này tập trung vào việc tính đạo hàm của các hàm số lượng giác và hàm hợp. Việc nắm vững kiến thức về đạo hàm là nền tảng quan trọng để giải quyết các bài toán liên quan đến tối ưu hóa, tìm cực trị và nghiên cứu sự biến thiên của hàm số.
Bài 5 trang 43 bao gồm một số câu hỏi nhỏ, yêu cầu học sinh:
Để giúp học sinh hiểu rõ hơn về cách giải bài tập này, chúng ta sẽ đi vào phân tích từng câu hỏi cụ thể:
Để tính đạo hàm của hàm số y = sin(2x + 1), ta sử dụng quy tắc đạo hàm của hàm hợp: (u(v(x)))' = u'(v(x)) * v'(x).
Trong trường hợp này, u(v) = sin(v) và v(x) = 2x + 1.
Ta có: u'(v) = cos(v) và v'(x) = 2.
Vậy, y' = cos(2x + 1) * 2 = 2cos(2x + 1).
Tương tự như câu a, ta sử dụng quy tắc đạo hàm của hàm hợp.
Trong trường hợp này, u(v) = cos(v) và v(x) = x^2.
Ta có: u'(v) = -sin(v) và v'(x) = 2x.
Vậy, y' = -sin(x^2) * 2x = -2xsin(x^2).
Áp dụng quy tắc đạo hàm của hàm hợp, ta có:
u(v) = tan(v) và v(x) = 3x - 2.
u'(v) = 1/cos^2(v) và v'(x) = 3.
Vậy, y' = (1/cos^2(3x - 2)) * 3 = 3/(cos^2(3x - 2)).
Ngoài việc tính đạo hàm của các hàm số lượng giác cơ bản, học sinh cần nắm vững các công thức đạo hàm của các hàm số khác như hàm mũ, hàm logarit và các hàm số phức tạp hơn. Việc luyện tập thường xuyên với các bài tập đa dạng sẽ giúp học sinh củng cố kiến thức và nâng cao kỹ năng giải toán.
Đạo hàm có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, bao gồm:
Bài 5 trang 43 Sách bài tập Toán 11 - Chân trời sáng tạo tập 2 là một bài tập quan trọng giúp học sinh rèn luyện kỹ năng tính đạo hàm và áp dụng các công thức đạo hàm vào giải quyết các bài toán thực tế. Hy vọng với lời giải chi tiết và những kiến thức mở rộng trên, các em học sinh sẽ học tập hiệu quả và đạt kết quả tốt trong môn Toán.
