导数典型例题(含答案)
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1.设函数f(x)在0x 处可导,则xx f x x f x ∆-∆-→∆)()(lim000等于A .)('0x fB .)('0x f -C .0'()f x -D .0'()f x -- 2.若13)()2(lim000=∆-∆+→∆xx f x x f x ,则)('0x f 等于 A .32 B .23C .3D .23.若函数f(x)的导数为f ′(x)=-sinx ,则函数图像在点(4,f (4))处的切线的倾斜角为A .90°B .0°C .锐角D .钝角 4.对任意x ,有34)('x x f =,f(1)=-1,则此函数为A .4)(x x f =B .2)(4-=x x fC .1)(4+=x x fD .2)(4+=x x f 5.设f(x)在0x 处可导,下列式子中与)('0x f 相等的是 (1)x x x f x f x ∆∆--→∆2)2()(lim000; (2)x x x f x x f x ∆∆--∆+→∆)()(lim 000;(3)x x x f x x f x ∆∆+-∆+→∆)()2(lim000(4)x x x f x x f x ∆∆--∆+→∆)2()(lim 000.A .(1)(2)B .(1)(3)C .(2)(3)D .(1)(2)(3)(4) 6.若函数f(x)在点0x 处的导数存在,则它所对应的曲线在点))(,(00x f x 处的切线方程是___. 7.已知曲线xx y 1+=,则==1|'x y _____________.8.设3)('0-=x f ,则=---→hh x f h x f h )3()(lim000_____________.9.在抛物线2x y =上依次取两点,它们的横坐标分别为11=x ,32=x ,若抛物线上过点P 的切线与过这两点的割线平行,则P 点的坐标为_____________. 10.曲线3)(x x f =在点A 处的切线的斜率为3,求该曲线在A 点处的切线方程. 11.在抛物线2x y =上求一点P ,使过点P 的切线和直线3x-y+1=0的夹角为4π. 12.判断函数⎩⎨⎧<-≥=)0()0()(x x x x x f 在x=0处是否可导.13.求经过点(2,0)且与曲线xy 1=相切的直线方程. 同步练习X030131.函数y =f (x )在x =x 0处可导是它在x =x 0处连续的A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件2.在曲线y =2x 2-1的图象上取一点(1,1)及邻近一点(1+Δx ,1+Δy ),则xy ∆∆ 等于A .4Δx +2Δx 2B .4+2ΔxC .4Δx +Δx 2D .4+Δx3.若曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线方程为2x +y -1=0,则A .f ′(x 0)>0B .f ′(x 0)<0C .f ′(x 0)=0D .f ′(x 0)不存在4.已知命题p :函数y =f (x )的导函数是常数函数;命题q :函数y =f (x )是一次函数,则命题p 是命题q 的 A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件5.设函数f (x )在x 0处可导,则0lim→h hh x f h x )()(00--+等于A .f ′(x 0)B .0C .2f ′(x 0)D .-2f ′(x 0)6.设f (x )=x (1+|x |),则f ′(0)等于A .0B .1C .-1D .不存在7.若曲线上每一点处的切线都平行于x 轴,则此曲线的函数必是___________. 8.曲线y =x 3在点P (2,8)处的切线方程是___________.9.曲线f (x )=x 2+3x 在点A (2,10)处的切线斜率k =___________. 10.两曲线y =x 2+1与y =3-x 2在交点处的两切线的夹角为___________. 11.设f (x )在点x 处可导,a 、b 为常数,则lim→∆x xx b x f x a x f ∆∆--∆+)()(=___________.12.已知函数f (x )=⎩⎨⎧>+≤++0 012x b ax x x x ,试确定a 、b 的值,使f (x )在x =0处可导. 13.设f (x )=)()2)(1()()2)(1(n x x x n x x x +⋅⋅⋅++-⋅⋅⋅--,求f ′(1).14.利用导数的定义求函数y =|x |(x ≠0)的导数.同步练习 X030211.物体运动方程为s =41t 4-3,则t =5时的瞬时速率为A .5 m/sB .25 m/sC .125 m/sD .625 m/s2.曲线y =x n (n ∈N )在点P (2,)22n 处切线斜率为20,那么n 为A .7B .6C .5D .4 3.函数f (x )=x x x 的导数是A .81x(x >0) B .-887x(x >0) C .8781x(x >0) D .881x(x >0)4.f (x )与g (x )是定义在R 上的两个可导函数,若f (x ),g (x )满足f ′(x )=g ′(x ),则f (x )与g (x )满足 A .f (x )=g (x )B .f (x )-g (x )为常数函数C .f (x )=g (x )=0D .f (x )+g (x )为常数函数5.两车在十字路口相遇后,又沿不同方向继续前进,已知A 车向北行驶,速率为30 km/h ,B 车向东行驶,速率为40 km/h ,那么A 、B 两车间直线距离的增加速率为 A .50 km/hB .60 km/hC .80 km/hD .65 km/h6.细杆AB 长为20 cm ,AM 段的质量与A 到M 的距离平方成正比,当AM =2 cm 时,AM 段质量为8 g ,那么,当AM =x 时,M 处的细杆线密度ρ(x )为A .2xB .4xC .3xD .5x7.曲线y =x 4的斜率等于4的切线的方程是___________.8.设l 1为曲线y 1=sin x 在点(0,0)处的切线,l 2为曲线y 2=cos x 在点(2π,0)处的切线,则l 1与l 2的夹角为___________. 9.过曲线y =cos x 上的点(21,6π)且与过这点的切线垂直的直线方程为_____________.10.在曲线y =sin x (0<x <π)上取一点M ,使过M 点的切线与直线y =x 23平行,则M 点的坐标为___________.11.质点P 在半径为r 的圆周上逆时针做匀角速率运动,角速率为1 r a d/s ,设A 为起点,那么t 时刻点P 在x 轴上射影点M 的速率为___________.12.求证:双曲线xy =a 2上任一点处的切线与两坐标轴构成的三角形面积等于常数.13.路灯距地平面为8 m ,一个身高为1.6 m 的人以84 m/min 的速率在地面上行走,从路灯在地平面上射影点C ,沿某直线离开路灯,求人影长度的变化速率v .14.已知直线x +2y -4=0与抛物线y 2=4x 相交于A 、B 两点,O 是坐标原点,试在抛物线的弧上求一点P ,使△PAB 面积最大.同步练习 X030311.若f (x )=sin α-cos x ,则f ′(α)等于A .sin αB .cos αC .sin α+cos αD .2sin α2.f (x )=ax 3+3x 2+2,若f ′(-1)=4,则a 的值等于A .319B .316 C .313D .3103.函数y =x sin x 的导数为A .y ′=2x sin x +x cos xB .y ′=xx 2sin +x cos xC .y ′=xx sin +x cos x D .y ′=xx sin -x cos x4.函数y =x 2cos x 的导数为A .y ′=2x cos x -x 2sin xB .y ′=2x cos x +x 2sin xC .y ′=x 2cos x -2x sin xD .y ′=x cos x -x 2sin x5.若y =(2x 2-3)(x 2-4),则y ’= .6. 若y =3cosx -4sinx ,则y ’= .7.与直线2x -6y +1=0垂直,且与曲线y =x 3+3x 2-1相切的直线方程是______. 8.质点运动方程是s =t 2(1+sin t ),则当t =2时,瞬时速度为___________. 