高中-数学-导数知识点及练习
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导数专题1、导数的定义:0000000000()()()()(2)()()limlim lim2x x x x f x x f x f x f x f x x f x f x x x x x∆→→∆→+∆--+∆-'===∆-∆ 2、导数的几何意义:(1)函数()y f x =在点0x 处的导数0()f x ',就是曲线()y f x =在点00(,)P x y 处的切线的斜率;(2)函数()s s t =在点0t 处的导数0()S t ',就是物体的运动方程()s s t =在时刻0t 时的瞬时速度;位移的到导数是速度,速度的导数是加速度3、要熟记求导公式、导数的运算法则、复合函数的导数等。
4、导数的四则运算法则:注意:尤其注意:1(log )log x e aa x'=()ln x x a a a '=⋅。
5、求函数单调区间的步骤: 1)确定f(x)的定义域, 2)求导数y ′,3)令y ′>0(y ′<0),解出相应的x 的范围。
当y ′>0时,f(x)在相应区间上是增函数; 当y ′<0时,f(x)在相应区间上是减函数6、极值的判别法:即 X0 是极值点的充分条件是 X点两侧导数异号。
此外,函数不可导点也可能是极值点,极值是个局部概念,可能会出现极大值小于极小值的情况。
极值和最值的区别:极值是在局部对函数值进行比较,最值是在整体区间上比较。
7、几种常见函数的导数:8、求导的常见方法:9、求极值常按如下步骤:①确定函数的定义域;②求导数;③求方程/y=0的根及导数不存在的点,这些根或点也称为可能极值点;④通过列表法, 检查在可能极值点的左右两侧的符号,确定极值点。
10、设函数f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,求f(x)在[a,b]上的最大(小)值的步骤如下:(1)求f(x)在(a,b)内的极值,(2)将f(x)的各极值与f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值。
11、最值(或极值)点必在下列各种点之中:导数等于零的点、导数不存在的点、端点。
实战演练1.已知对任意实数x ,有()()()(f x f x g x g x -=--=,,且0x >时,()0()0f x g x ''>>,,则0x <时( )A .()0()0f x g x ''>>,B .()0()0f x g x ''><,C .()0()0f x g x ''<>,D .()0()0f x g x ''<<,2.曲线12e x y =在点2(4e ),处的切线与坐标轴所围三角形的面积为( ) A.29e 2B.24eC.22eD.2e3.设2:()e l n 21x p f x x x m x =++++在(0)+∞,内单调递增,:5q m -≥,则p 是q的( )A.充分不必要条件 B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件4.设()f x '是函数()f x 的导函数,将()y f x =和()y f x '=的图象画在同一个直角坐标系中,不可能正确的是( )5.函数()ln (0)f x x x x =>的单调递增区间是____. 6.若直线y=x 是曲线y=x 3-3x 2+ax 的切线,则a= ;答案:1-4:B D B D 5.1,e ⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭重点突破【例1】已知函数x bx ax x f 3)(23-+=在1±=x 处取得极值. (1)讨论)1(f 和)1(-f 是函数f (x )的极大值还是极小值; (2)过点)16,0(A 作曲线y= f (x )的切线,求此切线方程.解(1):323)(2-+='bx ax x f ,依题意,0)1()1(=-'='f f ,即 ⎩⎨⎧=--=-+.0323,0323b a b a解得0,1==b a . ∴)1)(1(333)(,3)(23-+=-='-=x x x x f x x x f . 令0)(='x f ,得1,1=-=x x .若),1()1,(∞+--∞∈ x ,则0)(>'x f ,故 f (x )在)1,(--∞上是增函数, f (x )在),1(∞+上是增函数.若)1,1(-∈x ,则0)(<'x f ,故f (x )在)1,1(-上是减函数. 所以,2)1(=-f 是极大值;2)1(-=f 是极小值.解(2):曲线方程为x x y 33-=,点)16,0(A 不在曲线上. 设切点为),(00y x M ,则点M 的坐标满足03003x x y -=. 因)1(3)(200-='x x f ,故切线的方程为))(1(30200x x x y y --=- 注意到点A (0,16)在切线上,有)0)(1(3)3(16020030x x x x --=-- 化简得830-=x ,解得20-=x .所以,切点为)2,2(--M ,切线方程为0169=+-y x .【思晨点晴】过已知点求切线,当点不在曲线上时,求切点的坐标成了解题的关键. 【例2】(安徽理)设a ≥0,f (x )=x -1-ln 2 x +2a ln x (x >0). (Ⅰ)令F (x )=xf '(x ),讨论F (x )在(0.+∞)内的单调性并求极值; (Ⅱ)求证:当x >1时,恒有x >ln 2x -2a ln x +1.解:(Ⅰ)根据求导法则有2ln 2()10x af x x x x '=-+>,,故()()2ln 20F x xf x x x a x '==-+>,,于是22()10x F x x x x -'=-=>,,列表如下:故知()F x 在(02),内是减函数,在(2)+,∞内是增函数,所以,在2x =处取得极小值(2)22ln 22F a =-+.