Giải Toán 11 trang 75 Tập 2 Cánh diều

Với Giải Toán 11 trang 75 Tập 2 trong Bài 3: Đạo hàm cấp hai Toán 11 Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh lớp 11 dễ dàng làm bài tập Toán 11 trang 75.

Giải Toán 11 trang 75 Tập 2 Cánh diều

Bài 1 trang 75 Toán 11 Tập 2: Tìm đạo hàm cấp hai của mỗi hàm số sau:

a)$y=\frac{1}{2x+3};$

              

b) y = log₃x;              

c) y = 2^x.

Lời giải:

a) Xét hàm số $y=\frac{1}{2x+3}$ xác định với mọi $x\ne -\frac{3}{2}$

Với $x\ne -\frac{3}{2}$ta có: 

$y^{\text{'}}=-\frac{{\left(2x+3\right)}^{\text{'}}}{{\left(2x+3\right)}^2}=-\frac{2}{{\left(2x+3\right)}^2}$

Suy ra $y^{\text{'}\text{'}}={\left[-\frac{2}{{\left(2x+3\right)}^2}\right]}^{\text{'}}=2\cdot \frac{{\left[{\left(2x+3\right)}^2\right]}^{\text{'}}}{{\left(2x+3\right)}^4}$

               $=2\cdot \frac{2\cdot {\left(2x+3\right)}^{\text{'}}\cdot \left(2x+3\right)}{{\left(2x+3\right)}^4}$

              $=2\cdot \frac{2\cdot 2\cdot \left(2x+3\right)}{{\left(2x+3\right)}^4}=\frac{8}{{\left(2x+3\right)}^3}.$

b) Xét hàm số y = log₃x xác định với mọi x > 0.

Với x > 0, ta có: $y^{\text{'}}={\left(lo{g}_{3}x\right)}^{\text{'}}=\frac{1}{x\ln 3}$

Suy ra $y^{\text{'}\text{'}}={\left(\frac{1}{x\ln 3}\right)}^{\text{'}}=-\frac{{\left(x\ln 3\right)}^{\text{'}}}{{\left(x\ln 3\right)}^2}=-\frac{\ln 3}{x^2{\ln }^{2}3}=\frac{-1}{x^2\ln 3}.$

c) Xét hàm số y = 2^x, ta có: y' = (2^x)' = 2^x.ln2

Suy ra y'' = (2^x.ln2)' = ln2.2^x.ln2 = 2^x.ln²2.

Bài 2 trang 75 Toán 11 Tập 2: Tính đạo hàm cấp hai của mỗi hàm số sau:

a) y = 3x² – 4x + 5 tại điểm x₀ = –2;

b) y = log₃(2x + 1) tại điểm x₀ = 3;

c) y = e^{4x + 3} tại điểm x₀ = 1;

d) $y=\sin \left(2x+\frac{\pi }{3}\right)$ tại điểm $x_0=\frac{\pi }{6};$

e) $y=\cos \left(3x-\frac{\pi }{6}\right)$ tại điểm x₀ = 0.

Lời giải:

a) Xét hàm số y = 3x² – 4x + 5, ta có:

y' = 6x – 4;

y'' = 6.

Do đó: y''(–2) = 6.

b) Xét hàm số y = log₃(2x + 1), ta có:

$y^{\text{'}}={\left[lo{g}_3\left(2x+1\right)\right]}^{\text{'}}=\frac{{\left(2x+1\right)}^{\text{'}}}{\left(2x+1\right)\ln 3}=\frac{2}{\left(2x+1\right)\ln 3};$

$y^{\text{'}\text{'}}={\left[\frac{2}{\left(2x+1\right)\ln 3}\right]}^{\text{'}}=\frac{-2\cdot {\left[\left(2x+1\right)\ln 3\right]}^{\text{'}}}{{\left[\left(2x+3\right)\ln 3\right]}^2}$$=\frac{-2\ln 3\cdot 2}{{\left(2x+3\right)}^2{\ln }^{2}3}=\frac{-4}{{\left(2x+3\right)}^2\ln 3}.$