9.求曲线y=x3+x2-1在点P (-1,-1)处的切线方程.10.用求导的方法求和:1+2x +3x 2+…+nx n -1(x ≠1).11.水以20米3/分的速度流入一圆锥形容器,设容器深30米,上底直径12米,试求当水深10米时,水面上升的速度.同步练习 X030321.函数y =22xa x +(a >0)的导数为0,那么x 等于A .aB .±aC .-aD .a 22.函数y =xxsin 的导数为 A .y ′=2sin cos xxx x + B .y ′=2sin cos xxx x - C .y ′=2cos sin xxx x -D .y ′=2cos sin xxx x + 3.若21,2xy x +=-则y ’= . 4.若423335,x x y x -+-=则y ’= . 5.若1cos ,1cos xy x+=-则y ’= .6.已知f (x )=354337xx x x ++,则f ′(x )=___________.7.已知f (x )=xx++-1111,则f ′(x )=___________.8.已知f (x )=xx2cos 12sin +,则f ′(x )=___________.9.求过点(2,0)且与曲线y =x 1相切的直线的方程.10.质点的运动方程是23,s t t=+求质点在时刻t=4时的速度.同步练习 X030411.函数y =2)13(1-x 的导数是 A .3)13(6-x B .2)13(6-x C .-3)13(6-x D .-2)13(6-x2.已知y =21sin2x +sin x ,那么y ′是A .仅有最小值的奇函数B .既有最大值,又有最小值的偶函数C .仅有最大值的偶函数D .非奇非偶函数 3.函数y =sin 3(3x +4π)的导数为 A .3sin 2(3x +4π)cos (3x +4π) B .9sin 2(3x +4π)cos (3x +4π)C .9sin 2(3x +4π)D .-9sin 2(3x +4π)cos (3x +4π)4.若y=(sinx-cosx 3),则y ’= .5. 若y=2cos 1x +,则y ’= .6. 若y=sin 3(4x+3),则y ’= .7.函数y =(1+sin3x )3是由___________两个函数复合而成. 8.曲线y =sin3x 在点P (3π,0)处切线的斜率为___________.9.求曲线2211(2,)(3)4y M x x =-在处的切线方程. 10. 求曲线sin 2(,0)y x M π=在处的切线方程.11.已知函数y =(x )是可导的周期函数,试求证其导函数y =f ′(x )也为周期函数.同步练习 X030421.函数y =cos (sin x )的导数为A .-[sin (sin x )]cos xB .-sin (sin x )C .[sin (sin x )]cos xD .sin (cos x )2.函数y =cos2x +sin x 的导数为A .-2sin2x +xx2cos B .2sin2x +xx 2cosC .-2sin2x +xx 2sin D .2sin2x -xx 2cos3.过曲线y =11+x 上点P (1,21)且与过P 点的切线夹角最大的直线的方程为 A .2y -8x +7=0 B .2y +8x +7=0 C .2y +8x -9=0D .2y -8x +9=04.函数y =x sin (2x -2π)cos (2x +2π)的导数是______________. 5.函数y =)32cos(π-x 的导数为______________.6.函数y =cos 3x1的导数是___________.7.已知曲线y=2400x + +53(100-x) (0100≤≤x ) 在点M 处有水平切线,8.若可导函数f (x )是奇函数,求证:其导函数f ′(x )是偶函数.9.用求导方法证明:21C 2C n n ++…+n n n C =n ·2n -1. 同步练习 X030511.函数y =ln (3-2x -x 2)的导数为A .32+x B .2231x x -- C .32222-++x x xD .32222-+-x x x2.函数y =lncos2x 的导数为A .-tan2xB .-2tan2xC .2tan xD .2tan2x3.函数y =x ln 的导数为A .2x x lnB .xx ln 2C .xx ln 1 D .xx ln 214.在曲线y =59++x x 的切线中,经过原点的切线为________________. 5.函数y =log 3cos x 的导数为___________. 6.函数y =x 2lnx 的导数为 . 7. 函数y =ln (lnx )的导数为 . 8. 函数y =lg (1+cosx )的导数为9. 求函数y =ln 22132x x+-的导数.10. 求函数y = 12.求函数y =ln (21x +-x )的导数.同步练习 X030521.下列求导数运算正确的是A .(x +x 1)′=1+21xB .(log 2x )′=2ln 1xC .(3x )′=3x log 3eD .(x 2cos x )′=-2x sin x 2.函数y =xxa 22-(a >0且a ≠1),那么y ′为A .xxa 22-ln aB .2(ln a )xx a 22-C .2(x -1)xxa 22-·ln aD .(x -1)xxa 22-ln a3.函数y =sin32x 的导数为A .2(cos32x )·32x ·ln3B .(ln3)·32x ·cos32xC .cos32xD .32x ·cos32x4.设y =xx ee 2)12(+,则y ′=___________. 5.函数y =x22的导数为y ′=___________.6.曲线y =e x -e ln x 在点(e ,1)处的切线方程为___________.7.求函数y=e 2x lnx 的导数. 8.求函数y =x x (x >0)的导数.9.设函数f (x )满足:af (x )+bf (x 1)=xc(其中a 、b 、c 均为常数,且|a |≠|b |),试求f ′(x )同步练习 x030611.若f (x )在[a ,b ]上连续,在(a ,b )内可导,且x ∈(a ,b )时,f ′(x )>0,又f (a )<0,则A .f (x )在[a ,b ]上单调递增,且f (b )>0B .f (x )在[a ,b ]上单调递增,且f (b )<0C .f (x )在[a ,b ]上单调递减,且f (b )<0D .f (x )在[a ,b ]上单调递增,但f (b )的符号无法判断 2.函数y =3x -x 3的单调增区间是A .(0,+∞)B .(-∞,-1)C .(-1,1)D .(1,+∞) 3.三次函数y =f (x )=ax 3+x 在x ∈(-∞,+∞)内是增函数,则A .a >0B .a <0C .a =1D .a =314.f (x )=x +x2(x >0)的单调减区间是A .(2,+∞)B .(0,2)C .(2,+∞)D .(0,2)5.函数y =sin x cos 2x 在(0,2)上的减区间为A .(0,arctan 22) B .(arctan2,22π) C .(0,2π)D .(arctan 2,21π)6.函数y =x ln x 在区间(0,1)上是A .单调增函数B .单调减函数C .在(0,e 1)上是减函数,在(e 1,1)上是增函数D .在(0,e 1)上是增函数,在(e1,1)上是减函数7.函数f (x )=cos 2x 的单调减区间是___________. 8.函数y =2x +sin x 的增区间为___________.9.函数y =232+-x x x的增区间是___________. 10.函数y =xxln 的减区间是___________.11.已知0<x <2π,则tan x 与x +33x 的大小关系是tan x _____x +33x .12.已知函数f (x )=kx 3-3(k +1)x 2-k 2+1(k >0).若f (x )的单调递减区间是(0,4). (1)求k 的值; (2)当k <x 时,求证:2x >3-x1.13.试证方程sin x =x 只有一个实根.14.三次函数f (x )=x 3-3bx +3b 在[1,2]内恒为正值,求b 的取值范围.同步练习 X030711.下列说法正确的是A .当f ′(x 0)=0时,则f (x 0)为f (x )的极大值B .