Trong giải tích, đạo hàm cấp hai ($y''$) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính lồi lõm của đồ thị hàm số và giải quyết các bài toán vật lý về gia tốc. Bài 10 trang 51 SGK Toán 11 Tập 2 (Chân trời sáng tạo) cung cấp các ví dụ điển hình về việc lấy đạo hàm hai lần. Việc thành thạo kỹ năng này sẽ giúp học sinh xử lý tốt các bài toán khảo sát hàm số lớp 12 sau này.
Tính đạo hàm cấp hai của các hàm số sau:
a) y = x3 – 4x2 + 2x – 3;
b) y = x2ex.
Để tìm đạo hàm cấp hai, chúng ta thực hiện theo nguyên tắc: Đạo hàm cấp hai là đạo hàm của đạo hàm cấp một.
Đối với câu a: Sử dụng quy tắc đạo hàm hàm đa thức $(x^n)' = n \cdot x^{n-1}$. Lấy đạo hàm lần lượt cho đến khi đạt cấp hai.
Đối với câu b: Sử dụng quy tắc đạo hàm của một tích $(u \cdot v)' = u'v + uv'$. Lưu ý rằng sau khi tính $y'$, ta thường đặt nhân tử chung trước khi tiếp tục đạo hàm lần hai để biểu thức gọn gàng hơn.
a) y = x3 – 4x2 + 2x – 3
y' = (x3 – 4x2 + 2x – 3)' = 3x2 – 8x + 2.
y" = (3x2 – 8x + 2)' = 6x – 8.
Vậy y" = 6x – 8.
b) y = x2ex
y' = (x2ex)' = (x2)'×ex + x2(ex)' = 2xex + x2ex = (2x + x2)ex.
y" = [(2x + x2)ex]' = (2x + x2)'ex + (2x + x2)(ex)'
= (2x + 2)ex + (2x + x2)ex = (x2 + 4x + 2)ex.
Vậy y" = (x2 + 4x + 2)ex.
Khi thực hiện giải Bài 10 trang 51, học sinh cần chú ý:
Hàm số $e^x$: Đặc điểm của $e^x$ là đạo hàm luôn bằng chính nó. Điều này khiến đạo hàm cấp cao của các hàm có chứa $e^x$ thường có cấu trúc lặp lại và dễ rút gọn.
Rút gọn biểu thức: Ở câu b, nếu không đặt nhân tử chung sau bước $y'$, việc tính $y''$ sẽ trở nên cồng kềnh và dễ sai sót dấu.
Ứng dụng: Hãy nhớ rằng nếu $y$ là phương trình quãng đường, thì $y'$ là vận tốc và $y''$ chính là gia tốc của chuyển động.
• Xem thêm:
Bài 2 trang 51 Toán 11 tập 2 Chân trời sáng tạo: Hàm số y = −x2 + x + 7 có đạo hàm tại x = 1 bằng...
Bài 4 trang 51 Toán 11 tập 2 Chân trời sáng tạo: Hàm số y = (x + 3)/(x + 2) có đạo hàm là...