2017_18版高中数学1.2.1常数函数与幂函数的导数1.2.2导数公式表及数学软件的应用学案
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基本初等函数的导数公式表
函数的导数是一个重要的概念,它可以帮助我们更好地理解函数的变化趋势。
函数的导数可以用公式表示,下面是基本初等函数的导数公式表:
1. 常数函数的导数:f'(x)=0
2. 一次函数的导数:f'(x)=ax+b
3. 二次函数的导数:f'(x)=2ax+b
4. 三次函数的导数:f'(x)=3ax2+2bx+c
5. 幂函数的导数:f'(x)=axn-1
6. 指数函数的导数:f'(x)=aex
7. 对数函数的导数:f'(x)=1/x
8. 反三角函数的导数:f'(x)=a/cosx
9. 反双曲函数的导数:f'(x)=a/coshx
10. 反正弦函数的导数:f'(x)=-asinx
11. 反余弦函数的导数:f'(x)=-acosx
12. 反正切函数的导数:f'(x)=1/tanx
13. 反双曲正切函数的导数:f'(x)=1/tanhx
14. 反双曲余弦函数的导数:f'(x)=-acoshx
15. 反双曲正弦函数的导数:f'(x)=-asinhx
以上就是基本初等函数的导数公式表,它们可以帮助我们更好地理解函数的变化趋势。
函数的导数可以用来计算函数的斜率,从而更好地理解函数的变化趋势。
此外,函数的导数
还可以用来计算函数的极值点,从而更好地理解函数的变化趋势。
因此,函数的导数是一个重要的概念,它可以帮助我们更好地理解函数的变化趋势。
1.2.1 常数函数与幂函数的导数1.2.2 导数公式表及数学软件的应用(建议用时:45分钟)[学业达标]一、选择题1.下列结论正确的是( )A .若y =cos x ,则y ′=sin xB .若y =sin x ,则y ′=-cos xC .若y =1x ,则y ′=-1x 2D .若y =x ,则y ′=x2【解析】 ∵(cos x )′=-sin x ,∴A 不正确;∵(sin x )′=cos x ,∴B 不正确; ∵(x )′=12x,∴D 不正确. 【答案】 C2.在曲线f (x )=1x 上切线的倾斜角为34π的点的坐标为 ( ) 【导学号:05410010】A .(1,1)B .(-1,-1)C .(-1,1)D .(1,1)或(-1,-1)【解析】 切线的斜率k =tan 34π=-1, 设切点为(x 0,y 0),则f ′(x 0)=-1,又f ′(x )=-1x 2,∴-1x 20=-1,∴x 0=1或-1, ∴切点坐标为(1,1)或(-1,-1).故选D.【答案】 D3.对任意的x ,有f ′(x )=4x 3,f (1)=-1,则此函数解析式为( )A .f (x )=x 3B .f (x )=x 4-2C .f (x )=x 3+1D .f (x )=x 4-1 【解析】 由f ′(x )=4x 3知f (x )中含有x 4项,然后将x =1代入选项中验证可得,选B.【答案】 B4.已知曲线y =x 3在点(2,8)处的切线方程为y =kx +b ,则k -b =( )A .4B .-4C .28D .-28 【解析】 ∵y ′=3x 2,∴点(2,8)处的切线斜率k =f ′(2)=12.∴切线方程为y -8=12(x -2),即y =12x -16,∴k =12,b =-16,∴k -b =28.【答案】 C5.若f (x )=sin x ,f ′(α)=12,则下列α的值中满足条件的是( ) A.π3 B.π6C.23πD.56π 【解析】 ∵f (x )=sin x ,∴f ′(x )=cos x .又∵f ′(α)=cos α=12, ∴α=2k π±π3(k ∈Z ). 当k =0时,α=π3. 【答案】 A二、填空题6.已知f (x )=x 2,g (x )=ln x ,若f ′(x )-g ′(x )=1,则x =________.【解析】 因为f (x )=x 2,g (x )=ln x ,所以f ′(x )=2x ,g ′(x )=1x且x >0, f ′(x )-g ′(x )=2x -1x=1,即2x 2-x -1=0, 解得x =1或x =-12(舍去).故x =1. 【答案】 17.直线y =12x +b 是曲线y =ln x (x >0)的一条切线,则实数b =________. 【解析】 设切点坐标为(x 0,y 0),则y 0=ln x 0.∵y ′=(ln x )′=1x, 由题意知1x 0=12, ∴x 0=2,y 0=ln 2.由ln 2=12×2+b ,得b =ln 2-1. 【答案】 ln 2-18.已知函数y =f (x )的图象在M (1,f (1))处的切线方程是y =12x +2,则f (1)+f ′(1)=__________. 