高中数学导数3篇
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高中数学导数知识点归纳总结及例题导数考试知识要点1. 导数(导函数的简称)的定义:设x0是函数y f(x)定义域的一点,如果自变量x在x0处有增量x,则函数值y也引起相应的增量y f(x0x)f(x0);比值yf(x0x)f(x0)称为函数y f(x)在点x0到x0x之间的平均变化率;如果极限x xf(x0x)f(x0)y存在,则称函数y f(x)在点x0处可导,并把这个极限叫做lim x0x x0xlim记作f’(x0)或y’|x x0,即f’(x0)=limy f(x)在x0处的导数,f(x0x)f(x0)y. lim x0x x0x注:①x是增量,我们也称为“改变量”,因为x可正,可负,但不为零.②以知函数y f(x)定义域为A,y f’(x)的定义域为B,则A与B关系为A B.2. 函数y f(x)在点x0处连续与点x0处可导的关系:⑴函数y f(x)在点x0处连续是y f(x)在点x0处可导的必要不充分条件.可以证明,如果y f(x)在点x0处可导,那么y f(x)点x0处连续.事实上,令x x0x,则x x0相当于x0.1于是limf(x)limf(x0x)lim[f(x x0)f(x0)f(x0)] x x0x0x0 lim[x0f(x0x)f(x0)f(x0x)f(x0)x f(x0)]lim lim limf( x0)f’(x0)0f(x0)f(x0).x0x0x0x xy|x|,当x>0时,x x⑵如果y f(x)点x0处连续,那么y f(x)在点x0处可导,是不成立的. 例:f(x)|x|在点x00处连续,但在点x00处不可导,因为y y y不存在. 1;当x<0时,1,故lim x0x x x注:①可导的奇函数函数其导函数为偶函数.②可导的偶函数函数其导函数为奇函数.3. 导数的几何意义:函数y f(x)在点x0处的导数的几何意义就是曲线y f(x)在点(x0,f(x))处的切线的斜率,也就是说,曲线y f(x)在点P(x0,f(x))处的切线的斜率是f’(x0),切线方程为y y0f’(x)(x x0).4. 求导数的四则运算法则:(u v)’u’v’y f1(x)f2(x)...fn(x)y’f1’(x)f2’(x)...fn’(x) (uv)’vu’v’u(cv)’c’v cv’cv’(c为常数)vu’v’u u(v0) 2v v’注:①u,v必须是可导函数.②若两个函数可导,则它们和、差、积、商必可导;若两个函数均不可导,则它们的和、差、积、商不一定不可导. 例如:设f(x)2sinx22,g(x)cosx,则f(x),g(x)在x0处均不可导,但它们和xx f(x)g(x)sinx cosx在x0处均可导.5. 复合函数的求导法则:fx’((x))f’(u)’(x)或y’x y’u u’x复合函数的求导法则可推广到多个中间变量的情形.6. 函数单调性:⑴函数单调性的判定方法:设函数y f(x)在某个区间内可导,如果f’(x)>0,则y f(x)为增函数;如果f’(x)<0,则y f(x)为减函数.⑵常数的判定方法;如果函数y f(x)在区间I内恒有f’(x)=0,则y f(x)为常数.注:①f(x)0是f(x)递增的充分条件,但不是必要条件,如y2x3在(,)上并不是都有f(x)0,有一个点例外即x=0时f(x)= 0,同样f(x)0是f(x)递减的充分非必2要条件.②一般地,如果f(x)在某区间(sinx)cosx (arcsinx)’1 x2(xn)’nxn1(n R)(cosx)’sinx (arccosx)’ 1x2 1’11’(arctanx)II. (lnx)(logax)logae xxx21’(ex)’ex (ax)’axlna (arccotx)’III. 求导的常见方法:①常用结论:(ln|x|)’1x2 1 (x a1)(x a2)...(x an)1.②形如y(x a1)(x a2)...(x an)或y两(x b1)(x b2)...(x bn)x边同取自然对数,可转化求代数和形式.③无理函数或形如y xx这类函数,如y xx取自然对数之后可变形为lny xlnx,对两边y’1lnx x y’ylnx y y’xxlnx xx. 求导可得yx 3导数中的切线问题例题1:已知切点,求曲线的切线方程曲线y x33x21在点(1,1)处的切线方程为()例题2:已知斜率,求曲线的切线方程与直线2x y40的平行的抛物线y x2的切线方程是()注意:此题所给的曲线是抛物线,故也可利用法加以解决,即设切线方程为y2x b,代入y x2,得x22x b0,又因为0,得b1,故选D.例题3:已知过曲线上一点,求切线方程过曲线上一点的切线,该点未必是切点,故应先设切点,再求切点,即用待定切点法.求过曲线y x32x上的点(1,1)的切线方程.例题4:已知过曲线外一点,求切线方程1求过点(2,0)且与曲线y相切的直线方程.x4练习题:已知函数y x33x,过点A(016) ,作曲线y f(x)的切线,求此切线方程.看看几个高考题1.(2009全国卷Ⅱ)曲线y x在点1,1处的切线方程为2x 122.(2010江西卷)设函数f(x)g(x)x,曲线y g(x)在点(1,g(1))处的切线方程为y2x1,则曲线y f(x)在点(1,f(1))处切线的斜率为3.(2009宁夏海南卷)曲线y xe2x1在点(0,1)处的切线方程为。
高中数学第三章导数及其应用3.2 导数的计算第1课时几个常用函数的导数与基本初等函数的导数公式课时提升作业2 新人教A版选修1-1编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(高中数学第三章导数及其应用3.2 导数的计算第1课时几个常用函数的导数与基本初等函数的导数公式课时提升作业2 新人教A版选修1-1)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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几个常用函数的导数与基本初等函数的导数公式(25分钟60分)一、选择题(每小题5分,共25分)1.下列各式中正确的是( )A。
(lnx)′=x B。
(cosx)′=sinxC。
(sinx)′=cosx D.(x-8)′=-x—9【解析】选C。
因为(lnx)′=,(cosx)′=—sinx,(x-8)′=-8x-9=—,所以A,B,D均不正确,C正确。
2.若y=lnx,则其图象在x=2处的切线斜率是()A.1 B。
0 C。
2 D.【解析】选D。
因为y′=,所以当x=2时,y′=,故图象在x=2处的切线斜率为.3.(2015·西安高二检测)运动物体的位移s=3t2—2t+1,则此物体在t=10时的瞬时速度为( )A.281B.58 C。
85 D.10【解析】选B。
因为s=3t2-2t+1,所以s′=6t-2.当t=10时,s′=6×10—2=58.即此物体在t=10时的瞬时速度为58。
4。
正弦曲线y=sinx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.∪B。
§1.2.2基本初等函数的导数公式及导数的运算法则教学目标:1.熟练掌握基本初等函数的导数公式; 2.掌握导数的四则运算法则;3.能利用给出的基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则求简单函数的导数。
教学重点:基本初等函数的导数公式、导数的四则运算法则教学难点: 基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则的应用 教学过程: 一.创设情景四种常见函数y c =、y x =、2y x =、1y x=的导数公式及应用二.新课讲授(一)基本初等函数的导数公式表)(2)推论:[]''()()cf x cf x =(常数与函数的积的导数,等于常数乘函数的导数)三.典例分析例1.假设某国家在20年期间的年均通货膨胀率为5%,物价p (单位:元)与时间t (单位:年)有如下函数关系0()(15%)t p t p =+,其中0p 为0t =时的物价.假定某种商品的01p =,那么在第10个年头,这种商品的价格上涨的速度大约是多少(精确到0.01)?解:根据基本初等函数导数公式表,有'() 1.05ln1.05t p t =所以'10(10) 1.05ln1.050.08p =≈(元/年)因此,在第10个年头,这种商品的价格约为0.08元/年的速度上涨. 例2.根据基本初等函数的导数公式和导数运算法则,求下列函数的导数. (1)323y x x =-+ (2)y =xx --+1111; (3)y =x · sin x · ln x ;(4)y =xx 4; (5)y =xxln 1ln 1+-.(6)y =(2 x 2-5 x +1)e x(7) y =xx x xx x sin cos cos sin +-【点评】① 求导数是在定义域内实行的.② 求较复杂的函数积、商的导数,必须细心、耐心. 例3日常生活中的饮水通常是经过净化的.随着水纯净度的提高,所需净化费用不断增加.已知将1吨水净化到纯净度为%x 时所需费用(单位:元)为5284()(80100)100c x x x=<<-求净化到下列纯净度时,所需净化费用的瞬时变化率:(1)90% (2)98% 解:净化费用的瞬时变化率就是净化费用函数的导数.''''252845284(100)5284(100)()()100(100)x x c x x x ⨯--⨯-==-- 20(100)5284(1)(100)x x ⨯--⨯-=-25284(100)x =-(1)因为'25284(90)52.84(10090)c ==-,所以,纯净度为90%时,费用的瞬时变化率是52.84元/吨.(2)因为'25284(98)1321(10090)c ==-,所以,纯净度为98%时,费用的瞬时变化率是1321元/吨.函数()f x 在某点处导数的大小表示函数在此点附近变化的快慢.由上述计算可知,''(98)25(90)c c =.它表示纯净度为98%左右时净化费用的瞬时变化率,大约是纯净度为90%左右时净化费用的瞬时变化率的25倍.这说明,水的纯净度越高,需要的净化费用就越多,而且净化费用增加的速度也越快.四.课堂练习 1.课本P 92练习2.已知曲线C :y =3 x 4-2 x 3-9 x 2+4,求曲线C 上横坐标为1的点的切线方程;(y =-12 x +8)五.回顾总结(1)基本初等函数的导数公式表 (2)导数的运算法则六.布置作业§1.1.2 导数的概念学习目标1.掌握用极限给瞬时速度下的精确的定义;2.会运用瞬时速度的定义,求物体在某一时刻的瞬时速度. 一、预习与反馈(预习教材P 4~ P 6,找出疑惑之处)探究任务一:瞬时速度问题1:在高台跳水运动中,运动员有不同时刻的速度是 新知:1. 瞬时速度定义:物体在某一时刻(某一位置)的速度,叫做瞬时速度.探究任务二:导数问题2: 瞬时速度是平均速度ts∆∆当t ∆趋近于0时的 导数的定义:函数()y f x =在0x x =处的瞬时变化率是0000()()limlimx x f x x f x fx x∆→∆→+∆-∆=∆∆,我们称它为函数()y f x =在0x x =处的导数,记作0()f x '或 即000()()()limx f x x f x f x x∆→+∆-'=∆注意:(1)。