Do đó:  $y^{\text{'}\text{'}}\left(3\right)=\frac{-4}{{\left(2\cdot 3+3\right)}^2\ln 3}=\frac{-4}{7^2\cdot \ln 3}=\frac{-4}{49\ln 3}$

c) Xét hàm số y = e^{4x + 3}, ta có:

y' = (e^{4x + 3})' = (4x + 3)'. e^{4x + 3} =  4e^{4x + 3};

y'' = (4e^{4x + 3})' = 4.(4x + 3)'.e^{4x + 3} = 16e^{4x + 3}.

Do đó: y''(1) = 16e^{4.1 + 3} = 16e⁷.

d) Xét hàm số $y=\sin \left(2x+\frac{\pi }{3}\right),$ta có:

$y^{\text{'}}={\left[\sin \left(2x+\frac{\pi }{3}\right)\right]}^{\text{'}}={\left(2x+\frac{\pi }{3}\right)}^{\text{'}}\cdot \cos \left(2x+\frac{\pi }{3}\right)=2\cos \left(2x+\frac{\pi }{3}\right);$

$y^{\text{'}\text{'}}={\left[2\cos \left(2x+\frac{\pi }{3}\right)\right]}^{\text{'}}=2\cdot {\left(2x+\frac{\pi }{3}\right)}^{\text{'}}\cdot \left[-\sin \left(2x+\frac{\pi }{3}\right)\right]=-4\sin \left(2x+\frac{\pi }{3}\right).$

 $y^{\text{'}\text{'}}\left(\frac{\pi }{6}\right)=-4\sin \left(2\cdot \frac{\pi }{6}+\frac{\pi }{3}\right)=-4\sin \frac{2\pi }{3}=-4\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}=-2\sqrt{3}.$

e) Xét hàm số $y=\cos \left(3x-\frac{\pi }{6}\right),$ ta có:

 $y^{\text{'}}=\left[\cos \left(3x-\frac{\pi }{6}\right)\right]={\left(3x-\frac{\pi }{6}\right)}^{\text{'}}\cdot \left[-\sin \left(3x-\frac{\pi }{6}\right)\right]=-3\sin \left(3x-\frac{\pi }{6}\right);$

$y^{\text{'}\text{'}}={\left[-3\sin \left(3x-\frac{\pi }{6}\right)\right]}^{\text{'}}=-3{\left(3x-\frac{\pi }{6}\right)}^{\text{'}}\cdot \cos \left(3x-\frac{\pi }{6}\right)=-9\cos \left(3x-\frac{\pi }{6}\right).$

Do đó:  $y^{\text{'}\text{'}}\left(0\right)=-9\cos \left(0-\frac{\pi }{6}\right)=-9\cos \left(-\frac{\pi }{6}\right)=-9\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}=\frac{-9\sqrt{3}}{2}.$

Bài 3 trang 75 Toán 11 Tập 2: Một vật rơi tự do theo phương thẳng đứng có phương trình chuyển động trong đó g là gia tốc rơi tự do, g ≈ 9,8 m/s².

a) Tính vận tốc tức thời của vật tại thời điểm t₀ = 2 (s).

b) Tính gia tốc tức thời của vật tại thời điểm t₀ = 2 (s).

Lời giải:

Xét hàm số $s\left(t\right)=\frac{1}{2}g{t}^2.$

a) Vận tốc tức thời của vật: v(t) = s'(t) = gt.

Tại thời điểm t₀ = 2 (s) có: v(2) ≈ 9,8 . 2 = 19,6 (m/s).

b) Gia tốc tức thời của vật: a(t) = v'(t) = g.

Tại thời điểm t₀ = 2 (s) có: a(2) ≈ 9,8 (m/s²).