【导学号:05410012】【解析】 依题意知,f (1)=12×1+2=52, f ′(1)=12,∴f (1)+f ′(1)=52+12=3.【答案】 3三、解答题9.若质点P 的运动方程是s =3t 2(s 的单位为m ,t 的单位为s),求质点P 在t =8 s时的瞬时速度.【解】 ∵s ′=(3t 2)′=(t 23)′=23t -13, ∴v =23×8-13=23×2-1=13, ∴质点P 在t =8 s 时的瞬时速度为13m/s. 10.设f (x )=x 3+ax 2+bx +1的导数f ′(x )满足f ′(1)=2a ,f ′(2)=-b ,其中常数a ,b ∈R .求曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程.【解】 因为f (x )=x 3+ax 2+bx +1,所以f ′(x )=3x 2+2ax +b .令x =1,得f ′(1)=3+2a +b ,又f ′(1)=2a ,所以3+2a +b =2a ,解得b =-3. 令x =2,得f ′(2)=12+4a +b ,又f ′(2)=-b ,所以12+4a +b =-b ,解得a =-32. 则f (x )=x 3-32x 2-3x +1,从而f (1)=-52. 又f ′(1)=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-32=-3,所以曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为y -⎝ ⎛⎭⎪⎫-52 =-3(x -1),即6x +2y -1=0.[能力提升]1.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 ,则f 2 017(x )=( )A .sin xB .-sin xC .cos xD .-cos x【解析】 f 0(x )=sin x ,f 1(x )=f 0′(x )=(sin x )′=cos x ,f 2(x )=f 1′(x )=(cos x )′=-sin x ,f 3(x )=f 2′(x )=(-sin x )′=-cos x ,f 4(x )=f 3′(x )=(-cos x )′=sin x ,所以4为最小正周期,故f 2 017(x )=f 1(x )=cos x .【答案】 C2.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=( )A .64B .32C .16D .8 【解析】 因为y ′=-12x -32,所以曲线y =x -12在点(a ,a -12)处的切线方程为: y -a -12=-12a -32(x -a ),由x =0得y =32a -12,由y =0得x =3a , 所以12·32a -12·3a =18,解得a =64. 【答案】 A3.点P 是f (x )=x 2上任意一点,则点P 到直线y =x -1的最短距离是__________.【解析】 与直线y =x -1平行的f (x )=x 2的切线的切点到直线y =x -1的距离最小.设切点为(x 0,y 0),则f ′(x 0)=2x 0=1,∴x 0=12,y 0=14.即P ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,14到直线y =x -1的距离最短. ∴d =⎪⎪⎪⎪⎪⎪12-14-112+12=328.【答案】 3284.已知P (-1,1),Q (2,4)是曲线y =x 2上的两点,(1)求过点P ,Q 的曲线y =x 2的切线方程;(2)求与直线PQ 平行的曲线y =x 2的切线方程.【解】 (1)因为y ′=2x .P (-1,1),Q (2,4)都是曲线y =x 2上的点. 过P 点的切线的斜率k 1=-2,过Q 点的切线的斜率k 2=4,过P 点的切线方程为y -1=-2(x +1), 即2x +y +1=0.过Q 点的切线方程为y -4=4(x -2), 即4x -y -4=0.(2)因为y ′=2x ,直线PQ 的斜率k =4-12+1=1, 切线的斜率k =2x 0=1,所以x 0=12,所以切点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,14, 与PQ 平行的切线方程为y -14=x -12, 即4x -4y -1=0.。
1.2.1 常数函数与幂函数的导数
1.2.2 导数公式表及数学软件的应用
明目标、知重点 1.能根据定义求函数y =c ,y =x ,y =x 2
,y =1x
,y =x 的导数.2.能利
用给出的基本初等函数的导数公式求简单函数的导数.