第三章 导数及其应用第一节 导数的概念及运算、定积分1.导数的概念(1)函数y =f (x )在x =x 0处的导数:函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率li m Δx →0 ΔyΔx=li mΔx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx ❶为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记作f ′(x 0)或y ′x =x 0,即f ′(x 0)=li mΔx →0 ΔyΔx =li m Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx.函数y =f (x )的导数f ′(x )反映了函数f (x )的瞬时变化趋势,其正负号反映了变化的方向,其大小|f ′(x )|反映了变化的快慢,|f ′(x )|越大,曲线在这点处的切线越“陡”.(2)导数的几何意义:函数f (x )在x =x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是在曲线y =f (x )上点P (x 0,y 0)❷处的切线的斜率(瞬时速度就是位移函数s (t )对时间t 的导数).相应地,切线方程为y -y 0=f ′(x 0)(x -x 0).❷曲线y =f (x )在点P (x 0,y 0)处的切线是指P 为切点,斜率为k =f ′(x 0)的切线,是唯一的一条切线.(3)函数f (x )的导函数:称函数f ′(x )=li mΔx →0 f (x +Δx )-f (x )Δx为f (x )的导函数.(4)f ′(x )是一个函数,f ′(x 0)是函数f ′(x )在x 0处的函数值(常数),[f ′(x 0)]′=0. 2.基本初等函数的导数公式3.(1)[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x );(2)[f (x )·g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x ); (3)⎣⎡⎦⎤f (x )g (x )′=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2(g (x )≠0). 4.复合函数的导数复合函数y =f (g (x ))的导数和函数y =f (u ),u =g (x )的导数间的关系为y x ′=y u ′·u x ′,即y 对x 的导数等于y 对u 的导数与u 对x 的导数的乘积.5.定积分的概念在∫b a f (x )d x 中,a ,b 分别叫做积分下限与积分上限,区间[a ,b ]叫做积分区间,f (x )叫做被积函数,x 叫做积分变量,f (x )d x 叫做被积式.6.定积分的性质(1)∫b a kf (x )d x =k ∫b a f (x )d x (k 为常数); (2)∫b a [f 1(x )±f 2(x )]d x =∫b a f 1(x )d x ±∫b a f 2(x )d x ; (3)∫b a f (x )d x =∫c a f (x )d x +∫b c f (x )d x (其中a <c <b ).求分段函数的定积分,可以先确定不同区间上的函数解析式,然后根据定积分的性质(3)进行计算.7.微积分基本定理一般地,如果f (x )是区间[a ,b ]上的连续函数,并且F ′(x )=f (x ),那么∫b a f (x )d x =F (b )-F (a ),常把F (b )-F (a )记作F (x )|b a ,即∫b a f (x )d x =F (x )|ba =F (b )-F (a ).8.定积分的几何意义定积分∫b a f (x )d x 的几何意义是介于x 轴、曲线y =f (x )及直线x =a ,x =b 之间的曲边梯形的面积的代数和,其值可正可负,具体来说,如图,设阴影部分的面积为S .①S =∫b a f (x )d x ;②S =-∫b a f (x )d x ;③S =∫c a f (x )d x -∫bc f (x )d x ; ④S =∫b a f (x )d x -∫b a g (x )d x =∫b a [f (x )-g (x )]d x .(1)定积分的几何意义是曲边梯形的面积,但要注意:面积非负,而定积分的结果可正可负.(2)当曲边梯形位于x 轴上方时,定积分的值为正;当曲边梯形位于x 轴下方时,定积分的值为负;当位于x 轴上方的曲边梯形与位于x 轴下方的曲边梯形面积相等时,定积分的值为零.二、常用结论1.奇函数的导数是偶函数,偶函数的导数是奇函数,周期函数的导数还是周期函数. 2.熟记以下结论:(1)⎝⎛⎭⎫1x ′=-1x 2;(2)(ln|x |)′=1x ; (3)⎣⎡⎦⎤1f (x )′=-f ′(x )[f (x )]2(f (x )≠0); (4)[af (x )±bg (x )]′=af ′(x )±bg ′(x ). 3.常见被积函数的原函数(1)∫b a c d x =cx |b a ;(2)∫b a x n d x =x n +1n +1|ba (n ≠-1); (3)∫b a sin x d x =-cos x |b a ;(4)∫b a cos x d x =sin x |ba ;(5)∫b a 1x d x =ln|x ||b a ;(6)∫b a e x d x =e x |b a . 考点一 导数的运算1.f (x )=x (2 018+ln x ),若f ′(x 0)=2 019,则x 0等于( ) A .e 2 B .1 C .ln 2D .e解析:选B f ′(x )=2 018+ln x +x ×1x =2 019+ln x ,故由f ′(x 0)=2 019,得2 019+ln x 0=2 019,则ln x 0=0,解得x 0=1.2.(2019·宜昌联考)已知f ′(x )是函数f (x )的导数,f (x )=f ′(1)·2x +x 2,则f ′(2)=( ) A.12-8ln 21-2ln 2B.21-2ln 2C.41-2ln 2D .-2解析:选C 因为f ′(x )=f ′(1)·2x ln 2+2x ,所以f ′(1)=f ′(1)·2ln 2+2,解得f ′(1)=21-2ln 2,所以f ′(x )=21-2ln 2·2x ln 2+2x ,所以f ′(2)=21-2ln 2×22ln 2+2×2=41-2ln 2.3.若函数f (x )=ax 4+bx 2+c 满足f ′(1)=2,则f ′(-1)=________. 解析:f ′(x )=4ax 3+2bx , ∵f ′(x )为奇函数且f ′(1)=2, ∴f ′(-1)=-2. 答案:-24.求下列函数的导数. (1)y =x 2sin x ; (2)y =ln x +1x;(3)y =cos x ex ;(4)y =x sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2cos ⎝⎛⎭⎫2x +π2. 解:(1)y ′=(x 2)′sin x +x 2(sin x )′ =2x sin x +x 2cos x .(2)y ′=⎝⎛⎭⎫ln x +1x ′=(ln x )′+⎝⎛⎭⎫1x ′=1x -1x2. (3)y ′=⎝⎛⎭⎫cos x e x ′=(cos x )′e x-cos x (e x)′(e x )2=-sin x +cos x e x .(4)∵y =x sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2cos ⎝⎛⎭⎫2x +π2 =12x sin(4x +π) =-12x sin 4x ,∴y ′=-12sin 4x -12x ·4cos 4x=-12sin 4x -2x cos 4x .考点二 导数的几何意义及其应用考法(一) 求切线方程[例1] (2018·全国卷Ⅰ)设函数f (x )=x 3+(a -1)·x 2+ax ,若f (x )为奇函数,则曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为( )A .y =-2xB .y =-xC .y =2xD .y =x[解析] 法一:∵f (x )=x 3+(a -1)x 2+ax , ∴f ′(x )=3x 2+2(a -1)x +a .又f (x )为奇函数,∴f (-x )=-f (x )恒成立,即-x 3+(a -1)x 2-ax =-x 3-(a -1)x 2-ax 恒成立, ∴a =1,∴f ′(x )=3x 2+1,∴f ′(0)=1, ∴曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为y =x . 法二:∵f (x )=x 3+(a -1)x 2+ax 为奇函数, ∴f ′(x )=3x 2+2(a -1)x +a 为偶函数, ∴a =1,即f ′(x )=3x 2+1,∴f ′(0)=1, ∴曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为y =x .[答案] D考法(二) 求切点坐标[例2] 已知函数f (x )=x ln x 在点P (x 0,f (x 0))处的切线与直线x +y =0垂直,则切点P (x 0,f (x 0))的坐标为________.