当f ′(x 0)=0时,则f (x 0)为f (x )的极小值C .当f ′(x 0)=0时,则f (x 0)为f (x )的极值D .当f (x 0)为函数f (x )的极值且f ′(x 0)存在时,则有f ′(x 0)=0 2.下列四个函数,在x =0处取得极值的函数是①y =x 3 ②y =x 2+1 ③y =|x | ④y =2x A .①②B .②③C .③④D .①③3.函数y =216xx的极大值为 A .3 B .4 C .2 D .54.函数y =x 3-3x 的极大值为m ,极小值为n ,则m +n 为A .0B .1C .2D .4 5.y =ln 2x +2ln x +2的极小值为A .e -1B .0C .-1D .16.y =2x 3-3x 2+a 的极大值为6,那么a 等于A .6B .0C .5D .17.函数f (x )=x 3-3x 2+7的极大值为___________.8.曲线y =3x 5-5x 3共有___________个极值.9.函数y =-x 3+48x -3的极大值为___________;极小值为___________.10.函数f (x )=x -3223x 的极大值是___________,极小值是___________.11.若函数y =x 3+ax 2+bx +27在x =-1时有极大值,在x =3时有极小值,则a =___________,b =___________.12.已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,当x =-1时,取得极大值7;当x =3时,取得极小值.求这个极小值及a 、b 、c 的值.13.函数f (x )=x +xa+b 有极小值2,求a 、b 应满足的条件.14.设y =f (x )为三次函数,且图象关于原点对称,当x =21时,f (x )的极小值为-1,求函数的解析式.同步练习 X030811.下列结论正确的是A .在区间[a ,b]上,函数的极大值就是最大值B .在区间[a ,b]上,函数的极小值就是最小值C .在区间[a ,b]上,函数的最大值、最小值在x=a 和x=b 时到达D .在区间[a ,b]上连续的函数f(x)在[a ,b]上必有最大值和最小值 2.函数14)(2+-=x x x f 在[1,5]上的最大值和最小值是A .f(1),f(3)B .f(3),f(5)C .f(1),f(5)D .f(5),f(2) 3.函数f(x)=2x-cosx 在(-∞,+∞)上A .是增函数B .是减函数C .有最大值D .有最小值 4.函数a ax x x f --=3)(3在(0,1)内有最小值,则a 的取值范围是 A .0<a<1 B .a<1 C .a>0 D .21<a 5.若函数x x a x f 3sin 31sin )(+=在3π=x 处有最值,那么a 等于A .2B .1C .332 D .0 6.函数5224+-=x x y ,x ∈[-2,2]的最大值和最小值分别为 A .13,-4 B .13,4 C .-13,-4 D .-13,4 7.函数x xe y =的最小值为________________. 8.函数f(x)=sinx+cosx 在]2,2[ππ-∈x 时函数的最大值,最小值分别是___. 9.体积为V 的正三棱柱,底面边长为___________时,正三棱柱的表面积最小.10.函数21)(x x x f -+=的最大值为__________,最小值为____________。
资料一 :导数.知识点1.导数的概念例1.已知曲线yP (0, 0),求过点P的切线方程·解析:如图,按切线的定义,当x →0时,割线PQ 的极限位置是y 轴(此时斜率不存在),因此过P 点的切线方程是x =0. 例2.求曲线y =x 2在点(2,4)处的切线方程·解析:∵ y =x 2, ∴ ∆y =(x 0+∆x )2-x 02=2x 0∆x +(∆x )2 =4∆x +(∆x )2∴ k =00limlim (4)4x x yx x ∆→∆→∆=+∆=∆. ∴ 曲线y =x 2在点(2,4)处切线方程为y -4=4(x -2)即4x -y -4=0. 例3.物体的运动方程是 S =1+t +t 2,其中 S 的单位是米,t 的单位是秒,求物体在t =5秒时的瞬时速度及物体在一段时间[5,5+∆t ]内相应的平均速度.解析:∵ S =1+t +t 2, ∴ ∆S =1+(t +∆t )+(t +∆t )2-(1+t +t 2)=2t ·∆t +∆t +(∆t )2,∴21St t t∆=++∆∆, 即()21v t t t =++∆, ∴ (5)11v t =∆+, 即在[5,5+∆t ]的一段时间内平均速度为(∆t +11)米/秒∴ v (t )=S ’=00limlim(21)21t t St t t t ∆→∆→∆=++∆=+∆ 即v (5)=2×5+1=11.∴ 物体在t =5秒时的瞬时速度是11米/秒. 例4.利用导数的定义求函数yx =1处的导数。
解析:∆y1=, ∴ y x ∆∆, ∴ 0limx y x ∆→∆∆=1lim 2x ∆→=-.例5.已知函数f (x )=21sin 00x x xx ⎧≠⎪⎨⎪=⎩, 求函数f (x )在点x =0处的导数解析:由已知f (x )=0,即f (x )在x =0处有定义,∆y =f (0+∆x )-f (0)=21()sin x x∆∆,y x∆∆=1sin x x ∆⋅∆, 0lim x yx ∆→∆∆=01lim sin x x x ∆→∆⋅∆=0, 即 f ’(0)=0.∴ 函数f (x )在x =0处导数为0.例6.已知函数f (x )=21(1)121(1)12x x x x ⎧+⎪⎪⎨⎪+>⎪⎩≤, 判断f (x )在x =1处是否可导?解析:f (1)=1, 20001[(1)1]112lim lim lim (1)12x x x x y x x x ---∆→∆→∆→+∆+-∆==+∆=∆∆,001(11)112lim lim 2x x x y x x ++∆→∆→+∆+-∆==∆∆, ∵00lim lim x x y y x x -+∆→∆→∆∆≠∆∆, ∴ 函数y =f (x )在x =1处不可导. 例7.已知函数 y =2x 3+3,求 y ’.解析:∵ y =2x 3+3, ∴ ∆y =2(x +∆x )3+3-(2x 3+3)=6x 2·∆x +6x ·(∆x )2+2(∆x )3,∴ y x∆∆=6x 2+6x ·∆x +2(∆x )2, ∴ y ’=0lim x y x ∆→∆∆=6x 2.例8.已知曲线y =2x 3+3上一点P ,P 点横坐标为x =1,求点P 处的切线方程和法线方程.解析:∵ x =1, ∴ y =5, P 点的坐标为(1, 5), 利用例7的结论知函数的导数为y ’=6x 2,∴ y ’1|x ==6, ∴ 曲线在P 点处的切线方程为y -5=6(x -1) 即6x -y -1=0, 又曲线在P 点处法线的斜率为-61, ∴ 曲线在P 点处法线方程为y -5=-61( x -1),即 6y +x -31=0. 例9.抛物线y =x 2在哪一点处切线平行于直线y =4x -5?解析:∵ y ’=0lim x yx ∆→∆∆=220()lim2x x x x x x∆→+∆-=∆, 令2x =4.∴ x =2, y =4, 即在点P (2,4)处切线平行于直线y =4x -5.例10.设mt ≠0,f (x )在x 0处可导,求下列极限值(1) 000()()lim x f x m x f x x ∆→-∆-∆; (2) 000()()lim x x f x f x t x∆→∆+-∆.解析:要将所求极限值转化为导数f ’(x 0)定义中的极限形式。
