题目
函数y=cosx,则y(n)=( )A. cos (x+(1)/(2)π)B. cos(2x+(nπ)/(2))C. cos (x+(nπ)/(2))D. sin(x+(nπ)/(2))
函数y=cosx,则y(n)=( )
A. cos (x+$\frac{1}{2}$π)
B. cos(2x+$\frac{nπ}{2}$)
C. cos (x+$\frac{nπ}{2}$)
D. sin(x+$\frac{nπ}{2}$)
题目解答
答案
C. cos (x+$\frac{nπ}{2}$)
解析
考查要点:本题主要考查三角函数的高阶导数规律,特别是余弦函数的导数与其相位变化的关系。
解题核心思路:
余弦函数的导数遵循周期性变化规律,每求一次导数,相当于对原函数的相位进行调整。关键点在于发现每次求导后,相位增加$\frac{\pi}{2}$,从而推导出n阶导数的通式。
破题关键:
- 导数的周期性:余弦函数每四阶导数为一个周期,依次得到$-\sin x$、$-\cos x$、$\sin x$、$\cos x$。
- 相位变化规律:每次求导对应相位增加$\frac{\pi}{2}$,因此n阶导数的相位为$\frac{n\pi}{2}$。
导数的逐次计算与规律总结
-
一阶导数:
$y' = -\sin x = \cos\left(x + \frac{\pi}{2}\right)$
此时相位增加$\frac{\pi}{2}$。 -
二阶导数:
$y'' = -\cos x = \cos\left(x + \pi\right)$
相位增加$\frac{\pi}{2} \times 2 = \pi$。 -
三阶导数:
$y''' = \sin x = \cos\left(x + \frac{3\pi}{2}\right)$
相位增加$\frac{\pi}{2} \times 3 = \frac{3\pi}{2}$。 -
四阶导数:
$y'''' = \cos x = \cos\left(x + 2\pi\right)$
相位增加$\frac{\pi}{2} \times 4 = 2\pi$,回到原函数。
规律总结:
每求一次导数,相位增加$\frac{\pi}{2}$,因此n阶导数为:
$y^{(n)} = \cos\left(x + \frac{n\pi}{2}\right)$