[解析] ∵f (x )=x ln x ,∴f ′(x )=ln x +1,由题意得f ′(x 0)·(-1)=-1,即f ′(x 0)=1,∴ln x 0+1=1,ln x 0=0,∴x 0=1,∴f (x 0)=0,即P (1,0).[答案] (1,0)考法(三) 由曲线的切线(斜率)求参数的值(范围)[例3] (1)(2018·商丘二模)设曲线f (x )=-e x -x (e 为自然对数的底数)上任意一点处的切线为l 1,总存在曲线g (x )=3ax +2cos x 上某点处的切线l 2,使得l 1⊥l 2,则实数a 的取值范围是( )A .[-1,2]B .(3,+∞) C.⎣⎡⎦⎤-23,13 D.⎣⎡⎦⎤-13,23 (2)(2018·全国卷Ⅲ)曲线y =(ax +1)e x 在点(0,1)处的切线的斜率为-2,则a =________. [解析] (1)由f (x )=-e x -x ,得f ′(x )=-e x -1,∵e x +1>1,∴1e x +1∈(0,1).由g (x )=3ax +2cos x ,得g ′(x )=3a -2sin x ,又-2sin x∈[-2,2],∴3a -2sin x ∈[-2+3a ,2+3a ].要使过曲线f (x )=-e x -x 上任意一点的切线l 1,总存在过曲线g (x )=3ax +2cos x 上某点处的切线l 2,使得l 1⊥l 2,则⎩⎪⎨⎪⎧-2+3a ≤0,2+3a ≥1,解得-13≤a ≤23.(2)∵y ′=(ax +a +1)e x , ∴当x =0时,y ′=a +1, ∴a +1=-2,解得a =-3. [答案] (1)D (2)-3考法(四) 两曲线的公切线问题[例4] 已知曲线f (x )=x 3+ax +14在x =0处的切线与曲线g (x )=-ln x 相切,则a 的值为________.[解析] 由f (x )=x 3+ax +14,得f ′(x )=3x 2+a .∵f ′(0)=a ,f (0)=14,∴曲线y =f (x )在x =0处的切线方程为y -14=ax .设直线y -14=ax 与曲线g (x )=-ln x 相切于点(x 0,-ln x 0),g ′(x )=-1x,∴⎩⎪⎨⎪⎧-ln x 0-14=ax 0, ①a =-1x, ②将②代入①得ln x 0=34,∴x 0=e 34,∴a =-1e 34=-e -34.[答案] -e -34[题组训练]1.曲线y =x -1x +1在点(0,-1)处的切线与两坐标轴围成的封闭图形的面积为( )A.18B.14C.12D .1 解析:选B 因为y ′=2(x +1)2,所以y ′x =0=2,所以曲线在点(0,-1)处的切线方程为y +1=2x ,即y =2x -1,与两坐标轴的交点坐标分别为(0,-1),⎝⎛⎭⎫12,0,所以与两坐标轴围成的三角形的面积S =12×|-1|×12=14.2.已知直线2x -y +1=0与曲线y =a e x +x 相切(其中e 为自然对数的底数),则实数a 的值为________.解析:由题意知y ′=a e x +1=2,则a >0,x =-ln a ,代入曲线方程得y =1-ln a ,所以切线方程为y -(1-ln a )=2(x +ln a ),即y =2x +ln a +1=2x +1⇒a =1.答案:13.若一直线与曲线y =ln x 和曲线x 2=ay (a >0)相切于同一点P ,则a 的值为________. 解析:设切点P (x 0,y 0),则由y =ln x ,得y ′=1x,由x 2=ay ,得y ′=2ax ,则有⎩⎪⎨⎪⎧1x 0=2a x 0,y 0=ln x 0,x 20=ay 0,解得a =2e.答案:2e考点三 定积分的运算及应用[题组训练]1. ⎠⎛0π(sin x -cos x )d x =________.解析:⎠⎛0π (sin x -cos x )d x=⎠⎛0πsin x d x -⎠⎛0πcos x d x =-cos x ⎪⎪⎪π0-sin x ⎪⎪⎪π=2. 答案:2 2. ⎠⎛1e 1x d x +⎠⎛-224-x 2d x =________.解析:⎠⎛1e 1x d x =ln x ⎪⎪⎪e1=1-0=1,因为⎠⎛-224-x 2d x 表示的是圆x 2+y 2=4在x 轴及其上方的面积,故⎠⎛-224-x 2d x =12π×22=2π,故答案为2π+1.答案:2π+13.由曲线y =x ,y =2-x ,y =-13x 所围成图形的面积为____________.解析:法一:画出草图,如图所示.解方程组⎩⎨⎧y =x ,x +y =2,⎩⎪⎨⎪⎧ y =x ,y =-13x 及⎩⎪⎨⎪⎧x +y =2,y =-13x ,得交点分别为(1,1),(0,0),(3,-1), 所以所求图形的面积S =⎠⎛01⎣⎡⎦⎤ x -⎝⎛⎭⎫-13x d x +⎠⎛13⎣⎡⎦⎤(2-x )-⎝⎛⎭⎫-13x d x =⎠⎛01⎝⎛⎭⎫ x +13x d x +⎠⎛13⎝⎛⎭⎫2-23x d x =⎝ ⎛⎭⎪⎫23x 32+16x 2⎪⎪⎪10+⎝⎛⎭⎫2x -13x 2⎪⎪⎪31 =56+6-13×9-2+13=136.法二:如图所求阴影的面积就是三角形OAB 的面积减去由y 轴,y =x ,y =2-x 围成的曲边三角形的面积,即S =12×2×3-⎠⎛01 (2-x -x )d x=3-⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -12x 2-23x 32⎪⎪⎪1=3-⎝⎛⎭⎫2-12-23=136. 答案:1364.一物体在力F (x ) =⎩⎪⎨⎪⎧5,0≤x ≤2,3x +4,x >2(单位:N)的作用下沿与力F 相同的方向,从x=0处运动到x =4(单位:m)处,则力F (x )做的功为________J.解析:由题意知,力F (x )所做的功为W =⎠⎛04F (x )d x =⎠⎛025d x +⎠⎛24(3x +4)d x =5×2+⎝⎛⎭⎫32x 2+4x ⎪⎪⎪42=10+⎣⎡⎦⎤32×42+4×4-⎝⎛⎭⎫32×22+4×2=36(J). 答案:361.正确选用求定积分的4个常用方法 定理法 性质法 几何法 奇偶性法 2.定积分在物理中的2个应用(1)求物体做变速直线运动的路程,如果变速直线运动物体的速度为v =v (t ),那么从时刻t =a 到t =b 所经过的路程s =⎠⎛ab v (t )d t .(2)变力做功,一物体在变力F (x )的作用下,沿着与F (x )相同的方向从x =a 移动到x =b 时,力F (x )所做的功是W =⎠⎛ab F (x )d x .[课时跟踪检测]A 级1.曲线y =e x -ln x 在点(1,e)处的切线方程为( ) A .(1-e)x -y +1=0 B .(1-e)x -y -1=0 C .(e -1)x -y +1=0D .(e -1)x -y -1=0解析:选C 由于y ′=e -1x ,所以y ′|x =1=e -1,故曲线y =e x -ln x 在点(1,e)处的切线方程为y -e =(e -1)(x -1),即(e -1)x -y +1=0.2.曲线f (x )=x 3-x +3在点P 处的切线平行于直线y =2x -1,则P 点的坐标为( ) A .(1,3) B .(-1,3) C .(1,3)和(-1,3)D .(1,-3)解析:选C f ′(x )=3x 2-1,令f ′(x )=2,则3x 2-1=2,解得x =1或x =-1,∴P (1,3)或(-1,3),经检验,点(1,3),(-1,3)均不在直线y =2x -1上,故选C.3.已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),且满足关系式f (x )=x 2+3xf ′(2)+ln x ,则f ′(2)的值等于( )A .-2B .2C .-94 D.94解析:选C 因为f (x )=x 2+3xf ′(2)+ln x ,所以f ′(x )=2x +3f ′(2)+1x ,所以f ′(2)=2×2+3f ′(2)+12,解得f ′(2)=-94.4.(2019·四川名校联考)已知函数f (x )的图象如图所示,f ′(x )是f (x )的导函数,则下列数值排序正确的是( )A .0<f ′(2)<f ′(3)<f (3)-f (2)B .0<f ′(3)<f ′(2)<f (3)-f (2)C .0<f ′(3)<f (3)-f (2)<f ′(2)D .0<f (3)-f (2)<f ′(2)<f ′(3)解析:选C 设f ′(3),f (3)-f (2),f ′(2)分别表示直线n ,m ,l 的斜率,数形结合知0<f ′(3)<f (3)-f (2)<f ′(2),故选C.5.(2019·玉林模拟)由曲线y =x 2和曲线y =x 围成的一个叶形图如图所示,则图中阴影部分的面积为( )A.13 B.310 C.14D.15解析:选A 由⎩⎨⎧ y =x 2,y =x ,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =0,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1,所以阴影部分的面积为⎠⎛01 (x -x 2)d x =⎝ ⎛⎭⎪⎫23x 32-13x 3⎪⎪⎪10=13.6.(2018·安庆模拟)设曲线y =e ax -ln(x +1)在x =0处的切线方程为2x -y +1=0,则a =( )A .0B .1C .2D .3解析:选D ∵y =e ax -ln(x +1),∴y ′=a e ax -1x +1,∴当x =0时,y ′=a -1.∵曲线y =e ax -ln(x +1)在x =0处的切线方程为2x -y +1=0,∴a -1=2,即a =3.7.(2018·延边期中)设点P 是曲线y =x 3-3x +23上的任意一点,则曲线在点P 处切线的倾斜角α的取值范围为( )A.⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫5π6,π B.⎣⎡⎭⎫2π3,π C.⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫2π3,π D.⎝⎛⎦⎤π2,5π6解析:选C 因为y ′=3x 2-3≥-3,故切线的斜率k ≥-3,所以切线的倾斜角α的取值范围为⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫2π3,π. 8.