基本初等函数的导数公式及导数的运算法则
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基本初等函数的导数公式及导数的运算法则导数是微积分中一个重要的概念,它描述了函数在给定点处的变化率。
在微积分中有许多基本的初等函数,它们都有对应的导数公式和导数的运算法则。
下面,我将介绍一些常见的基本初等函数的导数公式及导数的运算法则。
1.常数函数导数公式:如果f(x)=C,其中C为常数,则其导数为f'(x)=0。
2.幂函数导数公式:如果f(x) = x^n,其中n为常数,则其导数为f'(x) = nx^(n-1)。
例如:f(x)=x^3,则f'(x)=3x^23.指数函数导数公式:如果f(x)=e^x,则其导数为f'(x)=e^x。
例如:f(x)=e^2,则f'(x)=e^24.对数函数导数公式:如果f(x) = ln(x),则其导数为f'(x) = 1/x。
例如:f(x) = ln(2),则f'(x) = 1/25.三角函数导数公式:(1) 如果f(x) = sin(x),则其导数为f'(x) = cos(x)。
(2) 如果f(x) = cos(x),则其导数为f'(x) = -sin(x)。
(3) 如果f(x) = tan(x),则其导数为f'(x) = sec^2(x)。
6.反三角函数导数公式:(1) 如果f(x) = arcsin(x),则其导数为f'(x) = 1/√(1-x^2)。
(2) 如果f(x) = arccos(x),则其导数为f'(x) = -1/√(1-x^2)。
(3) 如果f(x) = arctan(x),则其导数为f'(x) = 1/(1+x^2)。
导数的运算法则:1.常数乘法法则:设c为常数,f(x)为可导函数,则(cf(x))' = c*f'(x)。
例如:如果f(x)=2x,则f'(x)=2*1=22.求和差法则:设f(x),g(x)为可导函数,则(f(x)±g(x))'=f'(x)±g'(x)。
基本初等函数的导数公式及导数的运算法则制作人:徐凯精讲部分:年级:高三科目:数学类型:同步难易程度:中建议用时:20-25min一.知识点:1.导数运算法则2.复合函数的求导法则二.题型一利用导数的运算法则求函数的导数(1)y=(2x2+3)(3x-1);(2)y=x-sin x2cosx2.解(1)法一y′=(2x2+3)′(3x-1)+(2x2+3)(3x-1)′=4x(3x-1)+3(2x2+3)=18x2-4x+9. 法二∵y=(2x2+3)(3x-1)=6x3-2x2+9x-3,∴y′=(6x3-2x2+9x-3)′=18x2-4x+9.(2)∵y =x -sin x 2cos x 2=x -12sin x ,∴y ′=x ′-⎝⎛⎭⎫12sin x ′=1-12cos x . 题型二求复合函数的导数(1)y =e 2x +1;(2)y =(x -2)2. 解 (1)y =e u ,u =2x +1,∴y ′x =y ′u ·u ′x =(e u )′·(2x +1)′=2e u =2e 2x +1.(2)法一 ∵y =(x -2)2=x -4x +4,∴y ′=x ′-(4x )′+4′=1-4×12x -12=1-2x .法二 令u =x -2,则y x ′=y u ′·u x ′=2(x -2)·(x -2)′=2(x -2)⎝⎛⎭⎫12·1x -0=1-2x .题型三 导数的应用已知某运动着的物体的运动方程为s (t )=t -1t 2+2t 2(位移单位:m ,时间单位:s),求t =3 s 时物体的瞬时速度.解 ∵s (t )=t -1t 2+2t 2=t t 2-1t 2+2t 2=1t -1t 2+2t 2,∴s ′(t )=-1t 2+2·1t 3+4t ,∴s ′(3)=-19+227+12=32327,即物体在t =3 s 时的瞬时速度为32327 m/s.三.课堂小结:求函数的导数要准确把函数分割为基本函数的和、差、积、商,再利用运算法则求导数.在求导过程中,要仔细分析出函数解析式的结构特征,根据导数运算法则,联系基本函数的导数公式.