Math Problem Statement

Найти производную второго порядка от функции, заданной параметрически.

Исходные данные:

{x=2sinty=−3cost{x=2sin⁡ty=−3cos⁡t

y′′xx=yxx″=

34cos3(t)​

Solution

Давайте найдём производную второго порядка для функции, заданной параметрически, x=2sintx = 2\sin t и y=3costy = -3\cos t.

Шаг 1. Найти производные x(t)x'(t) и y(t)y'(t)

x=2sint    x(t)=2costx = 2\sin t \implies x'(t) = 2\cos t y=3cost    y(t)=3sinty = -3\cos t \implies y'(t) = 3\sin t

Шаг 2. Найти dydx\frac{dy}{dx}

По правилу: dydx=y(t)x(t)=3sint2cost=32tant\frac{dy}{dx} = \frac{y'(t)}{x'(t)} = \frac{3\sin t}{2\cos t} = \frac{3}{2}\tan t

Шаг 3. Найти d2ydx2\frac{d^2y}{dx^2}

Первая производная dydx=32tant\frac{dy}{dx} = \frac{3}{2}\tan t. Чтобы найти вторую производную d2ydx2\frac{d^2y}{dx^2}, используем формулу: d2ydx2=ddt(dydx)÷x(t)\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{d}{dt}\left(\frac{dy}{dx}\right) \div x'(t)

Найдём производную ddt(32tant)\frac{d}{dt} \left( \frac{3}{2} \tan t \right):

ddt(32tant)=32sec2t\frac{d}{dt}\left(\frac{3}{2}\tan t\right) = \frac{3}{2} \cdot \sec^2 t

Разделим на x(t)x'(t):

d2ydx2=32sec2t2cost=34sec2tcost=341cos3t=34cos3t\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{\frac{3}{2}\sec^2 t}{2\cos t} = \frac{3}{4} \frac{\sec^2 t}{\cos t} = \frac{3}{4} \frac{1}{\cos^3 t} = \frac{3}{4\cos^3 t}

Ответ:

d2ydx2=34cos3t\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{3}{4\cos^3 t}


Если у вас есть вопросы или вы хотите подробное объяснение, дайте знать!

Вопросы для размышления:

  1. Как интерпретировать вторую производную для параметрически заданной функции?
  2. Как найти третью производную параметрически заданной функции?
  3. Что происходит с производной, если cost=0\cos t = 0?
  4. Как найти точку перегиба в данном параметрическом уравнении?
  5. Какие ещё способы есть для нахождения производных у параметрических функций?

Совет: Для проверки производной удобно подставить конкретные значения параметра tt и убедиться, что результат согласуется с геометрической интерпретацией.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Calculus
Parametric Equations
Derivatives

Formulas

dy/dx = (dy/dt) / (dx/dt)
d²y/dx² = (d/dt(dy/dx)) / (dx/dt)

Theorems

Chain Rule
Trigonometric Derivatives

Suitable Grade Level

Grades 11-12