若曲线f (x )=x sin x +1在x =π2处的切线与直线ax +2y +1=0 相互垂直,则实数a =________.解析:因为f ′(x )=sin x +x cos x ,所以f ′⎝⎛⎭⎫π2=sin π2+π2cos π2=1.又直线ax +2y +1=0的斜率为-a2,所以1×⎝⎛⎭⎫-a 2=-1,解得a =2. 答案:29.(2019·重庆质检)若曲线y =ln(x +a )的一条切线为y =e x +b ,其中a ,b 为正实数,则a +eb +2的取值范围为________.解析:由y =ln(x +a ),得y ′=1x +a .设切点为(x 0,y 0),则有⎩⎪⎨⎪⎧1x 0+a =e ,ln (x 0+a )=e x 0+b ⇒b =a e -2.∵b >0,∴a >2e,∴a +e b +2=a +1a ≥2,当且仅当a =1时等号成立.答案:[2,+∞)10.(2018·烟台期中)设函数F (x )=ln x +ax (0<x ≤3)的图象上任意一点P (x 0,y 0)处切线的斜率k ≤12恒成立,则实数a 的取值范围为________.解析:由F (x )=ln x +ax (0<x ≤3),得F ′(x )=x -a x 2(0<x ≤3 ),则有k =F ′(x 0)=x 0-a x 20≤12在(0,3]上恒成立,所以a ≥⎝⎛⎭⎫-12x 20+x 0max .当x 0=1时,-12x 20+x 0在(0,3]上取得最大值12,所以a ≥12.答案:⎣⎡⎭⎫12,+∞B 级1.若f (x )=x 2+2⎠⎛01f (x )d x ,则⎠⎛01f (x )d x =( )A .-1B .-13C.13D .1解析:选B ∵f (x )=x 2+2⎠⎛01f (x )d x ,∴⎠⎛01f (x )d x =⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 3+2x ⎠⎛01f (x )d x ⎪⎪⎪10=13+2⎠⎛01f (x )d x ,∴⎠⎛01f (x )d x =-13. 2.设f (x )=⎩⎨⎧1-x 2,x ∈[-1,1], x 2-1,x ∈(1,2],则⎠⎛-12f (x )d x 的值为( )A.π2+43 B.π2+3 C.π4+43D.π4+3 解析:选A ⎠⎛-12f (x )d x =⎠⎛-111-x 2d x +⎠⎛12 (x 2-1)d x =12π×12+⎝⎛⎭⎫13x 3-x ⎪⎪⎪21=π2+43. 3.等比数列{a n }中,a 1=2,a 8=4,函数f (x )=x (x -a 1)·(x -a 2)·…·(x -a 8),则f ′(0)=( )A .26B .29C .212D .215解析:选C 因为f ′(x )=x ′·[(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a 8)]+[(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a 8)]′·x =(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a 8)+[(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a 8)]′·x ,所以f ′(0)=(0-a 1)(0-a 2)·…·(0-a 8)+0=a 1a 2·…·a 8.因为数列{a n }为等比数列, 所以a 2a 7=a 3a 6=a 4a 5=a 1a 8=8, 所以f ′(0)=84=212.4.若存在过点(1,0)的直线与曲线y =x 3和y =ax 2+154x -9都相切,则a 等于( )A .-1或-2564B .-1或214C .-74或-2564D .-74或7解析:选A 因为y =x 3,所以y ′=3x 2, 设过点(1,0)的直线与y =x 3相切于点(x 0,x 30), 则在该点处的切线斜率为k =3x 20,所以切线方程为y -x 30=3x 20(x -x 0),即y =3x 20x -2x 30.又点(1,0)在切线上,所以x 0=0或x 0=32.当x 0=0时,切线方程为y =0.由y =0与y =ax 2+154x -9相切可得a =-2564;当x 0=32时,切线方程为y =274x -274,由y =274x -274与y =ax 2+154x -9相切,可得a =-1.综上,a 的值为-1或-2564.5.已知f 1(x )=sin x +cos x ,f n +1(x )是f n (x )的导函数,即f 2(x )=f 1′(x ),f 3(x )=f 2′(x ),…,f n +1(x )=f n ′(x ),n ∈N *,则f 2 019(x )=( )A .-sin x -cos xB .sin x -cos xC .-sin x +cos xD .sin x +cos x解析:选A ∵f 1(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 ,f 5(x )=f 4′(x )=sin x +cos x ,…,∴f n (x )的解析式以4为周期重复出现,∵2 019=4×504+3,∴f 2 019(x )=f 3(x )=-sin x -cos x .6.曲线y =ln(2x -1)上的点到直线2x -y +8=0的最短距离是( ) A .2 5 B .2 C .2 3D. 3解析:选A 设M (x 0,ln(2x 0-1))为曲线上的任意一点,则曲线在点M 处的切线与直线2x -y +8=0平行时,点M 到直线的距离即为曲线y =ln(2x -1)上的点到直线2x -y +8=0的最短距离.∵y ′=22x -1,∴22x 0-1=2,解得x 0=1,∴M (1,0).记点M 到直线2x -y +8=0的距离为d ,则d =|2+8|4+1=2 5.7.如图,y =f (x )是可导函数,直线l :y =kx +2是曲线y =f (x )在x =3处的切线,令g (x )=xf (x ),则曲线g (x )在x =3处的切线方程为________.解析:由题图可知曲线y =f (x )在x =3处的切线斜率等于-13,即f ′(3)=-13.又g (x )=xf (x ),所以g ′(x )=f (x )+xf ′(x ),g ′(3)=f (3)+3f ′(3),由题图可知f (3)=1,所以g (3)=3f (3)=3,g ′(3)=1+3×⎝⎛⎭⎫-13=0,则曲线g (x )在x =3处的切线方程为y -3=0. 答案:y -3=08.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)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是否为定值,若是,求此定值;若不是,说明理由.解:(1)方程7x -4y -12=0可化为y =74x -3,当x =2时,y =12.又f ′(x )=a +bx 2,所以⎩⎨⎧2a -b 2=12,a +b 4=74,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =3.故f (x )=x -3x.(2)是定值,理由如下:设P (x 0,y 0)为曲线y =f (x )上任一点,由f ′(x )=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,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,得切线与直线y =x 的交点坐标为(2x 0,2x 0).所以曲线y =f (x )在点P (x 0,y 0)处的切线与直线x =0,y =x 所围成的三角形的面积S =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和直线y =x 所围成的三角形的面积为定值,且此定值为6.9.已知函数f (x )=ln x -a (x +1)x -1,曲线y =f (x )在点⎝⎛⎭⎫12,f ⎝⎛⎭⎫12处的切线平行于直线y =10x +1.(1)求函数f (x )的单调区间;(2)设直线l 为函数g (x )=ln x 图象上任意一点A (x 0,y 0)处的切线,问:在区间(1,+∞)上是否存在x 0,使得直线l 与曲线h (x )=e x 也相切?若存在,满足条件的 x 0有几个?解:(1)∵函数f (x )=ln x -a (x +1)x -1(x >0且x ≠1),∴f ′(x )=1x +2a(x -1)2,∵曲线y =f (x )在点⎝⎛⎭⎫12,f ⎝⎛⎭⎫12处的切线平行于直线y =10x +1, ∴f ′⎝⎛⎭⎫12=2+8a =10,∴a =1,∴f ′(x )=x 2+1x (x -1)2. ∵x >0且x ≠1,∴f ′(x )>0,∴函数f (x )的单调递增区间为(0,1)和(1,+∞),无单调递减区间. (2)在区间(1,+∞)上存在唯一一个满足条件的x 0. ∵g (x )=ln x ,∴g ′(x )=1x,∴切线l 的方程为y -ln x 0=1x 0(x -x 0),即y =1x 0x +ln x 0-1.①设直线l 与曲线h (x )=e x 相切于点(x 1,e x 1), ∵h ′(x )=e x ,∴e x 1=1x 0,∴x 1=-ln x 0,∴直线l 的方程也可以写成y -1x 0=1x 0(x +ln x 0),即y =1x 0x +ln x 0x 0+1x 0.②由①②得ln x 0-1=ln x 0x 0+1x 0,∴ln x 0= x 0+1x 0-1.下证在区间(1,+∞)上存在唯一一个满足条件的x 0. 由(1)可知,f (x )=ln x -x +1x -1在区间(1,+∞)上单调递增,又∵f (e)=-2e -1<0,f (e 2)=e 2-3e 2-1>0,∴结合零点存在性定理,知方程f (x )=0在区间(e ,e 2)上有唯一的实数根,这个根就是所求的唯一满足条件的x 0.第二节导数的简单应用一、基础知识1.函数的单调性与导数的关系在(a,b)内可导函数f(x),f′(x)在(a,b)任意子区间内都不恒等于0.f′(x)≥0⇔f(x)在(a,b)上为增函数.f′(x)≤0⇔f(x)在❶(a,b)上为减函数.2.