1.几个常用函数的导数
2.
[情境导学]
在前面,我们利用导数的定义能求出函数在某一点处的导数,那么能不能利用导数的定义求出比较简单的函数及基本函数的导数呢?这就是本节要研究的问题. 探究点一 几个常用函数的导数
思考1 类比用导数定义求函数在某点处导数的方法,如何用定义法求函数y =f (x )的导函数?利用定义求下列常用函数的导数: ①y =c ,②y =x ,③y =x 2
,④y =1x
,⑤y =x .
答 (1)计算Δy
Δx ,并化简;
(2)观察当Δx 趋近于0时,
Δy
Δx
趋近于哪个定值; (3)Δy
Δx 趋近于的定值就是函数y =f (x )的导函数. ①y ′=0,②y ′=1,③y ′=2x ,④y ′=lim Δx →0
Δy
Δx
= lim Δx →01x +Δx -1
x Δx =lim Δx →0-1x x +Δx =-1x 2(其它类同), ⑤y ′=12x
.
思考2 在同一平面直角坐标系中,画出函数y =2x ,y =3x ,y =4x 的图象,并根据导数定义,求它们的导数.
(1)从图象上看,它们的导数分别表示什么?
(2)这三个函数中,哪一个增加得最快?哪一个增加得最慢? (3)函数y =kx (k ≠0)增(减)的快慢与什么有关?
答 函数y =2x ,y =3x ,y =4x 的图象如图所示,导数分别为y ′=2,
y ′=3,y ′=4.
(1)从图象上看,函数y =2x ,y =3x ,y =4x 的导数分别表示这三条直线的斜率. (2)在这三个函数中,y =4x 增加得最快,y =2x 增加得最慢.
(3)函数y =kx (k >0)增加的快慢与k 有关系,即与函数的导数有关系,k 越大,函数增加得越快,k 越小,函数增加得越慢.
函数y =kx (k <0)减少的快慢与|k |有关系,即与函数导数的绝对值有关系,|k |越大,函数减少得越快,|k |越小,函数减少得越慢.
思考3 画出函数y =1
x
的图象.根据图象,描述它的变化情况,并求出曲线在点(1,1)处的
切线方程.
答 函数y =1x 的图象如图所示,结合函数图象及其导数y ′=-1
x
2发
现,当x <0时,随着x 的增加,函数y =1
x
减少得越来越快;当x >0
时,随着x 的增加,函数减少得越来越慢.
点(1,1)处切线的斜率为-1,过点(1,1)的切线方程为y =-x +2. 探究点二 基本初等函数的导数公式
思考 利用导数的定义可以求函数的导函数,但运算比较繁杂,有些函数式子在中学阶段无法变形,怎样解决这个问题?
答 可以使用给出的导数公式进行求导,简化运算过程,降低运算难度. 例1 求下列函数的导数:
(1)y =sin π3;(2)y =5x ;(3)y =1x 3;(4)y =4
x 3
;
(5)y =log 3x . 解 (1)y ′=0;
(2)y ′=(5x
)′=5x
ln 5;
(3)y ′=⎝ ⎛⎭
⎪⎫1x
3′=(x -3)′=-3x -4
;
(4)y ′=(4
x 3
)′=(34
x )′=1434
x -=3
44
x
;
(5)y ′=(log 3x )′=
1
x ln 3
. 反思与感悟 对于教材中出现的基本初等函数的导数公式,要想在解题过程中应用自如,必须做到以下两点:一是正确理解,如sin π3=3
2是常数,而常数的导数一定为零,就不会出
现⎝
⎛⎭⎪⎫sin π3′=cos π3这样的错误结果.二是准确记忆,灵活变形.如根式、分式可转化为指
数式,然后利用公式求导.
跟踪训练1 求下列函数的导数:
(1)y =x 8
;(2)y =(12)x ;(3)y =x x ;(4)y =log 13x .
解 (1)y ′=8x 7
;
(2)y ′=(12)x ln 12=-(12)x
ln 2;
(3)∵y =x x =x 32,∴y ′=1
23
2x ;
(4)y ′=
1x ln
13=-
1
x ln 3
. 例2 判断下列计算是否正确.