对于不具备导数运算法则结构形式的要进行适当恒等变形,转化为较易求导的结构形式,再求导数,进而解决一些切线斜率、瞬时速度等问题.精练部分:年级:高三 科目:数学 类型:同步难易程度:中建议用时:随堂练习10-15min 课后作业30min四.随堂练习:1.设曲线y =x +1x -1在点(3,2)处的切线与直线ax +y +1=0垂直,则a 等于( )A .2B .12C .-12D .-22.已知曲线y =x 3在点P 处的切线斜率为k ,则当k =3时的P 点坐标为( ) A .(-2,-8) B .(-1,-1)或(1,1)C .(2,8) D .⎝⎛⎭⎫-12,-18 答案 B解析 y ′=3x 2,∵k =3,∴3x 2=3,∴x =±1,则P 点坐标为(-1,-1)或(1,1). 3.已知点P 在曲线y =4e x+1上,α为曲线在点P 处的切线的倾斜角,则α的取值范围是( ) A .[0,π4) B .[π4,π2)C .(π2,3π4] D .[3π4,π)答案 D4.已知f (x )=13x 3+3xf ′(0),则f ′(1)=________.答案 D解析 ∵y =x +1x -1=1+2x -1,∴y ′=-2(x -1)2.∴y ′|x =3=-12.∴-a =2,即a =-2. 5.设函数f (x )=g (x )+x 2,曲线y =g (x )在点(1,g (1))处的切线方程为y =2x +1,则曲线y =f (x )在点(1,f (1))处切线的斜率为________. 答案 4解析 依题意得f ′(x )=g ′(x )+2x ,f ′(1)=g ′(1)+2=4.6.设函数f (x )在(0,+∞)内可导,且f (e x )=x +e x ,则f ′(1)=________. 答案 2解析 令t =e x ,则x =ln t ,所以函数为f (t )=ln t +t ,即f (x )=ln x +x ,所以f ′(x )=1x +1,即f ′(1)=11+1=2.五.课后作业:1.已知f (x )=x 2,则f ′(3)=( ) A .0 B .2x C .6 D .9 答案 C解析 ∵f (x )=x 2,∴f ′(x )=2x ,∴f ′(3)=6. 2.函数f (x )=x ,则f ′(3)等于( ) A.36B .0 C .12xD .32 答案 A解析 ∵f ′(x )=(x )′=12x ,∴f ′(3)=123=36. 3.设正弦曲线y =sin x 上一点P ,以点P 为切点的切线为直线l ,则直线l 的倾斜角的范围是( )A.⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫3π4,πB .[0,π)C .⎣⎡⎦⎤π4,3π4D .⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎦⎤π2,3π4 答案 A解析 ∵(sin x )′=cos x ,∵k l =cos x ,∴-1≤k l ≤1,∴αl ∈⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. 4.曲线y =e x 在点(2,e 2)处的切线与坐标轴所围三角形的面积为________. 答案 12e 2解析 ∵y ′=(e x )′=e x ,∴k =e 2,∴曲线在点(2,e 2)处的切线方程为y -e 2=e 2(x -2),即y =e 2x -e 2.当x =0时,y =-e 2,当y =0时,x =1. ∴S △=12×1×||-e 2=12e 2. 5.若曲线y =x -12在点⎝⎛⎭⎫a ,a -12处的切线与两个坐标轴围成的三角形的面积为18,则a =________.解析 ∵y =x -12,∴y ′=-12x -32,∴曲线在点⎝⎛⎭⎫a ,a -12处的切线斜率k =-12a -32,∴切线方程为y -a -12=-12a -32(x -a ). 令x =0得y =32a -12;令y =0得x =3a .∵该切线与两坐标轴围成的三角形的面积为S =12·3a ·32a -12=94a 12=18,∴a =64.6.