函数的极值(1)函数的极小值:;函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其他点的函数值都小,f′(a)=0❷,f(a)而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则点a叫做函数y=f(x)的极小值点❸叫做函数y=f(x)的极小值.(2)函数的极大值:函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近的其他点的函数值都大,f′(b)=0;而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则点b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.极小值点、极大值点统称为极值点,极大值和极小值统称为极值.3.函数的最值(1)在闭区间[a,b]上连续的函数f(x)在[a,b]上必有最大值与最小值.(2)若函数f(x)在[a,b]上单调递增,则f(a)为函数的最小值,f(b)为函数的最大值;若函数f(x)在[a,b]上单调递减,则f(a)为函数的最大值,f(b)为函数的最小值.(3)开区间上的单调连续函数无最值.,(1)f′(x)>0(<0)是f(x)在区间(a,b)内单调递增(减)的充分不必要条件.(2)f′(x)≥0(≤0)是f(x)在区间(a,b)内单调递增(减)的必要不充分条件.(3)由f(x)在区间(a,b)内单调递增(减)可得f′(x)≥0(≤0)在该区间内恒成立,而不是f′(x)>0(<0)恒成立,“=”不能少,必要时还需对“=”进行检验.)=0是x0为f(x)的极值点的必要不充分条件.例如,f(x)=x3,f′(0)=0,但xf′(x=0不是极值点.(1)极值点不是点,若函数f(x)在x1处取得极大值,则x1为极大值点,极大值为f(x1);在x2处取得极小值,则x2为极小值点,极小值为f(x2).极大值与极小值之间无确定的大小关系.(2)极值一定在区间内部取得,有极值的函数一定不是单调函数.二、常用结论(1)若所求函数的单调区间不止一个,这些区间之间不能用并集“∪”及“或”连接,只能用“,”“和”字隔开.(2)若函数f (x )在开区间(a ,b )内只有一个极值点,则相应的极值一定是函数的最值. (3)极值只能在定义域内取得(不包括端点),最值却可以在端点处取得,有极值的不一定有最值,有最值的也未必有极值;极值有可能成为最值,非常数可导函数最值只要不在端点处取,则必定在极值处取. 第一课时 导数与函数的单调性 考点一 求函数的单调区间1.已知函数f (x )=x ln x ,则f (x )( ) A .在(0,+∞)上单调递增 B .在(0,+∞)上单调递减 C .在⎝⎛⎭⎫0,1e 上单调递增 D .在⎝⎛⎭⎫0,1e 上单调递减 解析:选D 因为函数f (x )=x ln x 的定义域为(0,+∞), 所以f ′(x )=ln x +1(x >0), 当f ′(x )>0时,解得x >1e,即函数f (x )的单调递增区间为⎝⎛⎭⎫1e ,+∞; 当f ′(x )<0时,解得0<x <1e,即函数f (x )的单调递减区间为⎝⎛⎭⎫0,1e ,故选D. 2.若幂函数f (x )的图象过点⎝⎛⎭⎫22,12,则函数g (x )=e x f (x )的单调递减区间为________.解析:设幂函数f (x )=x a ,因为图象过点⎝⎛⎭⎫22,12,所以12=⎝⎛⎭⎫22a,a =2,所以f (x )=x 2,故g (x )=e x x 2, 则g ′(x )=e x x 2+2e x x =e x (x 2+2x ), 令g ′(x )<0,得-2<x <0,故函数g (x )的单调递减区间为(-2,0). 答案:(-2,0)3.(2018·开封调研)已知定义在区间(-π,π)上的函数f (x )=x sin x +cos x ,则f (x )的单调递增区间是___________________________________________________________.解析:f ′(x )=sin x +x cos x -sin x =x cos x . 令f ′(x )=x cos x >0(x ∈(-π,π)), 解得-π<x <-π2或0<x <π2,即函数f (x )的单调递增区间是⎝⎛⎭⎫-π,-π2和⎝⎛⎭⎫0,π2. 答案:⎝⎛⎭⎫-π,-π2和⎝⎛⎭⎫0,π2 考点二 判断含参函数的单调性(2018·全国卷Ⅰ节选)已知函数f (x )=1x -x +a ln x ,讨论f (x )的单调性.[解] f (x )的定义域为(0,+∞), f ′(x )=-1x 2-1+ax =-x 2-ax +1x 2.①当a ≤2时,则f ′(x )≤0, 当且仅当a =2,x =1时,f ′(x )=0, 所以f (x )在(0,+∞)上单调递减. ②当a >2时,令f ′(x )=0, 得x =a -a 2-42或x =a +a 2-42.当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,a -a 2-42∪⎝ ⎛⎭⎪⎫a +a 2-42,+∞时,f ′(x )<0;当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫a -a 2-42,a +a 2-42时,f ′(x )>0. 所以f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,a -a 2-42,⎝ ⎛⎭⎪⎫a +a 2-42,+∞上单调递减,在⎝ ⎛⎭⎪⎫a -a 2-42,a +a 2-42上单调递增.综合①②可知,当a ≤2时,f (x )在(0,+∞)上单调递减;当a >2时,f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,a -a 2-42,⎝ ⎛⎭⎪⎫a +a 2-42,+∞上单调递减,在⎝ ⎛⎭⎪⎫a -a 2-42,a +a 2-42上单调递增.[题组训练]已知函数g (x )=ln x +ax 2+bx ,其中g (x )的函数图象在点(1,g (1))处的切线平行于x 轴. (1)确定a 与b 的关系;(2)若a ≥0,试讨论函数g (x )的单调性. 解:(1)g ′(x )=1x+2ax +b (x >0).由函数g (x )的图象在点(1,g (1))处的切线平行于x 轴, 得g ′(1)=1+2a +b =0,所以b =-2a -1. (2)由(1)得g ′(x )=2ax 2-(2a +1)x +1x =(2ax -1)(x -1)x .因为函数g (x )的定义域为(0,+∞), 所以当a =0时,g ′(x )=-x -1x.由g ′(x )>0,得0<x <1,由g ′(x )<0,得x >1, 即函数g (x )在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减. 当a >0时,令g ′(x )=0,得x =1或x =12a,若12a <1,即a >12,由g ′(x )>0,得x >1或0<x <12a ,由g ′(x )<0,得12a <x <1, 即函数g (x )在⎝⎛⎭⎫0,12a ,(1,+∞)上单调递增,在⎝⎛⎭⎫12a ,1上单调递减; 若12a >1,即0<a <12,由g ′(x )>0,得x >12a 或0<x <1, 由g ′(x )<0,得1<x <12a,即函数g (x )在(0,1),⎝⎛⎭⎫12a ,+∞上单调递增,在⎝⎛⎭⎫1,12a 上单调递减; 若12a =1,即a =12,在(0,+∞)上恒有g ′(x )≥0, 即函数g (x )在(0,+∞)上单调递增.综上可得,当a =0时,函数g (x )在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减; 当0<a <12时,函数g (x )在(0,1),⎝⎛⎭⎫12a ,+∞上单调递增,在⎝⎛⎭⎫1,12a 上单调递减; 当a =12时,函数g (x )在(0,+∞)上单调递增;当a >12时,函数g (x )在⎝⎛⎭⎫0,12a ,(1,+∞)上单调递增, 在⎝⎛⎭⎫12a ,1上单调递减.考点三 根据函数的单调性求参数[典例精析](1)若函数f (x )=x -13sin 2x +a sin x 在(-∞,+∞)单调递增,则a 的取值范围是________.(2)若函数h (x )=ln x -12ax 2-2x (a ≠0)在[1,4]上单调递减,则a 的取值范围为________.[解析] (1)函数f (x )=x -13sin 2x +a sin x 在(-∞,+∞)单调递增,等价于f ′(x )=1-23cos 2x +a cos x =-43cos 2x +a cos x +53≥0在(-∞,+∞)恒成立.设cos x =t ,则g (t )=-43t 2+at +53≥0在[-1,1]恒成立,所以⎩⎨⎧g (1)=-43+a +53≥0,g (-1)=-43-a +53≥0,解得-13≤a ≤13.(2)因为h (x )在[1,4]上单调递减,所以当x ∈[1,4]时,h ′(x )=1x -ax -2≤0恒成立,即a ≥1x 2-2x 恒成立.由(1)知G (x )=1x 2-2x,所以a ≥G (x )max ,而G (x )=⎝⎛⎭⎫1x -12-1, 因为x ∈[1,4],所以1x ∈⎣⎡⎦⎤14,1, 所以G (x )max =-716(此时x =4), 所以a ≥-716,又因为a ≠0,所以a 的取值范围是⎣⎡⎭⎫-716,0∪(0,+∞). 答案:(1)⎣⎡⎦⎤-13,13 (2)⎣⎡⎭⎫-716,0∪(0,+∞)[变式发散]1.(变条件)若本例(2)条件变为“函数h (x )在[1,4]上单调递增”,则a 的取值范围为________.解析:因为h (x )在[1,4]上单调递增,所以当x ∈[1,4]时,h ′(x )≥0恒成立,即a ≤1x 2-2x 恒成立,又因为当 x ∈[1,4]时,⎝⎛⎭⎫1x 2-2x min =-1(此时x =1), 所以a ≤-1,即a 的取值范围是(-∞,-1]. 答案:(-∞,-1]2.