导数的几何意义【例1】曲线f =321在点M 处的切线的斜率为2,求M 的坐标 【例2】由原点O 向三次曲线y =3-3a 2ba≠0引切线,切于不同于O 的点的横坐标,再代入到f 中得到纵坐标【解】∵f =321, ∴x x f x x f x f x ∆-∆+='→∆)()(lim )(0 ])(323[lim )()(3)23(lim )12(1)(2)(lim 2203220330x x x x xx x x x x xx x x x x x x x x ∆+∆++=∆∆+∆+∆+=∆++-+∆++∆+=→∆→∆→∆=322 ∴f ′=322=2,=0又f 0=1,∴M 的坐标为0,1【点拨】先根据导数公式求出点的横坐标,再将横坐标代入函数式子求出纵坐标例2:【分析】过P nn ,y n 的切线的斜率n =f ′n ,利用点斜式写出直线方程 又由于点P n 1n 1,y n 1也在直线上,所以坐标满足方程于是建立n 与n 1的递推关系对于第1问,设P 00,y 0即为P 00,0 因为原点也在曲线上,于是应该满足递推关系,的通项公式,最后运用分类思想给予证明【解】1原点0,0,n =f ′n ,∵f =3-3a 2b ,∴f ′=32-6ab ,f ′n =3n 2-6a n b∴1=f ′1=312-6a 1b∴过P 1的切线l 1的方程为y -f 1=f ′1-1∵l 1过点O 0,0,∴-f 1=f ′10-1∴13-3a 12b 1=312-6a 1b 1又∵1≠0,∴12-3a 1b =312-6a 1b∴212-3a 1=1≠0,∴231a x 2过P n 的切线l n 的方程为y -f n =f ′n -n ,又∵l n 过点P n-1n-1,y n-1,∴f n-1-f n =f ′n n-1-n∴n -13-3a n -12b n -1-n 33a n 2-b n =3n 2-6a n b n -1-n∴n -13-n 3-3a n -12-n 2b n -1-n =3n 2-6a n b n -1-n又∵n-1≠n ,∴n-12n n-1n 2-3a n n-1b=3n 2-6a n b,∴n-12nn -1-2n 23a n -n -1=0∴n -1-nn -12n -3a n -1-n =0∴n -12n -3a =0, 即a x x n n 23211+-=- 同理a x x n n 23211+-=+ 3a x x n n 23211+-=+, ∴n 1-a =-n -a∴数列{n -a }是等比数列,且公比为-,首项为a∴n -a =a ·-n -1∴n =a -a ·-n当n 为正偶数时,n =a -a ·n <a ;当n 为正奇数时,n =aa ·n >a【点拨】本题考查的知识点较多,需要在以前学习的知识的基础上解决。
导数专题训练及答案专题一导数的几何意义及其应用导数的几何意义是高考重点考查的内容之一,常与解析几何知识交汇命题,主要题型是利用导数的几何意义求曲线上某点处切线的斜率或曲线上某点的坐标或过某点的切线方程,求解这类问题的关键就是抓住切点P(x0,f(x0)),P点的坐标适合曲线方程,P点的坐标也适合切线方程,P点处的切线斜率k=f′(x0).解题方法:(1) 解决此类问题一定要分清“在某点处的切线”,还是“过某点的切线”的问法.(2)解决“过某点的切线”问题,一般是设切点坐标为P(x0,y0),然后求其切线斜率k=f′(x0),写出其切线方程.而“在某点处的切线”就是指“某点”为切点.(3)曲线与直线相切并不一定只有一个公共点,当曲线是二次曲线时,我们知道直线与曲线相切,有且只有一个公共点,这种观点对一般曲线不一定正确.[例1]已知曲线y=13x3+43.(1)求曲线在点P(2,4)处的切线方程;(2)求曲线过点P(2,4)的切线方程;(3)求斜率为4的曲线的切线方程.[变式训练]已知函数f(x)=x3+x-16.(1)求曲线y=f(x)在点(2,-6)处的切线的方程;(2)直线l为曲线y=f(x)的切线,且经过原点,求直线l的方程及切点坐标.专题二导数在研究函数单调性中的应用利用导数的符号判断函数的单调性,进而求出函数的单调区间,是导数几何意义在研究曲线变化规律时的一个重要应用,体现了数形结合思想.这类问题要注意的是f(x)为增函数⇔f′(x)≥0且f′(x)=0的根有有限个,f(x)为减函数⇔f′≤0且f′(x)=0的根有有限个.解题步骤:(1)确定函数的定义域;(2)求导数f′(x);(3)①若求单调区间(或证明单调性),只需在函数f(x)的定义域内解(或证明)不等式f′(x)>0或f′(x)<0.②若已知函数f(x)的单调性,则将原问题转化为不等式f′(x)≥0或f′(x)≤0在单调区间上恒成立问题,再进行求解.[例2]设函数f(x)=x e a-x+bx,曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=(e-1)x+4.(1)求a,b的值;(2)求f(x)的单调区间.[变式训练]设函数f(x)=xekx(k≠0).(1)讨论函数f(x)的单调性;(2)若函数f(x)在区间(-1,1)内单调递增,求k的取值范围.专题三 导数在求函数极值与最值中的应用利用导数可求出函数的极值或最值,反之,已知函数的极值或最值也能求出参数的值或取值范围.该部分内容也可能与恒成立问题、函数零点问题等结合在一起进行综合考查,是高考的重点内容.解题方法:(1)运用导数求可导函数y =f(x)的极值的步骤:①先求函数的定义域,再求函数y =f(x)的导数f ′(x);②求方程f ′(x)=0的根;③检查f ′(x)在方程根的左右的值的符号,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.(2)求闭区间上可导函数的最值时,对函数极值是极大值还是极小值,可不再作判断,只需要直接与端点的函数值比较即可获得.(3)当连续函数的极值点只有一个时,相应的极值点必为函数的最值.[例3] 已知函数f (x )=-x 3+ax 2+bx 在区间(-2,1)内,当x =-1时取极小值,当x =23时取极大值.(1)求函数y =f (x )在x =-2时的对应点的切线方程;(2)求函数y =f (x )在[-2,1]上的最大值与最小值.[变式训练] 设函数f (x )=[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x .(1)若曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程与x 轴平行,求a ;(2)若f (x )在x =2处取得极小值,求a 的取值范围.专题四 导数在证明不等式中的应用在用导数方法证明不等式时,常构造函数,利用单调性和最值方法证明不等式.解题方法:一般地,如果证明f(x)>g(x),x ∈(a ,b),可转化为证明F(x)=f(x)-g(x)>0,若F ′(x)>0,则函数F(x)在(a ,b)上是增函数,若F(a)≥0,则由增函数的定义知,F(x)>F(a)≥0,从而f(x)>g(x)成立,同理可证f(x)<g(x),f(x)>g(x).[例4] 已知函数f (x )=ln x -(x -1)22. (1)求函数f (x )的单调递增区间;(2)证明:当x >1时,f (x )<x -1.[变式训练] 已知函数f (x )=a e x -ln x -1.(1)设x =2是f (x )的极值点,求a ,并求f (x )的单调区间;(2)证明:当a ≥1e 时,f (x )≥0.专题五 定积分及其应用定积分的基本应用主要有两个方面:一个是求坐标平面上曲边梯形的面积,另一个是求变速运动的路程(位移)或变力所做的功.高考中要求较低,一般只考一个小题.解题方法:(1)用微积分基本定理求定积分,关键是找出被积函数的原函数,这就需要利用求导运算与求原函数是互逆运算的关系来求原函数.(2) 利用定积分求平面图形的面积的步骤如下:①画出图形,确定图形范围;②解方程组求出图形交点坐标,确定积分上、下限;③确定被积函数,注意分清函数图形的上、下位置;④计算定积分,求出平面图形面积.(3)利用定积分求加速度或路程(位移),要先根据物理知识得出被积函数,再确定时间段,最后用求定积分方法求出结果.[例5] 已知抛物线y =x 2-2x 及直线x =0,x =a ,y =0围成的平面图形的面积为43,求a 的值.[变式训练] (1)若函数f (x )在R 上可导,f (x )=x 3+x 2f ′(1),则∫20f (x )d x = ____;(2)在平面直角坐标系xOy 中,直线y =a (a >0)与抛物线y =x 2所围成的封闭图形的面积为823,则a =____.专题六 化归与转化思想在导数中的应用化归与转化就是在处理问题时,把待解决的问题或难解决的问题,通过某种转化过程,归结为一类已解决或易解决的问题,最终求得问题的解答.解题方法:与函数相关的问题中,化归与转化思想随处可见,如,函数在某区间上单调可转化为函数的导数在该区间上符号不变,不等式的证明可转化为最值问题等.[例6] 设f (x )=e x1+ax 2,其中a 为正实数. (1)当a =43时,求f (x )的极值点;(2)若f (x )为R 上的单调函数,求a 的取值范围.[变式训练] 如果函数f(x)=2x2-ln x 在定义域内的一个子区间(k -1,k +1)上不是单调函数,则实数k 的取值范围是________.