点P 是曲线y =e x 上任意一点,则点P 到直线y =x 的最小距离为________. 答案 22解析根据题意设平行于直线y =x 的直线与曲线y =e x 相切于点(x 0,y 0),该切点即为与y =x 距离最近的点,如图.则在点(x 0,y 0)处的切线斜率为1,即y ′|x =x 0=1. ∵y ′=(e x )′=e x ,∴e x 0=1,得x 0=0,代入y =e x ,得y 0=1,即P (0,1).利用点到直线的距离公式得距离为22. 7.求下列函数的导数:(1)y =x 8;(2)y =⎝⎛⎭⎫12x ;(3)y =x x ;(4)y =log 13x .解 (1)y ′=8x 7;(2)y ′=⎝⎛⎭⎫12x ln 12=-⎝⎛⎭⎫12x ln 2;(3)∵y =x x =x 32,∴y ′=32x 12; (4) y ′=1x ln13=-1x ln 3.8.已知点P (-1,1),点Q (2,4)是曲线y =x 2上的两点,求与直线PQ 平行的曲线y =x 2的切线方程.解 ∵y ′=(x 2)′=2x ,设切点为M (x 0,y 0),则y ′|x =x 0=2x 0, 又∵PQ 的斜率为k =4-12+1=1,而切线平行于PQ ,∴k =2x 0=1,即x 0=12,所以切点为M ⎝⎛⎭⎫12,14. ∴所求的切线方程为y -14=x -12,即4x -4y -1=0.9.设函数f (x )=ax -bx ,曲线y =f (x )在点(2,f (2))处的切线方程为7x -4y -12=0.(1)求f (x )的解析式;(2)证明:曲线y =f (x )上任一点处的切线与直线x =0和直线y =x 所围成的三角形的面积为定值,并求此定值.(1)解 由7x -4y -12=0得y =74x -3.当x =2时,y =12,∴f (2)=12,①又f ′(x )=a +b x 2,∴f ′(2)=74,②由①,②得⎩⎨⎧2a -b 2=12a +b 4=74.解之得⎩⎪⎨⎪⎧a =1b =3.故f (x )=x -3x.(2)证明 设P (x 0,y 0)为曲线上任一点,由y ′=1+3x 2知曲线在点P (x 0,y 0)处的切线方程为y -y 0=⎝⎛⎭⎫1+3x 20(x -x 0),即y -⎝⎛⎭⎫x 0-3x 0=⎝⎛⎭⎫1+3x 20(x -x 0). 令x =0得y =-6x 0,从而得切线与直线x =0的交点坐标为⎝⎛⎭⎫0,-6x 0. 令y =x 得y =x =2x 0,从而得切线与直线y =x 的交点坐标为(2x 0,2x 0).所以点P (x 0,y 0)处的切线与直线x =0,y =x 所围成的三角形面积为12⎪⎪⎪⎪-6x 0||2x 0=6. 故曲线y =f (x )上任一点处的切线与直线x =0,y =x 所围成的三角形的面积为定值,此定值为6.10.设f 0(x )=sin x ,f 1(x )=f ′0(x ),f 2(x )=f ′1(x ),…,f n +1(x )=f ′n (x ),n ∈N ,试求f 2 014(x ). 解 f 1(x )=(sin x )′=cos x ,f 2(x )=(cos x )′=-sin x , f 3(x )=(-sin x )′=-cos x ,f 4(x )=(-cos x )′=sin x ,f5(x)=(sin x)′=f1(x),f6(x)=f2(x),…,f n+4(x)=f n(x),可知周期为4,∴f2 014(x)=f2(x)=-sin x.。