Bài 4 trang 75 Toán 11 Tập 2: Một chất điểm chuyển động theo phương trình s(t) = t³ – 3t² + 8t + 1, trong đó t > 0, t tính bằng giây và s(t) tính bằng mét. Tính vận tốc tức thời, gia tốc tức thời của chất điểm:

a) Tại thời điểm t = 3 (s);

b) Tại thời điểm mà s(t) = 7 (m)

Lời giải:

Xét hàm số s(t) = t³ – 3t² + 8t + 1.

Suy ra v(t) = s'(t) = 3t² – 6t + 8;

          a(t) = v'(t) = 6t – 6.

a) Vận tốc tức thời tại thời điểm t = 3 (s) là v(3) = 3.3² – 6.3 + 8 = 17 (m/s).

Gia tốc tức thời tại thời điểm t = 3 (s) là a(3) = 6.3 – 6 = 12 (m/s²).

b) Tại thời điểm s(t) = 7 thì t³ – 3t² + 8t + 1 = 7

Do đó t³ – 3t² + 8t – 6 = 0.

Suy ra t = 1 (s)

Vận tốc tức thời tại thời điểm t = 1 (s) là v(1) = 3.1² – 6.1 + 8 = 5 (m/s).

Gia tốc tức thời tại thời điểm t = 1 (s) là a(1) = 6.1 – 6 = 0 (m/s²).

Bài 5 trang 75 Toán 11 Tập 2: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang trên mặt phẳng không ma sát như Hình 7, có phương trình chuyển động x(t) = 4sint, trong đó t tính bằng giây và x(t)  tính bằng centimet.

a) Tìm phương trình theo thời gian của vận tốc tức thời và gia tốc tức thời của con lắc.

b) Tính vận tốc tức thời và gia tốc tức thời của con lắc tại thời điểm $t=\frac{2\pi }{3}$(s). Tại thời điểm đó, con lắc đi theo chiều dương hay chiều âm của trục Ox?

Lời giải:

a) Phương trình vận tốc tức thời của con lắc là:

v(t) = x'(t) = (4sint)' = 4cost.

Phương trình gia tốc tức thời của con lắc là:

a(t) = v'(t) = (4cost)' = 4(–sint) = –4sint.

b) Vận tốc tức thời của con lắc tại  $t=\frac{2\pi }{3}$(s) là:

$v\left(\frac{2\pi }{3}\right)=4cos\frac{2\pi }{3}=4\cdot \left(-\frac{1}{2}\right)=-2 (m/s).$

Gia tốc tức thời của con lắc tại $t=\frac{2\pi }{3}$(s)là:

$a\left(\frac{2\pi }{3}\right)=–4sin\frac{2\pi }{3}=-4\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}=-2\sqrt{3}$(m/s²).

Do vận tốc tức thời tại thời điểm $t=\frac{2\pi }{3}$(s) mang giá trị âm nên con lắc lúc này đang di chuyển theo chiều âm của trục Ox.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 3: Đạo hàm cấp hai hay khác:

• Giải Toán 11 trang 73

Xem thêm lời giải bài tập Toán lớp 11 Cánh diều hay, chi tiết khác:

• Toán 11 Bài 1: Định nghĩa đạo hàm. Ý nghĩa hình học của đạo hàm

• Toán 11 Bài 2: Các quy tắc tính đạo hàm

• Toán 11 Bài tập cuối chương 7

• Toán 11 Bài 1: Hai đường thẳng vuông góc

• Toán 11 Bài 2: Đường thẳng vuông góc với mặt phẳng

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 11 hay khác:

• Giải sgk Toán 11 Cánh diều
• Giải Chuyên đề học tập Toán 11 Cánh diều
• Giải SBT Toán 11 Cánh diều
• Giải lớp 11 Cánh diều (các môn học)
• Giải lớp 11 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 11 Chân trời sáng tạo (các môn học)

---