答案例1 解:(1)因为P (2,4)在曲线y =13x 3+43上,且y ′=x 2,所以在点P (2,4)处的切线的斜率k =y ′|x =2=4.所以曲线在点P (2,4)处的切线方程为y -4=4(x -2),即4x -y -4=0.(2)设曲线y -13x 3+43与过点P (2,4)的切线相切于点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0,13x 30+43,则切线的斜率k =y ′|x =x 0=x 20,所以切线方程为y -⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 30+43=x 20(x -x 0), 即y =x 20·x -23x 30+43.因为点P (2,4)在切线上,所以4=2x 20-23x 30+43,即x 30-3x 20+4=0,所以x 30+x 20-4x 20+4=0,所以(x 0+1)(x 0-2)2=0,解得x 0=-1或x 0=2,故所求的切线方程为4x -y -4=0或x -y +2=0.(3)设切点为(x 1,y 1),则切线的斜率k =x 21=4,得x 0=±2.所以切点为(2,4),⎝ ⎛⎭⎪⎫-2,-43, 所以切线方程为y -4=4(x -2)和y +43=4(x +2),即4x -y -4=0和12x -3y +20=0.变式训练 解:(1)因为f (2)=23+2-16=-6,所以点(2,-6)在曲线上.因为f ′(x )=(x 3+x -16)′=3x 2+1,所以在点(2,-6)处的切线的斜率为k =f ′(2)=3×22+1=13,所以切线的方程为y =13(x -2)+(-6),即y =13x -32.(2)设切点坐标为(x 0,y 0),则直线l 的斜率为f ′(x 0)=3x 20+1,所以直线l 的方程为y =(3x 20+1)(x -x 0)+x 30+x 0-16.又因为直线l 过点(0,0),所以0=(3x 20+1)(-x 0)+x 30+x 0-16,整理得x 30=-8,所以x 0=-2,y 0=(-2)3+(-2)-16=-26,所以k =3×(-2)2+1=13,所以直线l 的方程为y =13x ,切点坐标为(-2,-26).例2 解:(1)因为f (x )=x e a -x +bx ,所以f ′(x )=(1-x )e a -x +b .依题设,知⎩⎪⎨⎪⎧f (2)=2e +2,f ′(2)=e -1,即⎩⎪⎨⎪⎧2e a -2+2b =2e +2,-e a -2+b =e -1.解得a =2,b =e.(2)由(1)知f (x )=x e 2-x +e x .由f ′(x )=e 2-x (1-x +e x -1)及e 2-x >0知,f ′(x )与1-x +e x -1同号. 令g (x )=1-x +e x -1,则g ′(x )=-1+e x -1.所以,当x ∈(-∞,1)时,g ′(x )<0,g (x )在区间(-∞,1)上单调递减;当x ∈(1,+∞)时,g ′(x )>0,g (x )在区间(1,+∞)上单调递增. 故g (1)=1是g (x )在区间(-∞,+∞)上的最小值,从而g (x )>0,x ∈(-∞,+∞).综上可知,f ′(x )>0,x ∈(-∞,+∞). 故f (x )的单调递增区间为(-∞,+∞).变式训练 解:(1)f ′(x )=(1+kx )e kx (k ≠0), 令f ′(x )=0得x =-1k (k ≠0).若k >0,则当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-1k 时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-1k ,+∞时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增; 若k <0,则当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-1k 时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-1k ,+∞时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减. (2)由(1)知,若k >0时,则当且仅当-1k ≤-1,即k ≤1,函数f (x )在(-1,1)上单调递增.若k <0时,则当且仅当-1k ≥1,即k ≥-1时,函数f (x )在(-1,1)上单调递增.综上可知,函数f (x )在(-1,1)上单调递增时,k 的取值范围是[-1,0)∪(0,1].例3 解:(1)f ′(x )=-3x 2+2ax +b .又x =-1,x =23分别对应函数取得极小值、极大值的情况,所以-1,23为方程-3x 2+2ax +b =0的两个根.所以a =-12,b =2,则f (x )=-x 3-12x 2+2x . x =-2时,f (x )=2,即(-2,2)在曲线上. 又切线斜率为k =f ′(x )=-3x 2-x +2, f ′(-2)=-8,所求切线方程为y -2=-8(x +2), 即为8x +y +14=0.(2)x 在变化时,f ′(x )及f (x )的变化情况如下表: ↘↗↘则f (x )在[-2,1]上的最大值为2,最小值为-32.变式训练 解:(1)因为f (x )=[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x , 所以f ′(x )=[2ax -(4a +1)]e x +[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x =[ax 2-(2a +1)x +2]e x .所以f ′(1)=(1-a )e.由题设知f ′(1)=0,即(1-a )e =0,解得a =1. 此时f (1)=3e ≠0. 所以a 的值为1.(2)由(1)得f ′(x )=[ax 2-(2a +1)x +2]e x =(ax -1)(x -2)e x .若a >12,则当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ,2时,f ′(x )<0;当x ∈(2,+∞)时,f ′(x )>0. 所以f (x )在x =2处取得极小值.若a ≤12,则当x ∈(0,2)时,x -2<0,ax -1≤12x -1<0,所以f ′(x )>0.所以2不是f (x )的极小值点.综上可知,a 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞.例4 (1)解:f ′(x )=1x -x +1=-x 2+x +1x,x ∈(0,+∞). 由f ′(x )>0得⎩⎪⎨⎪⎧x >0,-x 2+x +1>0,解得0<x <1+52. 故f (x )的单调递增区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1+52. (2)证明:令F (x )=f (x )-(x -1),x ∈(0,+∞). 则有F ′(x )=1-x 2x .当x ∈(1,+∞)时,F ′(x )<0, 所以F (x )在[1,+∞)上单调递减,故当x >1时,F (x )<F (1)=0,即当x >1时,f (x )<x -1.变式训练 (1)解:f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=a e x -1x .由题设知,f ′(2)=0,所以a =12e 2. 从而f (x )=12e 2e x -ln x -1,f ′(x )=12e 2e x -1x . 当0<x <2时,f ′(x )<0;当x >2时,f ′(x )>0.所以f (x )在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增. (2)证明:当a ≥1e 时,f (x )≥e xe -ln x -1. 设g (x )=e x e -ln x -1,则g ′(x )=e x e -1x . 当0<x <1时,g ′(x )<0;当x >1时,g ′(x )>0. 所以x =1是g (x )的最小值点. 故当x >0时,g (x )≥g (1)=0. 因此,当a ≥1e 时,f (x )≥0.例5 解:作出y =x 2-2x 的图象如图所示.