15.单选题 {}x=3e^-ty=2e^t
A. $-\frac{4}{9}e^{t}$
B. $\frac{4}{9}e^{3t}$
C. $e^{2t}$
D. $-\frac{4}{9}e^{3t}$
题目解答
答案
解析
本题考查参数方程求二阶导数的知识点。解题思路是先根据参数方程求导公式求出一阶导数$\frac{dy}{dx}$,再对一阶导数关于$x$求导得到二阶导数$\frac{d^{2}y}{dx^{2}}$。
步骤一:求$\frac{dx}{dt}$和$\frac{dy}{dt}$
已知$x = 3e^{-t}$,对$x$关于$t$求导,根据求导公式$(e^{ax})^\prime = ae^{ax}$可得:
$\frac{dx}{dt}=(3e^{-t})^\prime=3\times(-1)e^{-t}=-3e^{-t}$
已知$y = 2e^{t}$,对$y$关于$t$求导,根据求导公式$(e^{ax})^\prime = ae^{ax}$可得:
$\frac{dy}{dt}=(2e^{t})^\prime=2e^{t}$
步骤二:求一阶导数$\frac{dy}{dx}$
根据参数方程求导公式$\frac{dy}{dx}=\frac{\frac{dy}{dt}}{\frac{dx}{dt}}$,将$\frac{dx}{dt}=-3e^{-t}$和$\frac{dy}{dt}=2e^{t}$代入可得:
$\frac{dy}{dx}=\frac{2e^{t}}{-3e^{-t}}=-\frac{2}{3}e^{2t}$
步骤三:求二阶导数$\frac{d^{2}y}{dx^{2}}$
根据二阶导数公式$\frac{d^{2}y}{dx^{2}}=\frac{d}{dx}(\frac{dy}{dx})=\frac{\frac{d}{dt}(\frac{dy}{dx})}{\frac{dx}{dt}}$,先对$\frac{dy}{dx}=-\frac{2}{3}e^{2t}$关于$t$求导:
$\frac{d}{dt}(\frac{dy}{dx})=(-\frac{2}{3}e^{2t})^\prime=-\frac{2}{3}\times2e^{2t}=-\frac{4}{3}e^{2t}$
再将$\frac{d}{dt}(\frac{dy}{dx})=-\frac{4}{3}e^{2t}$和$\frac{dx}{dt}=-3e^{-t}$代入二阶导数公式可得:
$\frac{d^{2}y}{dx^{2}}=\frac{-\frac{4}{3}e^{2t}}{-3e^{-t}}=\frac{4}{9}e^{3t}$