(Ⅱ)证明:由0a ≥知,()F x 的极小值(2)22ln 220F a =-+>.于是由上表知,对一切(0)x ∈+,∞,恒有()()0F x xf x '=>. 从而当0x >时,恒有()0f x '>,故()f x 在(0)+,∞内单调增加. 所以当1x >时,()(1)0f x f >=,即21ln 2ln 0x x a x --+>. 故当1x >时,恒有2ln 2ln 1x x a x >-+.【思晨点晴】本小题主要考查函数导数的概念与计算,利用导数研究函数的单调性、极值和证明不等式的方法,考查综合运用有关知识解决问题的能力. 【例3】已知定义在正实数集上的函数21()22f x x ax =+,2()3ln g x a x b =+,其中0a >.设两曲线()y f x =,()y g x =有公共点,且在该点处的切线相同.(I )用a 表示b ,并求b 的最大值; (II )求证:()()f x g x ≥(0x >).解:(Ⅰ)设()y f x =与()(0)y g x x =>在公共点00()x y ,处的切线相同.()2f x x a '=+∵,23()a g x x '=,由题意00()()f x g x =,00()()f x g x ''=.即22000200123ln 232x ax a x b a x a x ⎧+=+⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩,,由20032a x a x +=得:0x a =,或03x a =-(舍去).即有222221523ln 3ln 22b a a a a a a a =+-=-.令225()3ln (0)2h t t t t t =->,则()2(13ln )h t t t '=-.于是当(13ln )0t t ->,即130t e <<时,()0h t '>; 当(13ln )0t t -<,即13t e >时,()0h t '<.故()h t 在130e ⎛⎫ ⎪⎝⎭,为增函数,在13e ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,∞为减函数, 于是()h t 在(0)+,∞的最大值为123332h e e ⎛⎫= ⎪⎝⎭. (Ⅱ)设221()()()23ln (0)2F x f x g x x ax a x b x =-=+-->,则()F x '23()(3)2(0)a x a x a x a x x x -+=+-=>. 故()F x 在(0)a ,为减函数,在()a +,∞为增函数, 于是函数()F x 在(0)+,∞上的最小值是000()()()()0F a F x f x g x ==-=. 故当0x >时,有()()0f x g x -≥,即当0x >时,()()f x g x ≥.【思晨点晴】本小题主要考查函数、不等式和导数的应用等知识,考查综合运用数学知识解决问题的能力.变式:已知函数)0)(ln()(>+=a a e x f x. (1)求函数y= f (x )的反函数)()(1x f x f y 及-=的导数);(x f '(2)假设对任意0))(ln(|)(|)],4ln(),3[ln(1<'+-∈-x f x f m a a x 不等式成立,求实数m 的取值范围.解:(1)∴>∴>,ln ,0a y e x ()()()a x a e x f y xln ,ln 1>-==-; a e a e e y xx x +-=+='11(2)0))(ln(|)(|)],4ln(),3[ln(1<'+-∈-x f x f m a a x 不等式 ()()()()x f x f m x f x f '-<<'+⇔--ln ln 11()()ae e a e m a e e a e xx xx x x+--<<++-⇔ln ln ln ln ()x x x x x e a e m a e a e e 22ln ln -<<+-⇔⇔()x x mx x x e a e e a e a e e 22-<<+- 令:()()()[]()a a t e t t a t t v a t a t t t u x 4,3,,,22∈=-=+-=()[]()22222220,3,4,0()t a t at a v t t a a u t t t a ++-''=>∈=>+所以)(),(t v t u 都是增函数.因此当]4,3[a a t ∈时,)(t u 的最大值为)(,512)4(t v a a u =的最小值为,38)3(a a v =而不等式②成立当且仅当),3()4(a v e a u m<<即a e a m 38512<<,于是得 ).38ln()512ln(a m a <<解法二:由0))(ln(|)(|1<'+--x f x f m 得 .)ln()ln()ln()ln(x a e a e m x a e a e x x x x -++-<<++--设,)ln()ln()(,)ln()ln()(x a e a e x x a e a e x xx x x -++-=++--=ψϕ 于是原不等式对于)]4ln(),3[ln(a a x ∈恒成立等价于).()(x m x ψϕ<< ③…7分由1)(,1)(-++-='++--='a e e a e e x a e e a e e x x x x x x x x x ψϕ,注意到,0a e e a e x x x +<<-<故有0)(,0)(>'>'x x ψϕ,从而可)()(x x ϕϕ与均在)]4ln(),3[ln(a a 上单调递增,因此不等式③成立当且仅当)).3(ln())4(ln(a m a ψϕ<<即).38ln()512ln(a m a <<【思晨点晴】求参数的取值范围,凡涉及函数的单调性、最值问题时,用导数的知识解决较简单.。