(1)当a <0时,S =∫0a (x 2-2x )d x =⎝⎛⎭⎪⎫13x 3-x 2|0a =-a 33+a 2=43,所以(a +1)(a -2)2=0, 因为a <0,所以a =-1. (2)当a >0时, ①若0<a ≤2,则S =-∫a 0(x 2-2x )d x = -⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 3-x 2|a 0=a 2-a 33=43, 所以a 3-3a 2+4=0, 即(a +1)(a -2)2=0. 因为a >0,所以a =2. ②当a >2时,不合题意. 综上a =-1或a =2.变式训练 解析:(1)因为f (x )=x 3+x 2f ′ 所以f ′(x )=3x 2+2xf ′(x ), 所以f ′(1)=3+2f ′(1), 所以f ′(1)=-3,所以∫20f (x )d x =⎝⎛⎭⎪⎫14x 4+13x 3f ′(1)|20=-4.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧y =x 2,y =a 可得A (-a ,a ),B (a ,a ),S = (a -x 2)d x=⎝ ⎛⎭⎪⎫ax -13x 3|=2⎝ ⎛⎭⎪⎫a a -13a a =4a 323=823, 解得a =2. 答案:(1)-4 (2)2例6 解:(1)对f (x )求导得f ′(x )=e x·1+ax 2-2ax (1+ax 2)2.①当a =43时,若f ′(x )=0,则4x 2-8x +3=0, 解得x 1=32,x 2=12. 综合①,可知: ↗↘↗所以,x 1=32是极小值点,x 2=12是极大值点. (2)若f (x )为R 上的单调函数,则f ′(x )在R 上不变号,结合①与条件a >0, 知ax 2-2ax +1≥0在R 上恒成立, 因此Δ=4a 2-4a =4a (a -1)≤0, 由此并结合a >0,知0<a ≤1.变式训练 解析:显然函数f (x )的定义域为(0,+∞), y ′=4x -1x =4x 2-1x .由y ′>0,得函数f (x )的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞; 由y ′<0,得函数f (x )的单调递减区间为⎝⎛⎭⎪⎫0,12,由于函数在区间(k -1,k +1)上不是单调函数,所以⎩⎨⎧k -1<12<k +1,k -1≥0,解得1≤k <32. 答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫1,32。
一.解答题(共9小题)1.已知a>0,函数f(x)=lnx﹣ax2,x>0.(Ⅰ)求f(x)的单调区间;(Ⅱ)若存在均属于区间[1,3]的α,β,且β﹣α≥1,使f(α)=f(β),证明.2.已知函数f(x)=xlnx﹣2x+a,其中a∈R.(1)求f(x)的单调区间;(2)若方程f(x)=0没有实根,求a的取值范围;(3)证明:ln1+2ln2+3ln3+…+nlnn>(n﹣1)2,其中n≥2.3.已知函数f(x)=axlnx(a≠0).(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和最值;(Ⅱ)若m>0,n>0,a>0,证明:f(m)+f(n)+a(m+n)ln2≥f(m+n)4.已知函数f(x)=2e x﹣x(1)求f(x)在区间[﹣1,m](m>﹣1)上的最小值;(2)求证:对时,恒有.5.设a为实数,函数f(x)=e x﹣2x+2a,x∈R.(1)求f(x)的单调区间及极值;(2)求证:当a>ln2﹣1且x>0时,e x>x2﹣2ax+1.6.已知函数f(x)=ln(x+2)﹣a(x+1)(a>0).(1)求函数f(x)的单调区间;(2)若x>﹣2,证明:1﹣≤ln(x+2)≤x+1.7.已知函数f(x)=ln(x+1)﹣x.(Ⅰ)求函数f(x)的单调递减区间;(Ⅱ)若x>﹣1,证明:.8.已知函数(1)当a=1时,利用函数单调性的定义证明函数f(x)在(0,1]内是单调减函数;(2)当x∈(0,+∞)时f(x)≥1恒成立,求实数a的取值范围.9.已知函数f(x)=(1)当a<0,x∈[1,+∞)时,判断并证明函数f(x)的单调性(2)若对于任意x∈[1,+∞),不等式f(x)>0恒成立,求实数a的取值范围.参考答案与试题解析一.解答题(共9小题)1.已知a>0,函数f(x)=lnx﹣ax2,x>0.(Ⅰ)求f(x)的单调区间;(Ⅱ)若存在均属于区间[1,3]的α,β,且β﹣α≥1,使f(α)=f(β),证明.考点:利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性。
1、函数f(*)=(2*2―k*+k)·e -*(Ⅰ)当k 为何值时,)(x f 无极值;(Ⅱ)试确定实数k 的值,使)(x f 的极小值为0 2、函数()ln f x ax x =+()a ∈R .(Ⅰ)假设2a =,求曲线()y f x =在1x =处切线的斜率;(Ⅱ)求()f x 的单调区间;〔Ⅲ〕设2()22g x x x =-+,假设对任意1(0,)x ∈+∞,均存在[]20,1x ∈,使得12()()f x g x <,求a 的取值围. 3、设函数()1x f x x ae -=-。
〔I 〕求函数()f x 单调区间; 〔II 〕假设()0R f x x ≤∈对恒成立,求a 的取值围;〔III 〕对任意n 的个正整数1212,,nn a a a a a a A n++⋅⋅⋅⋅⋅⋅=记〔1〕求证:()11,2,i a iAa e i n A-≤=⋅⋅⋅〔2〕求证:A ≥4、函数b x x a x a x f +++-=23213)(,其中,a b ∈R . 〔Ⅰ〕假设曲线)(x f y =在点))2(,2(f P 处的切线方程为45-=x y ,求函数)(x f 的解析式; 〔Ⅱ〕当0>a 时,讨论函数)(x f 的单调性. 5、函数2()(21)(R x f x ax x e a -=-+⋅∈,e 为自然对数的底数).(I)当时,求函数()f x 的极值;(Ⅱ)假设函数()f x 在[-1,1]上单调递减,求a 的取值围. 6、函数2()(33)x f x x x e =-+⋅,设2t >-,(2),()f m f t n -==.〔Ⅰ〕试确定t 的取值围,使得函数()f x 在[]2,t -上为单调函数;〔Ⅱ〕试判断,m n 的大小并说明理由;〔Ⅲ〕求证:对于任意的2t >-,总存在0(2,)x t ∈-,满足0'20()2(1)3x f x t e =-,并确定这样的0x 的个数.7、函数2()ln (2)f x x ax a x =-+-.〔Ⅰ〕假设()f x 在1x =处取得极值,求a 的值;〔Ⅱ〕求函数()y f x =在2[,]a a 上的最大值. 8、函数221()()ln 2f x ax x x ax x =--+.()a ∈R . 〔I 〕当0a =时,求曲线()y f x =在(e,(e))f 处的切线方程〔e 2.718...=〕; 〔II 〕求函数()f x 的单调区间.9、函数()(1)e (0)xa f x x x=->,其中e 为自然对数的底数.〔Ⅰ〕当2a =时,求曲线()y f x =在(1,(1))f 处的切线与坐标轴围成的面积;〔Ⅱ〕假设函数()f x 存在一个极大值点和一个极小值点,且极大值与极小值的积为5e ,求a 的值.10、函数36)2(23)(23-++-=x x a ax x f . 〔1〕当1=a 时,求函数)(x f 的极小值;〔2〕试讨论曲线)(x f y =与x 轴的公共点的个数。
高中数学导数典型例题题型一:利用导数研究函数的单一性、极值、最值1. 已知函数 f (x) x3 ax2 bx c 过曲线 y f ( x) 上的点 P(1, f (1)) 的切线方程为y=3x+1 。
