题目
一、选择题(共6道小题,每小题3分,满分18分)-|||-3.设 =(sin )^2x, 则 ^(n+1)=() .-|||-(A) sin (2x+dfrac (npi )(2)) (B) ^nsin (2x+dfrac (npi )(2))-|||-(C) ^n+1sin (2x+dfrac (npi )(2))-|||-(D) ^nsin (x+dfrac (npi )(2))

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查三角函数的高阶导数求解,特别是利用导数的周期性规律进行推广。
解题核心思路:
- 化简原函数:利用二倍角公式将$y = \sin^2 x$转化为$\sin 2x$的表达式,简化求导过程。
- 求导规律:通过观察$\sin 2x$的一阶、二阶导数,总结出高阶导数的通项公式,即每求一次导数,系数乘以$2$,相位增加$\frac{\pi}{2}$。
- 推广到高阶:结合规律推导出$n+1$阶导数的表达式。
破题关键点:
- 二倍角公式的应用是化简原函数的关键。
- 高阶导数的周期性是解题的核心,需注意系数和相位的变化规律。
步骤1:求一阶导数
原函数为$y = \sin^2 x$,利用二倍角公式$\sin^2 x = \frac{1 - \cos 2x}{2}$,可得:
$y' = \frac{d}{dx} (\sin^2 x) = 2 \sin x \cos x = \sin 2x.$
步骤2:分析$\sin 2x$的高阶导数规律
对$\sin 2x$求$n$阶导数,规律如下:
- 一阶导数:$\frac{d}{dx} (\sin 2x) = 2 \cos 2x = 2 \sin \left(2x + \frac{\pi}{2}\right)$
- 二阶导数:$\frac{d^2}{dx^2} (\sin 2x) = -4 \sin 2x = 2^2 \sin \left(2x + \pi\right)$
- 三阶导数:$\frac{d^3}{dx^3} (\sin 2x) = -8 \cos 2x = 2^3 \sin \left(2x + \frac{3\pi}{2}\right)$
通项公式:
$\frac{d^n}{dx^n} (\sin 2x) = 2^n \sin \left(2x + \frac{n\pi}{2}\right).$
步骤3:求$y^{(n+1)}$
题目要求$y^{(n+1)}$,即对$y' = \sin 2x$求$n$阶导数:
$y^{(n+1)} = \frac{d^n}{dx^n} (\sin 2x) = 2^n \sin \left(2x + \frac{n\pi}{2}\right).$
选项匹配:
- 选项B:$2^n \sin \left(2x + \frac{n\pi}{2}\right)$,与推导结果一致。