数III 微分

第 2 次導関数

第 2 次導関数 f′′(x)f''(x) は、導関数 f′(x)f'(x) をもう一度微分した関数です。

f′′(x)={f′(x)}′f''(x)=\{f'(x)\}'

f(x)f(x) を 1 回微分して f′(x)f'(x)、それをさらに微分して f′′(x)f''(x) です。y′′y'' や d2ydx2\frac{d^2y}{dx^2} とも書きます。

f(x)=x3−2x2 → f′(x)=3x2−4x → f′′(x)=6x−4\begin{gathered} f(x)=x^3-2x^2\ \to\ f'(x) \\[4pt] =3x^2-4x\ \to\ f''(x) \\[4pt] =6x-4 \end{gathered}

1 回ずつ順に微分し、途中の f′(x)f'(x) を書き出すと係数の取り違えが減ります。f′′(x)f''(x) の符号はグラフの凹凸を調べるときに使います。

例題

  1. 01f''(x) は?f(x)=x3\displaystyle f(x)=x^3答え閉じる
    答え6x\displaystyle 6x

    解き方

    1. 1回微分する
    2. ddx x3\displaystyle \frac{d}{dx}\,x^{3}=3x2\displaystyle = 3x^{2}
    3. 出てきた式をもう1回微分する
    4. ddx 3x2\displaystyle \frac{d}{dx}\,3x^{2}=6x\displaystyle = 6x
  2. 02f''(x) は?f(x)=x3−2x2\displaystyle f(x)=x^3-2x^2答え閉じる
    答え6x−4\displaystyle 6x-4

    解き方

    1. 1回微分する
    2. ddx (x3−2x2)\displaystyle \frac{d}{dx}\,(x^{3}-2x^2)=3x2−4x\displaystyle = 3x^{2}-4x
    3. 出てきた式をもう1回微分する
    4. ddx (3x2−4x)\displaystyle \frac{d}{dx}\,(3x^{2}-4x)=6x−4\displaystyle = 6x-4
  3. 03f''(x) は?f(x)=x4\displaystyle f(x)=x^4答え閉じる
    答え12x2\displaystyle 12x^2

    解き方

    1. 1回微分する
    2. ddx x4\displaystyle \frac{d}{dx}\,x^{4}=4x3\displaystyle = 4x^{3}
    3. 出てきた式をもう1回微分する
    4. ddx 4x3\displaystyle \frac{d}{dx}\,4x^{3}=12x2\displaystyle = 12x^{2}
  4. 04f''(x) は?f(x)=x3+3x2\displaystyle f(x)=x^3+3x^2答え閉じる
    答え6x+6\displaystyle 6x+6

    解き方

    1. 1回微分する
    2. ddx (x3+3x2)\displaystyle \frac{d}{dx}\,(x^{3}+3x^2)=3x2+6x\displaystyle = 3x^{2}+6x
    3. 出てきた式をもう1回微分する
    4. ddx (3x2+6x)\displaystyle \frac{d}{dx}\,(3x^{2}+6x)=6x+6\displaystyle = 6x+6
  5. 05f''(x) は?f(x)=x3−3x2\displaystyle f(x)=x^3-3x^2答え閉じる
    答え6x−6\displaystyle 6x-6

    解き方

    1. 1回微分する
    2. ddx (x3−3x2)\displaystyle \frac{d}{dx}\,(x^{3}-3x^2)=3x2−6x\displaystyle = 3x^{2}-6x
    3. 出てきた式をもう1回微分する
    4. ddx (3x2−6x)\displaystyle \frac{d}{dx}\,(3x^{2}-6x)=6x−6\displaystyle = 6x-6
  6. 06f''(x) は?f(x)=x3+2x2\displaystyle f(x)=x^3+2x^2答え閉じる
    答え6x+4\displaystyle 6x+4

    解き方

    1. 1回微分する
    2. ddx (x3+2x2)\displaystyle \frac{d}{dx}\,(x^{3}+2x^2)=3x2+4x\displaystyle = 3x^{2}+4x
    3. 出てきた式をもう1回微分する
    4. ddx (3x2+4x)\displaystyle \frac{d}{dx}\,(3x^{2}+4x)=6x+4\displaystyle = 6x+4

よくある質問

Q1xnx^n を 2 回微分するとどうなる?答え閉じる
A
(xn)′=nxn−1(x^n)'=nx^{n-1} をもう一度使って (xn)′′=n(n−1)xn−2(x^n)''=n(n-1)x^{n-2} です。x4x^4 なら 4⋅3x2=12x24\cdot3x^2=12x^2、x2x^2 なら定数 22、1 次以下の項は 00 になります。

公開 2026-10-14 · 最終更新 2026-10-14