(1)若函数 f (x)在x 2 处有极值,求 f (x ) 的表达式;(2)在( 1)的条件下,求函数y f (x ) 在[-3,1] 上的最大值;(3)若函数y f (x )在区间 [ - 2, 1] 上单一递加,务实数 b 的取值范围2. 已知f (x ) 2 x3 2ax 2 3x ( a R ).31(1) 当| a |时,求证:f (x )在(1, 1) 内是减函数;4(2) 若y f (x ) 在 ( 1, 1) 内有且只有一个极值点,求a的取值范围.题型二:利用导数解决恒建立的问题例 1 :已知f ( x)x36ax29a2 x (a R ).(Ⅰ)求函数 f ( x) 的单一递减区间;(Ⅱ)当 a 0 时,若对x 0,3 有f ( x) 4 恒建立,务实数 a 的取值范围.例 2 :已知函数f ( x) e2x 2t(e x x) x2 2t 2 1,g ( x) 1 f ( x) .2(1)证明:当t 2 2 时, g(x) 在R上是增函数;(2)关于给定的闭区间[ a, b] ,试说明存在实数k ,当 t k 时,g( x)在闭区间[a,b]上是减函数;(3)证明:f ( x)≥3.2例 3:已知( ) ln , ( ) 2 3f x x axx x g x(1)求函数 f (x) 在 [t,t 2](t 0) 上的最小值(2)对x (0, ),2 f (x) g(x)恒建立,务实数 a 的取值范围(3)证明:对全部x∈( 0,+∞),都有 lnx >建立。
题型三:利用导数研究方程的根例 4 :已知函数 f ( x ) ax3 3x 2 1 3 .f ( x) 的单一性;a(I)议论函数(Ⅱ)若曲线 f (x) 上两点A、B处的切线都与y 轴垂直,且线段AB 与x轴有公共点,务实数 a 的取值范围.例 5 :已知函数 f ( x) ax3 bx 2 3x( a, b R) ,在点 (1, f (1)) 处的切线方程为y 2 0. (1)若关于区间[2,2] 上随意两个自变量的值x1 , x2,都有 | f ( x1 ) f (x2 ) | c ,务实数c 的最小值。
导数高中试题及解析答案1. 计算函数 \( f(x) = x^3 - 3x^2 + 2x \) 在 \( x = 1 \) 处的导数。
解析:首先,我们需要找到函数 \( f(x) \) 的导数。
根据导数的定义,我们有:\[ f'(x) = \frac{d}{dx}(x^3 - 3x^2 + 2x) \]对每一项分别求导,我们得到:\[ f'(x) = 3x^2 - 6x + 2 \]现在,将 \( x = 1 \) 代入 \( f'(x) \) 得到:\[ f'(1) = 3(1)^2 - 6(1) + 2 = 3 - 6 + 2 = -1 \]答案:函数 \( f(x) \) 在 \( x = 1 \) 处的导数为 \( -1 \)。
2. 已知函数 \( g(x) = \sin(x) \),求 \( g'(x) \)。
解析:根据三角函数的导数规则,我们知道 \( \sin(x) \) 的导数是\( \cos(x) \)。
因此,我们可以直接写出 \( g(x) \) 的导数:\[ g'(x) = \cos(x) \]答案:函数 \( g(x) \) 的导数是 \( \cos(x) \)。
3. 计算复合函数 \( h(x) = (x^2 - 1)^4 \) 的导数。
解析:这是一个复合函数,我们可以使用链式法则来求导。
首先,设\( u = x^2 - 1 \),那么 \( h(x) = u^4 \)。
对 \( u \) 求导得到:\[ u' = \frac{d}{dx}(x^2 - 1) = 2x \]然后,对 \( h(x) \) 求导:\[ h'(x) = \frac{d}{dx}(u^4) = 4u^3 \cdot u' = 4(x^2 - 1)^3\cdot 2x \]答案:复合函数 \( h(x) \) 的导数是 \( 8x(x^2 - 1)^3 \)。
完整版)导数大题练习带答案1.已知 $f(x)=x\ln x-ax$,$g(x)=-x^2-2$,要求实数 $a$ 的取值范围。
Ⅰ)对于所有 $x\in(0,+\infty)$,都有 $f(x)\geq g(x)$,即$x\ln x-ax\geq -x^2-2$,整理得 $a\leq \ln x +\frac{x}{2}$,对于 $x\in(0,+\infty)$,$a$ 的取值范围为 $(-\infty。
+\infty)$。
Ⅱ)当 $a=-1$ 时,$f(x)=x\ln x+x$,求 $f(x)$ 在 $[m。
m+3]$ 上的最值。
$f'(x)=\ln x+2$,令 $f'(x)=0$,解得 $x=e^{-2}$,在 $[m。
m+3]$ 上,$f(x)$ 单调递增,所以最小值为$f(m)=me^{m}$。
Ⅲ)证明:对于所有 $x\in(0,+\infty)$,都有 $\lnx+1>\frac{1}{x}$。
证明:$f(x)=\ln x+1-\frac{1}{x}$,$f'(x)=\frac{1}{x}-\frac{1}{x^2}=\frac{1}{x^2}(x-1)>0$,所以$f(x)$ 在 $(0,+\infty)$ 上单调递增,即对于所有$x\in(0,+\infty)$,都有 $\ln x+1>\frac{1}{x}$。
2.已知函数 $f(x)=\frac{2}{x}+a\ln x-2(a>0)$。
Ⅰ)若曲线 $y=f(x)$ 在点 $P(1,f(1))$ 处的切线与直线$y=x+2$ 垂直,求函数 $y=f(x)$ 的单调区间。
$f'(x)=-\frac{2}{x^2}+a$,在点 $P(1,f(1))$ 处的切线斜率为 $f'(1)=a-2$,由于切线垂直于直线 $y=x+2$,所以 $a-2=-\frac{1}{1}=-1$,解得 $a=1$。
导数典型例题导数作为考试内容的考查力度逐年增大.考点涉及到了导数的所有内容,如导数的定义,导数的几何意义、物理意义,用导数研究函数的单调性,求函数的最(极)值等等,考查的题型有客观题(选择题、填空题)、主观题(解答题)、考查的形式具有综合性和多样性的特点.并且,导数与传统内容如二次函数、二次方程、三角函数、不等式等的综合考查成为新的热点.一、与导数概念有关的问题【例1】函数f (x )=x (x -1) (x -2)…(x -100)在x=0处的导数值为 A.0 B.1002 C.200 D.100! 解法一 f '(0)=xf x f x ∆-∆+→∆)0()0(lim=xx x x x ∆--∆-∆-∆∆→∆0)100()2)(1(lim=lim 0→∆x (Δx -1)(Δx -2)…(Δx -100)=(-1)(-2)…(-100)=100! ∴选D.解法二 设f (x )=a 101x 101+ a 100x 100+…+ a 1x +a 0,则f '(0)= a 1,而a 1=(-1)(-2)…(-100)=100!. ∴选D.点评 解法一是应用导数的定义直接求解,函数在某点的导数就是函数在这点平均变化率的极限.解法二是根据导数的四则运算求导法则使问题获解.【例2】 已知函数f (x )=nn n k k n n n n x c nx c k x c x c c 1121221++++++ ,n ∈N *,则 x x f x f x ∆∆--∆+→∆)2()22(lim= .解 ∵xx f x f x ∆∆--∆+→∆)2()22(lim=2xf x f x ∆-∆+→∆2)2()22(lim+[]xf x f x ∆--∆-+→∆-)2()(2lim=2f '(2)+ f '(2)=3 f '(2),又∵f '(x )=1121--+++++n n n k k n n n x c x c x c c ,∴f '(2)=21(2nn n k n k n n c c c c 222221+++++ )=21[(1+2)n -1]= 21(3n -1). 点评 导数定义中的“增量Δx ”有多种形式,可以为正也可以为负,如xm x f x m x f x ∆--∆-→∆-)()(000lim,且其定义形式可以是xm x f x m x f x ∆--∆-→∆)()(000lim,也可以是00)()(limx x x f x f x --→∆(令Δx =x -x 0得到),本题是导数的定义与多项式函数求导及二项式定理有关知识的综合题,连接交汇、自然,背景新颖.【例3】 如圆的半径以2 cm/s 的等速度增加,则圆半径R =10 cm 时,圆面积增加的速度是 .解 ∵S =πR 2,而R =R (t ),t R '=2 cm/s ,∴t S '=t R )π(2'=2πR ·t R '=4πR ,∴t S '/R =10=4πR/R =10=40π cm 2/s.点评 R 是t 的函数,而圆面积增加的速度是相当于时间t 而言的(R 是中间变量),此题易出现“∵S =πR 2,S '=2πR ,S '/R =10=20π cm 2/s ”的错误.本题考查导数的物理意义及复合函数求导法则,须注意导数的物理意义是距离对时间的变化率,它是表示瞬时速度,因速度是向量,故变化率可以为负值.2004年高考湖北卷理科第16题是一道与实际问题结合考查导数物理意义的填空题,据资料反映:许多考生在求出距离对时间的变化率是负值后,却在写出答案时居然将其中的负号舍去,以致痛失4分.