Tính đạo hàm cấp hai của các hàm số sau:
a) \(y = xe^{2x}\)
b) \(y = \ln(2x + 3)\)
Phân tích bài toán
Tóm tắt đề bài
Cho hai hàm số \(y = xe^{2x}\) và \(y = \ln(2x+3)\). Cần tính đạo hàm cấp hai \(y''\) của mỗi hàm.
Kiến thức cần dùng
Đạo hàm cấp hai là đạo hàm của đạo hàm cấp một, tức là \(y'' = (y')'\). Công thức cần dùng: đạo hàm tích \((uv)' = u'v + uv'\); đạo hàm hàm hợp \((e^{u})' = u' e^{u}\); đạo hàm logarit tự nhiên \((\ln u)' = \frac{u'}{u}\); đạo hàm thương \(\left(\frac{u}{v}\right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2}\).
Phương pháp giải
Chỉ có một cách: tính \(y'\) trước, sau đó lấy đạo hàm tiếp của \(y'\) để được \(y''\). Câu a dùng quy tắc tích khi tính \(y'\), rồi dùng lại quy tắc tích khi tính \(y''\). Câu b dùng đạo hàm logarit để tìm \(y'\), sau đó dùng quy tắc thương để tính \(y''\).
Ứng dụng thực tế
Trong vật lý, nếu \(s(t)\) là quãng đường theo thời gian thì \(s'(t)\) là vận tốc và \(s''(t)\) là gia tốc — đạo hàm cấp hai xuất hiện tự nhiên khi em phân tích chuyển động của một chiếc xe.
Gợi ý (0/3)
Gợi ý 1:
Đạo hàm cấp hai tính theo hai bước: tính \(y'\) trước, rồi lấy đạo hàm của \(y'\) một lần nữa. Em không bỏ qua bước trung gian này được.
Gợi ý 2:
Câu a: khi tính \(y' = (xe^{2x})'\), áp dụng quy tắc tích với \(u = x\) và \(v = e^{2x}\). Nhớ rằng \((e^{2x})' = 2e^{2x}\). Sau khi có \(y' = e^{2x} + 2xe^{2x}\), lấy đạo hàm tiếp của từng hạng tử này.
Gợi ý 3:
Câu b: \(y' = \frac{2}{2x+3}\) là một phân thức dạng \(\frac{u}{v}\). Dùng quy tắc thương để tính \(y'' = \left(\frac{2}{2x+3}\right)'\), lưu ý tử số 2 là hằng số nên đạo hàm của nó bằng 0.