Trong chương trình Giải tích lớp 11, đạo hàm cấp hai không chỉ là một phép toán mở rộng mà còn mang ý nghĩa vật lý (gia tốc) và ý nghĩa hình học (xét tính lồi, lõm của đồ thị). Bài 5 trang 51 SGK Toán 11 Tập 2 (Chân trời sáng tạo) yêu cầu học sinh thực hiện tính đạo hàm liên tiếp hai lần cho một hàm phân thức và xác định giá trị cụ thể tại một điểm. Đây là dạng bài tập nền tảng giúp các em rèn luyện tính kiên trì và chính xác trong biến đổi đại số.
Hàm số $y=\frac{1}{x+1}$ có đạo hàm cấp hai tại x = 1 là
A. $y''(1)=\frac{1}{2}$
B. $y''(1)=-\frac{1}{4}$
C. $y''(1)=4$
D. $y''(1)=\frac{1}{4}$
Để tìm đạo hàm cấp hai của hàm số tại một điểm, chúng ta thực hiện theo quy trình 3 bước sau:
Bước 1: Tìm đạo hàm cấp một $y'$: Sử dụng công thức đạo hàm hàm hợp hoặc công thức đặc biệt: $\left( \frac{1}{u} \right)' = -\frac{u'}{u^2}$.
Bước 2: Tìm đạo hàm cấp hai $y''$: Tiếp tục lấy đạo hàm của biểu thức $y'$ vừa tìm được. Lưu ý sử dụng quy tắc $\left( \frac{1}{u^n} \right)' = -\frac{n \cdot u^{n-1} \cdot u'}{u^{2n}}$.
Bước 3: Thay giá trị $x = 1$ vào $y''$: Tính toán cẩn thận để tìm kết quả cuối cùng.
* Đáp án: D.
Ta có: $y'=\left (\frac{1}{x+1} \right )'$ $=-\frac{1}{(x+1)^2}$
$y''=\left (-\frac{1}{(x+1)^2} \right )'$ $=\frac{2}{(x+1)^3}$
Khi đó: $y''(1)=\frac{2}{(1+1)^3}$ $=\frac{2}{8}=\frac{1}{4}$
Khi thực hiện giải Bài 5 trang 51, học sinh thường mắc các lỗi sau:
Sai dấu: Hãy cẩn thận với dấu "trừ" ở đạo hàm cấp một. Khi đạo hàm lần hai, dấu trừ này kết hợp với dấu trừ của công thức mới sẽ tạo thành dấu cộng.
Rút gọn biểu thức: Nên rút gọn biểu thức đạo hàm cấp hai về dạng đơn giản nhất (triệt tiêu $(x+1)$) trước khi thay số để tránh tính toán lũy thừa quá lớn.
Công thức tổng quát: Bạn có thể nhớ công thức đạo hàm cấp $n$ của hàm số này để giải nhanh: $y^{(n)} = \frac{(-1)^n \cdot n!}{(x+1)^{n+1}}$. Với $n=2$, ta có ngay $y'' = \frac{(-1)^2 \cdot 2!}{(x+1)^{2+1}} = \frac{2}{(x+1)^3}$.
• 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...