(变条件)若本例(2)条件变为“函数h (x )在[1,4]上存在单调递减区间”,则a 的取值范围为________.解析:因为h (x )在[1,4]上存在单调递减区间, 所以h ′(x )<0在[1,4]上有解, 所以当x ∈[1,4]时,a >1x 2-2x有解,而当x ∈[1,4]时,⎝⎛⎭⎫1x 2-2x min =-1(此时x =1), 所以a >-1,又因为a ≠0,所以a 的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞). 答案:(-1,0)∪(0,+∞)3.(变条件)若本例(2)条件变为“函数h (x )在[1,4]上不单调”,则a 的取值范围为________.解析:因为h (x )在[1,4]上不单调,所以h ′(x )=0在(1,4)上有解,即a =1x 2-2x =⎝⎛⎭⎫1x -12-1在(1,4)上有解, 令m (x )=1x 2-2x ,x ∈(1,4),则-1<m (x )<-716.所以实数a 的取值范围是⎝⎛⎭⎫-1,-716. 答案:⎝⎛⎭⎫-1,-716 [题组训练]1.(2019·渭南质检)已知函数f (x )=ax 3+bx 2的图象经过点M (1,4),曲线在点M 处的切线恰好与直线x +9y =0垂直.若函数f (x )在区间[m ,m +1]上单调递增,则m 的取值范围是________.解析:∵f (x )=ax 3+bx 2的图象经过点M (1,4), ∴a +b =4,①f ′(x )=3ax 2+2bx ,则f ′(1)=3a +2b .由题意可得f ′(1)·⎝⎛⎭⎫-19=-1,即3a +2b =9.② 联立①②两式解得a =1,b =3, ∴f (x )=x 3+3x 2,f ′(x )=3x 2+6x .令f ′(x )=3x 2+6x ≥0,得x ≥0或x ≤-2. ∵函数f (x )在区间[m ,m +1]上单调递增, ∴[m ,m +1]⊆(-∞,-2]∪[0,+∞), ∴m ≥0或m +1≤-2,即m ≥0或m ≤-3. 答案:(-∞,-3]∪[0,+∞)2.已知函数f (x )=3xa -2x 2+ln x (a >0),若函数f (x )在[1,2]上为单调函数,则a 的取值范围是________.解析:f ′(x )=3a -4x +1x ,若函数f (x )在[1,2]上为单调函数,即f ′(x )=3a -4x +1x ≥0或f ′(x )=3a -4x +1x ≤0在[1,2]上恒成立,即3a ≥4x -1x 或3a ≤4x -1x 在[1,2]上恒成立. 令h (x )=4x -1x,则h (x )在[1,2]上单调递增, 所以3a ≥h (2)或3a ≤h (1),即3a ≥152或3a≤3,又a >0, 所以0<a ≤25或a ≥1.答案:⎝⎛⎦⎤0,25∪[1,+∞) [课时跟踪检测]A 级1.下列函数中,在(0,+∞)上为增函数的是( ) A .f (x )=sin 2x B .f (x )=x e x C .f (x )=x 3-xD .f (x )=-x +ln x解析:选B 对于A ,f (x )=sin 2x 的单调递增区间是⎣⎡⎦⎤k π-π4,k π+π4(k ∈Z);对于B ,f ′(x )=e x (x +1),当x ∈(0,+∞)时,f ′(x )>0,∴函数f (x )=x e x 在(0,+∞)上为增函数;对于C ,f ′(x )=3x 2-1,令f ′(x )>0,得x >33或x <-33,∴函数f (x )=x 3-x 在⎝⎛⎭⎫-∞,-33和⎝⎛⎭⎫33,+∞上单调递增;对于D ,f ′(x )=-1+1x =-x -1x ,令f ′(x )>0,得0<x <1,∴函数f (x )=-x +ln x 在区间(0,1)上单调递增.综上所述,应选B.2.已知函数f (x )=x 2+2cos x ,若f ′(x )是f (x )的导函数,则函数f ′(x )的大致图象是( )解析:选A 设g (x )=f ′(x )=2x -2sin x ,则g ′(x )2-2cos x ≥0,所以函数f ′(x )在R 上单调递增,结合选项知选A.3.若函数f (x )=(x 2-cx +5)e x 在区间⎣⎡⎦⎤12,4上单调递增,则实数c 的取值范围是( ) A .(-∞,2] B .(-∞,4] C .(-∞,8]D .[-2,4]解析:选B f ′(x )=[x 2+(2-c )x -c +5]e x ,∵函数f (x )在区间⎣⎡⎦⎤12,4上单调递增,∴x 2+(2-c )x -c +5≥0对任意x ∈⎣⎡⎦⎤12,4恒成立,即(x +1)c ≤x 2+2x +5对任意x ∈⎣⎡⎦⎤12,4恒成立,∴c ≤x 2+2x +5x +1对任意x ∈⎣⎡⎦⎤12,4恒成立,∵x ∈⎣⎡⎦⎤12,4,∴x 2+2x +5x +1=x +1+4x +1≥4,当且仅当x =1时等号成立,∴c ≤4.4.(2019·咸宁联考)设函数f (x )=12x 2-9ln x 在区间[a -1,a +1]上单调递减,则实数a的取值范围是( )A .(1,2]B .(4,+∞)C .(-∞,2)D .(0,3]解析:选A ∵f (x )=12x 2-9ln x ,∴f ′(x )=x -9x (x >0),由x -9x ≤0,得0<x ≤3,∴f (x )在(0,3]上是减函数,则[a -1,a +1]⊆(0,3],∴a -1>0且a +1≤3,解得1<a ≤2.5.(2019·南昌联考)已知函数f (x +1)是偶函数,当x ∈(1,+∞)时,函数f (x )=sin x -x ,设a =f ⎝⎛⎭⎫-12,b =f (3),c =f (0),则a ,b ,c 的大小关系为( ) A .b <a <c B .c <a <b C .b <c <aD .a <b <c解析:选A ∵函数f (x +1)是偶函数,∴函数f (x )的图象关于直线x =1对称,∴a =f ⎝⎛⎭⎫-12=f ⎝⎛⎭⎫52,b =f (3),c =f (0)=f (2).又∵当x ∈(1,+∞)时,函数f (x )=sin x -x ,∴当x ∈(1,+∞)时,f ′(x )=cos x -1≤0,即f (x )=sin x -x 在(1,+∞)上为减函数,∴b <a <c .6.已知函数y =f (x )(x ∈R)的图象如图所示,则不等式xf ′(x )≥0的解集为________________.解析:由f (x )图象特征可得,在⎝⎛⎦⎤-∞,12和[2,+∞)上f ′(x )≥0, 在 ⎝⎛⎭⎫12,2上f ′(x )<0,所以xf ′(x )≥0⇔⎩⎪⎨⎪⎧ x ≥0,f ′(x )≥0或⎩⎪⎨⎪⎧x ≤0,f ′(x )≤0⇔0≤x ≤12或x ≥2,所以xf ′(x )≥0的解集为⎣⎡⎦⎤0,12∪[2,+∞). 答案:⎣⎡⎦⎤0,12∪[2,+∞) 7.(2019·岳阳模拟)若函数f (x )=x 2-e x -ax 在R 上存在单调递增区间,则实数a 的取值范围是________.解析:∵函数f (x )=x 2-e x -ax 在R 上存在单调递增区间, ∴f ′(x )=2x -e x -a >0,即a <2x -e x 有解. 设g (x )=2x -e x ,则g ′(x )=2-e x , 令g ′(x )=0,得x =ln 2,则当x <ln 2时,g ′(x )>0,g (x )单调递增, 当x >ln 2时,g ′(x )<0,g (x )单调递减,∴当x =ln 2时,g (x )取得最大值,且g (x )max =g (ln 2)=2ln 2-2,∴a <2ln 2-2. 答案:(-∞,2ln 2-2)8.设f (x )=a (x -5)2+6ln x ,其中a ∈R ,曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线与y 轴相交于点(0,6).(1)确定a 的值;(2)求函数f (x )的单调区间. 解:(1)因为f (x )=a (x -5)2+6ln x , 所以f ′(x )=2a (x -5)+6x.令x =1,得f (1)=16a ,f ′(1)=6-8a ,所以曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为y -16a =(6-8a )(x -1), 由点(0,6)在切线上,可得6-16a =8a -6,解得a =12.(2)由(1)知,f (x )=12(x -5)2+6ln x (x >0),f ′(x )=x -5+6x =(x -2)(x -3)x .令f ′(x )=0,解得x =2或x =3. 当0<x <2或x >3时,f ′(x )>0; 当2<x <3时,f ′(x )<0,故函数f (x )的单调递增区间是(0,2),(3,+∞),单调递减区间是(2,3).9.已知e 是自然对数的底数,实数a 是常数,函数f (x )=e x -ax -1的定义域为(0,+∞).(1)设a =e ,求函数f (x )的图象在点(1,f (1))处的切线方程; (2)判断函数f (x )的单调性. 解:(1)∵a =e ,∴f (x )=e x -e x -1, ∴f ′(x )=e x -e ,f (1)=-1,f ′(1)=0.∴当a =e 时,函数f (x )的图象在点(1,f (1))处的切线方程为y =-1. (2)∵f (x )=e x -ax -1,∴f ′(x )=e x -a . 易知f ′(x )=e x -a 在(0,+∞)上单调递增.∴当a ≤1时,f ′(x )>0,故f (x )在(0,+∞)上单调递增; 当a >1时,由f ′(x )=e x -a =0,得x =ln a ,∴当0<x <ln a 时,f ′(x )<0,当x >ln a 时,f ′(x )>0, ∴f (x )在(0,ln a )上单调递减,在(ln a ,+∞)上单调递增. 综上,当a ≤1时,f (x )在(0,+∞)上单调递增;当a >1时,f (x )在(0,ln a )上单调递减,在(ln a ,+∞)上单调递增.B 级1.