高阶导数

数 学



单选题 (共 6 题 ),每题只有一个选项正确
设函数 $f(x)=x^4+\left|x^3\right|$, 则使 $f^{(n)}(0)$ 存在的最高阶数 $n=(\quad)$.
$\text{A.}$ 1 ; $\text{B.}$ 2 ; $\text{C.}$ 3 ; $\text{D.}$ 4.

已知 $y=\ln (1-x)$, 则 $\frac{d^n y}{d x^n}=(\quad)$.
$\text{A.}$ $(-1)^{n-1} \frac{(n-1)!}{(1-x)^n}$ $\text{B.}$ $-\frac{(n-1)!}{(1-x)^n}$ $\text{C.}$ $(-1)^{n-1} \frac{1}{(1-x)^n}$ $\text{D.}$ $-\frac{1}{(1-x)^n}$

若 $f(x)=-f(-x)$ ,在 $(0,+\infty)$ 内 $f^{\prime}(x)>0, f^{\prime \prime}(x)>0$ ,则 $f(x)$ 在 $(-\infty, 0)$ 内().
$\text{A.}$ $f^{\prime}(x) < 0, f^{\prime \prime}(x) < 0$ ; $\text{B.}$ $f^{\prime}(x) < 0, f^{\prime \prime}(x)>0$ ; $\text{C.}$ $f^{\prime}(x)>0, f^{\prime \prime}(x) < 0$ , $\text{D.}$ $f^{\prime}(x)>0, f^{\prime \prime}(x)>0$,

已知 $f(x)$ 具有任意阶导数,且 $f^{\prime}(x)=[f(x)]^2$ ,则当 $n$ 为大于 2 的正整数时, $f(x)$ 的 $n$ 阶导数 $f^{(n)}(x)= $
$\text{A.}$ $n[f(x)]^{n+1}$ $\text{B.}$ $n![f(x)]^{2 n}$ $\text{C.}$ $n[f(x)]^{2 x}$ $\text{D.}$ $n![f(x)]^{n+1}$

若 $f(x)=2^x$ ,则 $\lim _{n \rightarrow \infty} \frac{\ln [f(1) f(2) \cdots f(n)]}{n^2}=$
$\text{A.}$ $\ln 2$ ; $\text{B.}$ $\frac{\ln 2}{2}$ ; $\text{C.}$ 1 ; $\text{D.}$ -1 .

设 $f(x)=\cos ^2 x$ ,则 $f^{(2026)}\left(\frac{\pi}{4}\right)=$
$\text{A.}$ $2^{2025}$ $\text{B.}$ 0 $\text{C.}$ $-2^{2025}$ $\text{D.}$ $-2^{2026}$

填空题 (共 9 题 ),请把答案直接填写在答题纸上
设 $y=\ln \left(x+\sqrt{1+x^2}\right)$ ,则 $\frac{\mathrm{d}^2 y}{\mathrm{~d} x^2}=$

设 $\left\{\begin{array}{l}x=t e^{-t} \\ y=e^{-t}\end{array}\right.$ ,则 $\left.\frac{d^2 y}{d x^2}\right|_{t=e}=$

设函数 $y=y(x)$ 由 $x^2+x y+y^3=1$ 确定,则 $y^{\prime \prime}(1)=$

已知函数 $y=x(x-1)^2(x+2)^3$ ,则 $y^{(6)}=; y^{(7)}=$

若函数 $y=\frac{x^n}{x-1}$ ,则 $y^{(n)}=$

已知 $y=\sin x$ ,则 $\frac{d y^3}{d x^3}=$

设 $f(x)=x^{12} \mathrm{e}^{-3 x^2}$ ,则 $f^{(2012)}(0)=$ $\_\_\_\_$ (答案中用阶乘数"$k$ !"表示)

设 $f(x)=\mathrm{e}^x \sin x$ ,则 $f^{(7)}(x)=$

若 $f(x)=\mathrm{e}^{2012 x} x(x+1)(x+2) \cdots(x+2012)$ ,则 $f^{\prime}(0)=$

解答题 (共 15 题 ),解答过程应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤
求 $y=x^2 \sin 2 x$, 求 $y^{(50)}$.

求正弦函数 $y=\sin (a x+b)$ 与余弦函数 $y=\cos (a x+b)$ 的 $n$ 阶导数.

求函数 $\ln (a x+b)$ 的 $n$ 阶导数

试从 $\frac{d x}{d y}=\frac{1}{y^{\prime}}$ 导出:
(1)$\frac{d^2 x}{d y^2}=-\frac{y^{\prime \prime}}{\left(y^{\prime}\right)^3}$ ;
(2)$\frac{d^3 x}{d y^3}=\frac{3\left(y^{\prime \prime}\right)^2-y^{\prime} y^{\prime \prime \prime}}{\left(y^{\prime}\right)^5}$ .

$ y=(x-2)^{50}(x+1)^{20}(2 x+3)^{30}$ ,求 $y^{(100)}$ .

设 $y=x^{50}(3 x+1)^{30}(2 x-1)^{20}$ ,求 $y^{(100)}$ .

设 $y=\sin 2 x \cos 3 x \cos 4 x$ ,求 $y^{(n)}$ .

设 $0 < a < 1$ ,比较 $\cos (\sqrt{2} \cdot a)$ 与 $\sqrt{1+a^4}-a^2$ 的大小.

已知 $f(x)$ 是定义在 $[a,+\infty)$ 上具有任意阶导数的函数,且 $f(a)=0, \lim _{x \rightarrow+\infty} f(x)=0$ ,证明:对于任意正整数 $k$ ,存在 $x_k \in[a,+\infty)$ ,使得 $f^{(k)}\left(x_k\right)=0$ .

设 $y=y(x)$ 由方程 $e^y \sin x-y+1=0$ 确定,求 $y^{\prime \prime}(0)$ 。

设 $\left\{\begin{array}{l}x=\ln \sqrt{1+t^2} \\ y=\arctan t\end{array}\right.$ 确定函数 $y=y(x)$, 求 $\frac{d^2 y}{d x^2}$

求由参数方程

$$
\left\{\begin{array}{l}
x=f^{\prime}(t) \\
y=t f^{\prime}(t)-f(t)
\end{array}\right.
$$

(设 $f^{\prime \prime}(t)$ 存在且不为 0 )所确定的函数的一阶导数 $\frac{d y}{d x}$ 与二阶导数 $\frac{d^2 y}{d x^2}$ ;

设 $y=\ln \sqrt{\frac{1-x}{1+x^2}}$ ,则 $\left.y^{\prime \prime}\right|_{x=0}=$

函数 $f(x)=x^2 2^x$ 在 $x=0$ 处的 $n$ 阶导数 $f^{(n)}(0)=$

设 $x=f(y)$ 是函数 $y=x+\ln x$ 的反函数,求 $\frac{\mathrm{d}^2 f}{\mathrm{~d} y^2}$

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