二、与曲线的切线有关的问题【例4】 以正弦曲线y =sin x 上一点P 为切点的切线为直线l ,则直线l 的倾斜角的范围是A.⎦⎤⎢⎣⎡4π,0∪⎥⎦⎤⎢⎣⎡π,4π3 B. []π,0 C.⎥⎦⎤⎢⎣⎡4π3,4π D. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡4π,0∪⎦⎤⎢⎣⎡4π3,2π 解 设过曲线y =sin x 上点P 的切线斜率角为α,由题意知,tan α=y '=cos x . ∵cos x ∈[-1,1], ∴tan α∈[-1,1],又α∈[)π,0,∴α∈⎦⎤⎢⎣⎡4π,0∪⎥⎦⎤⎢⎣⎡π,4π3.故选A.点评 函数y =f (x )在点x 0处的导数f '(x 0)表示曲线,y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线斜率,即k =tan α(α为切线的倾斜角),这就是导数的几何意义.本题若不同时考虑正切函数的图像及直线倾斜角的范围,极易出错.【例5】 曲线y =x 3-ax 2的切线通过点(0,1),且过点(0,1)的切线有两条,求实数a 的值.解 ∵点(0,1)不在曲线上,∴可设切点为(m ,m 3-am 2).而y '=3x 2-2ax , ∴k 切=3m 3-2am ,则切线方程为y =(3m 3-2am )x -2m 3-am 2. ∵切线过(0,1),∴2m 3-am 2+1=0.(*)设(*)式左边为f (m ),∴f (m )=0,由过(0,1)点的切线有2条,可知f (m )=0有两个实数解,其等价于“f (m )有极值,且极大值乘以极小值等于0,且a ≠0”.由f (m )=2m 3-am 2+1,得f '(m )= 6m 3-am 2=2m (3m -a ),令f '(m )=0,得m =0,m =3a, ∴a ≠0,f (0)·f (3a )=0,即a ≠0,-271a 3+1=0,∴a =3.点评 本题解答关键是把“切线有2条”的“形”转化为“方程有2个不同实根”的“数”,即数形结合,然后把三次方程(*)有两个不同实根予以转化.三次方程有三个不同实根等价于“极大值大于0,且极小值小于0”.另外,对于求过某点的曲线的切线,应注意此点是否在曲线上.三、与函数的单调性、最(极)值有关的问题【例6】 以下四图,都是同一坐标系中三次函数及其导函数的图像,其中一定不正确的序号是A.①、②B.①、③C.③、④D.①、④解 由题意知导函数的图像是抛物线.导函数的值大于0,原函数在该区间为增函数;导函数的值小于0,原函数在该区间为减函数,而此抛物线与x 轴的交点即是函数的极值点,把极值点左、右导数值的正负与三次函数在极值点左右的递增递减结合起来考虑,可知一定不正确的图形是③、④,故选C.点评 f '(x )>0(或<0)只是函数f '(x )在该区间单递增(或递减)的充分条件,可导函数f '(x )在(a ,b )上单调递增(或递减)的充要条件是:对任意x ∈(a ,b ),都有f '(x )≥0(或≤0)且f '(x )在(a ,b )的任意子区间上都不恒为零.利用此充要条件可以方便地解决“已知函数的单调性,反过来确定函数解析式中的参数的值域范围”问题.本题考查函数的单调性可谓新颖别致.【例7】函数y =f (x )定义在区间(-3,7)上,其导函数如图所示,则函数y =f (x )在区间(-3,7)上极小值的个数是 个.解 如图,A 、O 、B 、C 、E 这5个点是函数的极值点,观察这5个极值点左、右导数的正、负,可知O 点、C 点是极小值点,故在区间(-3,7)上函数y =f (x )的极小值个数是2个.点评 导数f '(x )=0的点不一定是函数y =f (x )的极值点,如使f '(x )=0的点的左、右的导数值异号,则是极值点,其中左正右负点是极大值点,左负右正点是极小值点.本题考查函数的极值可以称得上是匠心独运.【例8】 设函数f (x )与数列{a n }满足关系:①a 1>α,其中α是方程f (x )=x 的实数根;②a n+1=f (a n ),n ∈N *;③f (x )的导数f '(x )∈(0,1).(1)证明:a n >α,n ∈N *;(2)判断a n 与a n+1的大小,并证明你的结论. (1)证明:(数学归纳法)当n =1时,由题意知a 1>α,∴原式成立. 假设当n =k 时,a k >α,成立. ∵f '(x )>0,∴f (x )是单调递增函数.∴a k+1= f (a k )> f (α)=α,(∵α是方程f (x )= x 的实数根)即当n =k +1时,原式成立.故对于任意自然数N *,原式均成立.(2)解:g (x )=x -f (x ),x ≥α,∴g '(x )=1-f '(x ),又∵0< f '(x )<1,∴g '(x )>0. ∴g '(x )在[)+∞,α上是单调递增函数.而g '(α)=α-f (α)=0,∴g '(x )>g (α) (x >α),即x >f (x ). 又由(1)知,a n >α,∴a n >f (a n )=a n+1.点评 本题是函数、方程、数列、导数等知识的自然链接,其中将导数知识融入数学归纳法,令人耳目一新.四、与不等式有关的问题【例9】 设x ≥0,比较A =xe -x ,B =lg(1+x ),C =xx +1的大小.解 令f (x )=C -B=xx +1-lg(1+x ),则f '(x )=xx x ++-+1)1(2)11(2>0,∴f (x )为[)+∞,0上的增函数,∴f (x )≥f (0)=0,∴C ≥B .令g (x )=B -A =lg(1+x )-xe -x,则当x ≥0时,g '(x )=xx e x +---1)1(12≥0,∴g (x )为[)+∞,0上的增函数,∴g (x )≥g (0)=0,∴B ≥A .因此,C ≥B ≥A (x =0时等号成立).点评 运用导数比较两式大小或证明不等式,常用设辅助函数法,如f (a )=φ(a ),要证明当x >a 时,有f (a )=φ(a ),则只要设辅助函数F (x )= f (a )-φ(a ),然后证明F (x )在x >a 单调递减即可,并且这种设辅助函数法有时可使用多次,2004年全国卷Ⅱ的压轴题就考查了此知识点.五、与实际应用问题有关的问题【例10】 某汽车厂有一条价值为a 万元的汽车生产线,现要通过技术改造来提高该生产线的生产能力,提高产品的增加值,经过市场调查,产品的增加值y 万元与技术改造投入x 万元之间满足:①y 与(a -x )和x 2的乘积成正比;②当2ax =时,y =a 3.并且技术改造投入比率:)(2x a x-∈(]t ,0,其中t 为常数,且t ∈(]2,0.(1)求y =f (x )的解析式及定义域;(2)求出产品的增加值y 的最大值及相应的x 值. 解:(1)由已知,设y =f (x )=k (a -x )x 2,∵当2a x =时,y = a 3,即a 3=k ·2a ·42a ,∴k =8,则f (x )=8-(a -x )x 2.∵0<)(2x a x-≤t ,解得0<x ≤122+t at .∴函数f (x )的定义域为0<x ≤122+t at .(2)∵f '(x )= -24x 2+16ax =x (-24x +16a ),令f '(x )=0,则x =0(舍去),32ax =,当0<x <32a 时,f '(x )>0,此时f (x )在(0,32a)上单调递增;当x >32a 时,f '(x )<0,此时f (x )是单调递减.∴当122+t at ≥32a 时,即1≤t ≤2时,y max =f (32a )=32732a ;当122+t at <32a 时,即0<t <1时,y max =f (122+t at )=323)12(32+t t a . 综上,当1≤t ≤2时,投入32a 万元,最大增加值是32732a ,当0<t <1时,投入122+t at万元,最大增加值是323)12(32+t t a .点评 f '(x 0)=0,只是函数f (x )在x 0处有极值的必要条件,求实际问题的最值应先建立一个目标函数,并根据实际意义确定其定义域,然后根据问题的性质可以断定所建立的目标函数f (x )确有最大或最小值,并且一定在定义区间内取得,这时f (x )在定义区间内部又只有一个使f '(x 0)=0的点x 0,那么就不必判断x 0是否为极值点,取什么极值,可断定f (x 0)就是所求的最大或最小值.。