(2019·南昌模拟)已知函数f (x )=x sin x ,x 1,x 2∈⎝⎛⎭⎫-π2,π2,且f (x 1)<f (x 2),那么( ) A .x 1-x 2>0B .x 1+x 2>0C .x 21-x 22>0D .x 21-x 22<0解析:选D 由f (x )=x sin x ,得f ′(x )=sin x +x cos x =cos x (tan x +x ),当x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2时,f ′(x )>0,即f (x )在⎝⎛⎭⎫0,π2上为增函数,又∵f (-x )=-x sin(-x )=x sin x =f (x ),∴f (x )为偶函数,∴当f (x 1)<f (x 2)时,有f (|x 1|)<f (|x 2|),∴|x 1|<|x 2|,x 21-x 22<0,故选D.2.函数f (x )=12x 2-ln x 的单调递减区间为________.解析:由题意知,函数f (x )的定义域为(0,+∞),由f (x )=x -1x <0,得0<x <1,所以函数f (x )的单调递减区间为(0,1).答案:(0,1)3.(2019·郴州模拟)已知函数f (x )=-12x 2+4x -3ln x 在区间[t ,t +1]上不单调,则实数t 的取值范围是________.解析:由题意知f ′(x )=-x +4-3x =-(x -1)(x -3)x ,由f ′(x )=0得函数f (x )的两个极值点为1和3,则只要这两个极值点有一个在区间(t ,t +1)内,函数f (x )在区间[t ,t +1]上就不单调,∴1∈(t ,t +1)或3∈(t ,t +1)⇔⎩⎪⎨⎪⎧ t <1,t +1>1或⎩⎪⎨⎪⎧t <3,t +1>3⇔0<t <1或2<t <3.答案:(0,1)∪(2,3)4.已知函数y =xf ′(x )的图象如图所示(其中f ′(x )是函数f (x )的导函数),下面四个图象中,y =f (x )的图象大致是( )解析:选C 当0<x <1时,xf ′(x )<0,∴f ′(x )<0,故y =f (x )在(0,1)上为减函数;当x >1时,xf ′(x )>0,∴f ′(x )>0,故y =f (x )在(1,+∞)上为增函数,因此排除A 、B 、D ,故选C.5.已知函数f (x )=x 3-2x +e x -1e x ,其中e 是自然对数的底数.若f (a -1)+f (2a 2)≤0,则实数a 的取值范围是________.解析:由f (x )=x 3-2x +e x -1e x ,得f (-x )=-x 3+2x +1e x -e x =-f (x ),所以f (x )是R 上的奇函数.又f ′(x )=3x 2-2+e x +1e x ≥3x 2-2+2e x ·1ex =3x 2≥0,当且仅当x =0时取等号, 所以f (x )在其定义域内单调递增.因为f (a -1)+f (2a 2)≤0, 所以f (a -1)≤-f (2a 2)=f (-2a 2), 所以a -1≤-2a 2,解得-1≤a ≤12,故实数a 的取值范围是⎣⎡⎦⎤-1,12. 答案:⎣⎡⎦⎤-1,12 6.已知f (x )=ax -1x ,g (x )=ln x ,x >0,a ∈R 是常数.(1)求函数y =g (x )的图象在点P (1,g (1))处的切线方程; (2)设F (x )=f (x )-g (x ),讨论函数F (x )的单调性. 解:(1)因为g (x )=ln x (x >0), 所以g (1)=0,g ′(x )=1x,g ′(1)=1,故函数g (x )的图象在P (1,g (1))处的切线方程是y =x -1. (2)因为F (x )=f (x )-g (x )=ax -1x -ln x (x >0),所以F ′(x )=a +1x 2-1x=a +⎝⎛⎭⎫1x -122-14. ①当a ≥14时,F ′(x )≥0,F (x )在(0,+∞)上单调递增;②当a =0时,F ′(x )=1-xx 2,F (x )在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;③当0<a <14时,由F ′(x )=0,得x 1=1-1-4a 2a >0,x 2=1+1-4a 2a >0,且x 2>x 1,故F (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1-1-4a 2a ,⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1-4a 2a ,+∞上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1-4a 2a ,1+1-4a 2a 上单调递减;④当a <0时,由F ′(x )=0,得x 1=1-1-4a 2a >0,x 2=1+1-4a 2a <0,F (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1-1-4a 2a 上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1-4a 2a ,+∞上单调递减. 7.已知函数f (x )=ax -ln x ,g (x )=e ax +2x ,其中a ∈R. (1)当a =2时,求函数f (x )的极值;(2)若存在区间D ⊆(0,+∞),使得f (x )与g (x )在区间D 上具有相同的单调性,求实数a的取值范围.解:(1)当a =2时,f (x )=2x -ln x ,定义域为(0,+∞),则f ′(x )=2-1x,故当x ∈⎝⎛⎭⎫0,12时,f ′(x )<0,f (x )单调递减;当x ∈⎝⎛⎭⎫12,+∞ 时,f ′(x )>0,f (x )单调递增.所以f (x )在x =12处取得极小值,且f ⎝⎛⎭⎫12=1+ln 2,无极大值. (2)由题意知,f ′(x )=a -1x,g ′(x )=a e ax +2,①当a >0时,g ′(x )>0,即g (x )在R 上单调递增,而f (x )在⎝⎛⎭⎫1a ,+∞上单调递增,故必存在区间D ⊆(0,+∞),使得f (x )与g (x )在区间D 上单调递增;②当a =0时,f ′(x )=-1x <0,故f (x )在(0,+∞)上单调递减,而g (x )在(0,+∞)上单调递增,故不存在满足条件的区间D ;③当a <0时,f ′(x )=a -1x <0,即f (x )在(0,+∞)上单调递减,而g (x )在⎝⎛⎭⎫-∞,1a ln ⎝⎛⎭⎫-2a 上单调递减,在⎝⎛⎭⎫1a ln ⎝⎛⎭⎫-2a ,+∞上单调递增,若存在区间D ⊆(0,+∞),使得f (x )与g (x )在区间D 上有相同的单调性,则有1a ln ⎝⎛⎭⎫-2a >0,解得a <-2. 综上可知,实数a 的取值范围为(-∞,-2)∪(0,+∞).第二课时 导数与函数的极值、最值 考点一 利用导数研究函数的极值考法(一) 已知函数的解析式求函数的极值点个数或极值[例1] 已知函数f (x )=x -1+ae x (a ∈R ,e 为自然对数的底数),求函数f (x )的极值.[解] 由f (x )=x -1+a e x ,得f ′(x )=1-aex .①当a ≤0时,f ′(x )>0,f (x )为(-∞,+∞)上的增函数,所以函数f (x )无极值. ②当a >0时,令f ′(x )=0, 得e x =a ,即x =ln a ,当x ∈(-∞,ln a )时,f ′(x )<0; 当x ∈(ln a ,+∞)时,f ′(x )>0,所以函数f (x )在(-∞,ln a )上单调递减,在(ln a ,+∞)上单调递增,故函数f (x )在x =ln a 处取得极小值且极小值为f (ln a )=ln a ,无极大值.综上,当a ≤0时,函数f (x )无极值;当a >0时,函数f (x )在x =ln a 处取得极小值ln a ,无极大值.[例2] 设函数f (x )=ln(x +1)+a (x 2-x ),其中a ∈R.讨论函数f (x )极值点的个数,并说明理由.[解] f ′(x )=1x +1+a (2x -1)=2ax 2+ax -a +1x +1(x >-1).令g (x )=2ax 2+ax -a +1,x ∈(-1,+∞).①当a =0时,g (x )=1,f ′(x )>0,函数f (x )在(-1,+∞)上单调递增,无极值点. ②当 a >0时,Δ=a 2-8a (1-a )=a (9a -8). 当0<a ≤89时,Δ≤0,g (x )≥0,f ′(x )≥0,函数f (x )在(-1,+∞)上单调递增,无极值点. 当a >89时,Δ>0,设方程2ax 2+ax -a +1=0的两根为x 1,x 2(x 1<x 2), 因为x 1+x 2=-12,所以x 1<-14,x 2>-14.由g (-1)=1>0,可得-1<x 1<-14.所以当x ∈(-1,x 1)时,g (x )>0,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增;。
高二数学导数模块知识点总结(3篇)高二数学导数模块知识点总结(精选3篇)高二数学导数模块知识点总结篇1导数:导数的意义-导数公式-导数应用(极值最值问题、曲线切线问题)1、导数的定义:在点处的导数记作:2、导数的几何物理意义:曲线在点处切线的斜率①=f/(_0)表示过曲线=f(_)上P(_0,f(_0))切线斜率。
V=s/(t)表示即时速度。
a=v/(t)表示加速度。
3、常见函数的导数公式:4、导数的四则运算法则:5、导数的应用:(1)利用导数判断函数的单调性:设函数在某个区间内可导,如果,那么为增函数;如果,那么为减函数;注意:如果已知为减函数求字母取值范围,那么不等式恒成立。
(2)求极值的步骤:①求导数;②求方程的根;③列表:检验在方程根的左右的符号,如果左正右负,那么函数在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么函数在这个根处取得极小值;(3)求可导函数最大值与最小值的步骤:ⅰ求的根;ⅱ把根与区间端点函数值比较,最大的为最大值,最小的是最小值。
导数与物理,几何,代数关系密切:在几何中可求切线;在代数中可求瞬时变化率;在物理中可求速度、加速度。
学好导数至关重要,一起来学习高二数学导数的定义知识点归纳吧!导数是微积分中的重要基础概念。
当函数=f(_)的自变量_在一点_0上产生一个增量Δ_时,函数输出值的增量Δ与自变量增量Δ_的比值在Δ_趋于0时的极限a如果存在,a即为在_0处的导数,记作f(_0)或df(_0)/d_。
导数是函数的局部性质。
一个函数在某一点的导数描述了这个函数在这一点附近的变化率。
如果函数的自变量和取值都是实数的话,函数在某一点的导数就是该函数所代表的曲线在这一点上的切线斜率。