基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则及应用1.常见基本初等函数的导数公式和导数的四则运算'0C =(C 为常数);1()',*;n n x nx n Q -=∈ (sin )'cos ;x x = (cos )'sin ;x x =- ()';x x e e = ()'ln (0,1);x x a a a a a =>≠ 1(ln )';x x= 1(log )'(0,1)ln a x a a x a=>≠. 法则1:[()()]''()'();u x v x u x v x ±=±法则2:[()()]'()()()'();u x v x u x v x u x v x =+法则3:2()'()()()'()'(()0)()()u x u x v x u x v x v x v x v x ⎡⎤-=≠⎢⎥⎣⎦. 2.导数的几何意义:是曲线)(x f y =上点()(,00x f x )处的切线的斜率. 因此,如果)(x f y =在点0x 可导,则曲线)(x f y =在点()(,00x f x )处的切线方程为 ))(()(00/0x x x f x f y -=-.3.可导: 如果函数)(x f y =在开区间),(b a 内每一点都有导数,则称函数)(x f y =在开区间),(b a 内可导.4.可导与连续的关系:如果函数y =f (x )在点x 0处可导,那么函数y =f (x )在点x 0处连续,反之不成立.函数具有连续性是函数具有可导性的必要条件,而不是充分条件.单调性及其应用1.利用导数研究多项式函数单调性的一般步骤.(1)求f '(x )(2)确定f '(x )在(a ,b )内符号.(3)若f '(x )>0在(a ,b )上恒成立,则f (x )在(a ,b )上是增函数; 若f '(x )<0在(a ,b )上恒成立,则f (x )在(a ,b )上是减函数.2.用导数求多项式函数单调区间的一般步骤.(1)求f '(x ).(2)f '(x )>0的解集与定义域的交集的对应区间为增区间;f '(x )<0的解集与定义域的交集的对应区间为减区间.函数的极值、最值及应用3.极大值与极小值统称为极值(ⅰ)极值是一个局部概念由定义,极值只是某个点的函数值与它附近点的函数值比较是最大或最小并不意味着它在函数的整个的定义域内最大或最小(ⅱ)函数的极值不是唯一的即一个函数在某区间上或定义域内极大值或极小值可以不止一个(ⅲ)极大值与极小值之间无确定的大小关系即一个函数的极大值未必大于极小值,如下图所示,1x 是极大值点,4x 是极小值点,而)(4x f >)(1x f (ⅳ)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点 而使函数取得最大值、最小值的点可能在区间的内部,也可能在区间的端点4.判别f (x 0)是极大、极小值的方法:若0x 满足0)(0='x f ,且在0x 的两侧)(x f 的导数异号,则0x 是)(x f 的极值点,)(0x f 是极值,并且如果)(x f '在0x 两侧满足“左正右负”,则0x 是)(x f 的极大值点,)(0x f 是极大值;如果)(x f '在0x 两侧满足“左负右正”,则0x 是)(x f 的极小值点,)(0x f 是极小值5.求函数f (x )的极值的步骤: (1)确定函数的定义区间,求导数f ′(x )(2)求方程f ′(x )=0的根(3)用函数的导数为0的点,顺次将函数的定义区间分成若干小开区间,并列成表格检查f ′(x )在方程根左右的值的符号,如果左正右负,那么f (x )在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f (x )在这个根处取得极小值;如果左右不改变符号即都为正或都为负,则f (x )在这个根处无极值6.函数的最大值和最小值:在闭区间[]b a ,上连续的函数)(x f 在[]b a ,上必有最大值与最小值.⑴在开区间(,)a b 内连续的函数)(x f 不一定有最大值与最小值. ⑵函数的最值是比较整个定义域内的函数值得出的;函数的极值是比较极值点附近函数值得出的.⑶函数)(x f 在闭区间[]b a ,上连续,是)(x f 在闭区间[]b a ,上有最大值与最小值的充分条件而非必要条件.(4)函数在其定义区间上的最大值、最小值最多各有一个,而函数的极值可能不止一个,也可能没有一个7.利用导数求函数的最值步骤:⑴求)(x f 在(,)a b 内的极值;⑵将)(x f 的各极值与)(a f 、)(b f 比较得出函数)(x f 在[]b a ,上的最值.。