求y =cos x 在x =π
3
处的导数,过程如下:
y ′|x =π3
=⎝
⎛⎭
⎪⎫
cos π3
′=-sin π3=-
32
. 解 错误.应为y ′=-sin x , ∴y ′|x =π3
=-sin π3=-3
2.
反思与感悟 函数f (x )在点x 0处的导数等于f ′(x )在点x =x 0处的函数值.在求函数在某点处的导数时可以先利用导数公式求出导函数,再将x 0代入导函数求解,不能先代入后求导.
跟踪训练2 求函数f (x )=ln x 在x =1处的导数. 解 f ′(x )=(ln x )′=1
x
,∴f ′(1)=1,
∴函数f (x )在x =1处的导数为1. 探究点三 导数公式的综合应用
例3 已知直线l: 2x -y +4=0与抛物线y =x 2
相交于A 、B 两点,O 是坐标原点,试求与直线l 平行的抛物线的切线方程,并在弧 AOB 上求一点P ,使△ABP 的面积最大. 解 设P (x 0,y 0)为切点,过点P 与AB 平行的直线斜率k = y ′=2x 0,∴k =2x 0=2, ∴x 0=1,y 0 =1. 故可得P (1,1),
∴切线方程为2x -y -1=0.
由于直线l: 2x -y +4=0与抛物线y =x 2
相交于A 、B 两点,所以|AB |为定值,要使△ABP 的面积最大,只要P 到AB 的距离最大,故P (1,1)点即为所求弧 AOB 上的点,使△ABP 的
面积最大.
反思与感悟 利用基本初等函数的求导公式,可求其图象在某一点P (x 0,y 0)处的切线方程,可以解决一些与距离、面积相关的几何的最值问题,一般都与函数图象的切线有关.解题时可先利用图象分析取最值时的位置情况,再利用导数的几何意义准确计算. 跟踪训练3 曲线y =x 3
+3x 2
+6x -10的切线中,求斜率最小的切线方程. 解 由题意知:
y ′=3x 2+6x +6=3(x +1)2+3,
∴当x =-1时,y ′取最小值为3,即最小的斜率为3.此时切点坐标为(-1,-14). ∴斜率最小的切线方程为y +14=3(x +1), 即3x -y -11=0.
1.给出下列结论: ①若y =1x
3,则y ′=-3
x
4;
②若y =3
x ,则y ′=1
33
x ;
③若y =1x
2,则y ′=-2x -3
;
④若f (x )=3x ,则f ′(1)=3. 其中正确的个数是( ) A .1 B .2 C .3 D .4 答案 C
解析 ①y =1x
3=x -3
,
则y ′=-3x -4
=-3x
4;
②y =3
x =1
3
x ,则y ′=13·2
3x ≠1
3
3
x ;
③y =1x
2=x -2,则y ′=-2x -3
;
④由f (x )=3x ,知f ′(x )=3, ∴f ′(1)=3. ∴①③④正确.
2.函数f (x )=x ,则f ′(3)等于( )
A.36 B .0 C.
12x
D.32
答案 A
解析 ∵f ′(x )=(x )′=1
2x ,
∴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]∪[3π
4,π)
B .[0,π)
C .[π4,3π
4]
D .[0,π4]∪[π2,3π
4
]
答案 A
解析 ∵(sin x )′=cos x , ∵k l =cos x ,
∴-1≤k l ≤1,∴αl ∈[0,
π4]∪[3π
4
,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 12
e 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 2
x -e 2
.
当x =0时,y =-e 2
,当y =0时,x =1. ∴S △=12×1×|-e 2
|=12e 2.
[呈重点、现规律]
1.利用常见函数的导数公式可以比较简捷地求出函数的导数,其关键是牢记和运用好导数公式.解题时,能认真观察函数的结构特征,积极地进行联想化归. 2.有些函数可先化简再应用公式求导.
如求y =1-2sin 2
x
2的导数.因为y =1-2sin 2
x
2=cos x ,
所以y ′=(cos x )′=-sin x .
3.对于正弦、余弦函数的导数,一是注意函数名称的变化,二是注意函数符号的变化.。