导数的本质是通过极限的概念对函数进行局部的线性逼近。
例如在运动学中,物体的位移对于时间的导数就是物体的瞬时速度。
不是所有的函数都有导数,一个函数也不一定在所有的点上都有导数。
若某函数在某一点导数存在,则称其在这一点可导,否则称为不可导。
高中数学中的导数应用案例全面解析与计算导数是高中数学中的一个重要概念,在不同的数学问题中都有广泛的应用。
本文将通过一些具体案例,全面解析和计算导数的应用,以帮助读者更好地理解和应用导数。
案例一:汽车行驶问题假设一辆汽车以恒定的速度行驶,车速为v(t)(单位:m/s)。
我们需要求出汽车行驶过程中的加速度a(t)。
根据导数的定义,加速度a(t)可以表示为车速v(t)对时间t的导数,即a(t) = dv(t)/dt。
由此,我们可以通过求车速对时间的导数得到加速度。
在具体计算中,我们可以用一个具体的函数来描述车速v(t)的变化规律。
例如,假设车速v(t) = 2t + 3,其中t为时间(单位:s)。
根据导数的计算规则,这个函数的导数即为加速度。
对v(t)进行求导,有:dv(t)/dt = d(2t + 3)/dt = 2因此,这辆汽车的加速度恒定为2 m/s²。
案例二:曲线的切线问题假设有一条曲线y = f(x),我们需要求出该曲线在某一点P(x0, y0)处的切线斜率k。
根据导数的定义,斜率k可以表示为曲线y = f(x)在点P处的斜率,即k = dy/dx |x=x0。
其中,dy/dx表示y对x的导数,"|"表示在x=x0的意思。
在实际计算中,我们首先需要确定曲线函数f(x)的具体形式,以及点P(x0, y0)的坐标。
然后,对曲线函数进行求导,并将x的值代入导函数,即可得到切线斜率k的值。
以一个具体的例子来说明。
假设曲线为y = x²,要求在点P(2, 4)处的切线斜率k。
首先,对曲线函数y = x²进行求导,得到导函数dy/dx = 2x。
然后,将点P(2, 4)中的x坐标代入导函数2x,即可得到切线斜率:k = dy/dx |x=2 = 2(2) = 4所以,在曲线y = x²的点P(2, 4)处,切线的斜率为4。
通过以上两个案例,我们可以看到导数在不同数学问题中的应用。
高中数学二次求导经典例题全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:高中数学中,求导是一个非常重要的概念,而二次求导则是求导的一个更深入的概念。
二次求导的经典例题是一种常见的练习题目,通过这些例题,可以帮助学生更好地理解和掌握这一概念。
本文将为大家整理一些关于高中数学二次求导的经典例题,希望对大家的学习有所帮助。
1. 求函数y=x^3-2x^2+5x-7 的二次导数。
y'=3x^2-4x+5接下来,我们继续对一次导数进行求导,即求二次导数。
根据求导法则,我们有:y''=6x-4我们求得函数y=2x^4-3x^3+4x^2-5x+6 的一次导数。
根据求导法则,我们有:通过上面两个例题,我们可以看到,在求二次导数的过程中,我们需要先求得一次导数,然后再对一次导数进行求导,这样才能得到函数的二次导数。
求导是高中数学中的一个重要知识点,通过不断练习和理解,我们可以更好地掌握这一知识,从而在数学学习中取得更好的成绩。
希望以上例题对大家有所帮助,希望大家能够在数学学习中取得更好的成绩!第二篇示例:高中数学中的二次求导是一个重要的概念,在求解函数的极值、凹凸区间等问题时起着至关重要的作用。
在这篇文章中,我们将主要介绍高中数学中二次求导的经典例题,帮助同学们更好地理解和掌握这一概念。
一、求函数f(x)=2x^3-3x^2+4x-5的二次导数。
我们需要求出函数f(x)的一次导数。
根据求导公式,我们可以得到:f'(x)=6x^2-6x+4y'=3x^2+4x+3然后,我们再对一阶导数进行求导,即可得到函数y的二阶导数。
按照求导公式,我们可以计算得到:y''=6x+4接下来,将x=-1代入y''=6x+4中,即可求得函数y=x^3+2x^2+3x-1在x=-1处的二阶导数值为y''(x=-1)=6*(-1)+4=-2。
通过以上两个例题,我们可以看到,在进行二次求导的过程中,我们需要先求得一次导数,然后再对一次导数进行求导。
高中数学导数
第一篇:导数的定义及性质
导数是微积分中的重要概念之一,它在数学、物理、工程等领域都有广泛的应用。
导数的定义和性质是学习导数的重要基础,本文将对导数的定义和性质进行详细介绍。
一、导数的定义
导数是函数在某一点的变化率,它表示函数在该点附近的变化趋势。
导数的定义如下:
设函数y=f(x),x0为区间I内的一点,若极限
f(x0 + Δx)-f(x0)Δx→0
------- = k
Δx
存在,且与x0的取值有关,则称k为函数f(x)在点x0处的导数,记为f'(x0)或y'(x0),即
f'(x0)=lim ──────(x→x0)
Δx→0 Δx
其中,Δx表示自变量x的增量,即x-x0。
从几何上来看,导数就是函数图像在某一点切线的斜率。
二、导数的性质
导数存在的充分条件是函数在该点连续。
导数也具有一些基本的性质,如下:
1. 常数函数的导数为0
对于常数函数y=c,其导数为
dy/dc=lim [(c+Δc)-c]/Δc=0
即常数函数的导数恒为0。
2. 幂函数的导数
对于幂函数y=x^n,其导数为
dy/dx=lim [(x+Δx)^n-x^n]/Δx
=lim [x^n+(n*x^(n-1))*Δx+O(Δx^2)-x^n]/Δx
=(n*x^(n-1))
即幂函数y=x^n的导数为n*x^(n-1)。
3. 求和、差、积的导数
对于函数y=u(x)+v(x)的导数,有
dy/dx=[u(x)+v(x)]'=[u(x)]'+[v(x)]'
对于函数y=u(x)-v(x)的导数,有
dy/dx=[u(x)-v(x)]'=[u(x)]'-[v(x)]'
对于函数y=u(x)*v(x)的导数,有
dy/dx=[u(x)*v(x)]'=u(x)*[v(x)]'+v(x)*[u(x)]'
4. 商的导数
对于函数y=u(x)/v(x)的导数,有
dy/dx=[u(x)/v(x)]'=[u(x)*v'(x)-
v(x)*u'(x)]/[v(x)]^2
其中,v(x)≠0。
以上就是导数的定义和性质的介绍。
通过对导数的学习,我们可以更好地理解函数的变化趋势,为微积分的后续学习奠定坚实的基础。
第二篇:导数的运算法则
导数是微积分中的基本概念之一,通过对导数的运算法则的学习,我们可以更好地掌握导数的应用。
本文将对导数的运算法则进行详细介绍。
一、导数的加减法则
如果函数u(x)和v(x)都在区间I内可导,则它们的和、差的导数分别为
[u(x)+v(x)]'=u'(x)+v'(x)
[u(x)-v(x)]'=u'(x)-v'(x)
其中,'表示求导符号。
例如,对于函数y=sin(x)+cos(x),有
y'=[sin(x)+cos(x)]'=[sin(x)]'+[cos(x)]'=cos(x)-sin(x)
二、导数的乘法法则
如果函数u(x)和v(x)都在区间I内可导,则它们的积的导数为
[u(x)*v(x)]'=u'(x)*v(x)+u(x)*v'(x)
例如,对于函数y=x^2*sin(x),有
y'=[x^2*sin(x)]'=2x*sin(x)+x^2*cos(x)
三、导数的除法法则
如果函数u(x)和v(x)都在区间I内可导且v(x)≠0,则它们的商的导数为
[u(x)/v(x)]'=[u'(x)*v(x)-u(x)*v'(x)]/[v(x)]^2
例如,对于函数y=cos(x)/x,有
y'=[cos(x)/x]'=[-sin(x)*x-cos(x)]/x^2
四、复合函数求导
如果函数y=f(u)和u=g(x)都在各自的定义域内可导,则复合函数的导数为
dy/dx=[f(g(x))]'=f'(u)*g'(x)
其中,u=g(x)。
例如,对于函数y=sin(x^2+1),有
y'=[sin(x^2+1)]'=[cos(x^2+1)]*(2x)=2x*cos(x^2+1)
以上就是导数的运算法则的介绍。
通过对导数的运算法则的学习,我们可以更加灵活地应用导数,解决实际问题。
第三篇:导数的应用
导数在微积分、物理学、工程学等领域中具有广泛的应用。
本文将对导数的应用进行分析,帮助读者更好地理解和应用导数。
一、求极值
函数在区间内的极值是指在该区间上,函数取得最大值或最小值的点。
使用导数求函数的极值是导数应用中的一种重要方法。
首先,利用导数的定义求出函数的导数,然后令导数等于0,解出方程的根,这些根就是函数的极值点。
需要注意的是,还需要对每个极值点进行判别,以确定它是函数的极大值点还是极小值点。
例如,对于函数y=x^3-6x^2+9x+2,在区间[-3,4]内求极值,解法如下:
y'=3x^2-12x+9
令y'=0,解出方程得x=1或x=3
对于x=1,y''=6x-12,y''(1)=-6<0,x=1为极大值点
对于x=3,y''(3)=6>0,x=3为极小值点
因此,函数在x=1处取得最大值,在x=3处取得最小值。
二、求曲线的切线与法线
对于函数y=f(x),在某一点P(x0,y0)处的切线方程为
y-y0=f'(x0)(x-x0)
在同一点处的法线方程为
y-y0=-1/f'(x0)(x-x0)
其中,f'(x0)为函数在点P处的导数。
通过求导数,我
们可以求出函数曲线在某一点处的切线和法线的方程,并进一步研究函数的性质。
例如,对于函数y=x^3,在点(1,1)处求切线和法线的方程,解法如下:
y'=3x^2,y'(1)=3
切线方程为y-1=3(x-1),即y=3x-2
法线方程为y-1=-(1/3)(x-1),即y=-x/3+4/3
三、求函数的最大值和最小值
函数在区间或闭区间上的最大值和最小值是使用导数求函数极值的一种特殊情况。
求函数的最大值和最小值可以分为以下几步:
1. 求出函数在区间或闭区间上的导数。
2. 求出函数的导数为0的所有点。
3. 判断函数的导数在这些点的正负性。
4. 比较函数在所有的关键点处的取值,根据大小比较得出函数的最大值和最小值。
例如,对于函数y=x^3-3x,在区间[-2,2]上求最大值和最小值,解法如下:
y'=3x^2-3
令y'=0,解出方程得x=±1
对于x<-1或x>1,y'>0,函数单调递增;
对于-1<x<1,y'<0,函数单调递减。
因此,函数的最大值为y(1)=2,最小值为y(-1)=-2。
以上就是导数的应用的介绍。
通过对导数的应用的学习,我们可以更好地理解和应用导数,解决实际问题。