微分學

高階導數(higher-order derivative)

如果說一階導數是你的速度表(位置變化得多快),那麼二階導數就是你的加速器(速度本身變化得多快)。你可以一直往下走:求導數的導數的導數,如此繼續。每一步都在問「上一個變化率是怎麼變的?」這些就是高階導數。

對 f 求導得到 f';再對 f' 求導得到二階導數 f''(寫作 f''(x),或用萊布尼茨記號寫作 d^2y/dx^2);第三次求導得到 f''',再往後人們改寫成 f^(4)、f^(5) 等等。在運動中,如果位置是 s(t),那麼 s'(t) 是速度,s''(t) 是加速度。記號 d^2y/dx^2 讀作「d 平方 y,d x 平方」——它是「求導兩次」的一個整體符號,並不是真的平方。

二階導數是你最常用到的一個,因為它揭示凹凸性——曲線彎曲的方式。在 f'' > 0 處,圖像像杯子一樣向上彎(下凹/凹向上);在 f'' < 0 處,它像穹頂一樣向下彎(上凸/凹向下);而凹凸性翻轉的那一點是拐點。這也是二階導數判別法奏效的緣由:在 f' = 0 的臨界點處,f'' 為正標誌著局部極小值(杯子能盛水),f'' 為負標誌著局部極大值。

s(t) -> s'(t) velocity -> s''(t) acceleration; f'' > 0 concave up, f'' < 0 concave down

二階導數衡量加速度與凹凸性(曲線彎曲的方式)。

記號 d^2y/dx^2 的意思是「求導兩次」,不是平方;而且一個函數可能一階可導,卻沒有二階導數。

又稱
second derivativerepeated derivative高阶导数二阶导数高階導數二階導數