2020届江苏高考数学(理)总复习讲义: 导数的概念及导数的运算
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【关键字】反映第三章导数及其应用 3.1 导数的概念及运算教师用书理苏教版1.导数与导函数的概念(1)设函数y=f(x)在区间(a,b)上有定义,x0∈(a,b),若Δx无限趋近于0时,比值=无限趋近于一个常数A,则称f(x)在x=x0处可导,并称该常数A为函数f(x)在x=x0处的导数(derivative),记作f′(x0).(2)如果函数y=f(x)在开区间(a,b)内的每一点处都有导数,其导数值在(a,b)内构成一个新函数,这个函数称为函数y=f(x)在开区间内的导函数.记作f′(x)或y′.2.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P(x0,f(x0))处的切线的斜率k,即k=f′(x0).3.基本初等函数的导数公式4.若f′(x),g′(x)存在,则有(1)[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x);(2)[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x);(3)[]′=(g(x)≠0).5.复合函数的导数若y=f(u),u=ax+b,则y′x=y′u·u′x,即y′x=y′u·a.【知识拓展】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.[]′=-(f(x)≠0).3.[af(x)+bg(x)]′=af′(x)+bg′(x).4.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”.【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)f′(x0)是函数y=f(x)在x=x0附近的平均变化率.( ×)(2)f′(x0)与[f(x0)]′表示的意义相同.( ×)(3)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点.( √)(4)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线.( ×)(5)函数f(x)=sin(-x)的导数是f′(x)=cos x.( ×)1.(教材改编)若f(x)=x·ex,则f′(1)= .答案2e解析f′(x)=ex+x·ex,∴f′(1)=2e.2.(教材改编)①(cos x)′=sin x;②若y=,则y′=-;③(-)′=.其中正确的个数是 .答案 1解析因为(cos x)′=-sin x,所以①错误;()′=(x-2)′=-2x-3,所以②错误;(-)′=()′==,所以③正确.3.(教材改编)曲线y=-5ex+3在点(0,-2)处的切线方程为 .答案5x+y+2=0解析因为y′|x=0=-5e0=-5,所以曲线在点(0,-2)处的切线方程为y-(-2)=-5(x -0),即5x+y+2=0.4.(教材改编)若过曲线y=上一点P的切线的斜率为-4,则点P的坐标为 . 答案(,2)或(-,-2)解析∵y′=(x-1)′=-=-4,∴x2=,x=±.∴切点坐标为(,2)或(-,-2).5.(教材改编)函数f(x)=x3的斜率等于1的切线有条.答案 2解析∵y′=3x2,设切点为(x0,y0),则3x=1,得x0=±,即在点(,)和点(-,-)处有斜率为1的切线.题型一导数的计算例1 求下列函数的导数.(1)y=x2sin x;(2)y=ln x+;(3)y=;(4)y =sin(2x +);(5)y =ln(2x -5). 解 (1)y ′=(x2)′·sin x +x2·(sin x)′ =2xsin x +x2cos x.(2)y ′=(ln x +)′=(ln x)′+()′ =1x -1x2.(3)y ′=(cos xex )′=cos x ′·e x -cos x e x′e x 2=-sin x +cos x ex. (4)设u =2x +π3,则y =sin u ,则y ′=(sin u )′·u ′=cos(2x +π3)·2即y ′=2cos(2x +π3).(5)令u =2x -5,则y =ln u ,则y ′=(ln u )′·u ′=12x -5·2=22x -5,即y ′=22x -5.思维升华 (1)求导之前,应利用代数、三角恒等式等变形对函数进行化简,然后求导,这样可以减少运算量,提高运算速度,减少差错;遇到函数的商的形式时,如能化简则化简,这样可避免使用商的求导法则,减少运算量.(2)复合函数求导时,先确定复合关系,由外向内逐层求导,必要时可换元.(1)f (x )=x (2 016+ln x ),若f ′(x 0)=2 017,则x 0= .(2)若函数f (x )=ax 4+bx 2+c 满足f ′(1)=2,则f ′(-1)= . 答案 (1)1 (2)-2解析 (1)f ′(x )=2 016+ln x +x ×1x=2 017+ln x ,故由f ′(x 0)=2 017,得2 017+lnx 0=2 017,则ln x 0=0,解得x 0=1.(2)f ′(x )=4ax 3+2bx ,∵f ′(x )为奇函数且f ′(1)=2,∴f ′(-1)=-2. 题型二 导数的几何意义 命题点1 求切线方程例2 (1)(2016·南通一调)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 与曲线y =x 2(x >0)和y =x 3(x >0)均相切,切点分别为A (x 1,y 1)和B (x 2,y 2),则x 1x 2的值为 .(2)已知函数f (x )=x ln x ,若直线l 过点(0,-1),并且与曲线y =f (x )相切,则直线l 的方程为 . 答案 (1)43(2)x -y -1=0解析 (1)方法一 由题设可知曲线y =x 2在A (x 1,y 1)处的切线方程为y =2x 1x -x 21,曲线y=x 3在B (x 2,y 2)处的切线方程为y =3x 22x -2x 32,所以⎩⎪⎨⎪⎧2x 1=3x 22,x 21=2x 32,解得x 1=3227,x 2=89,所以x 1x 2=43.方法二 由题设得⎩⎪⎨⎪⎧2x 1=3x 22,x 32-x 21x 2-x 1=2x 1,解得x 1=3227,x 2=89,所以x 1x 2=43.(2)∵点(0,-1)不在曲线f (x )=x ln x 上, ∴设切点为(x 0,y 0).又∵f ′(x )=1+ln x ,∴⎩⎪⎨⎪⎧y 0=x 0ln x 0,y 0+1=1+ln x 0x 0,解得x 0=1,y 0=0.∴切点为(1,0),∴f ′(1)=1+ln 1=1. ∴直线l 的方程为y =x -1,即x -y -1=0. 命题点2 求参数的值例3 (1)(2016·徐州模拟)函数y =e x的切线方程为y =mx ,则m = .(2)(2016·苏州暑假测试)已知函数f (x )=x -1+1e x ,若直线l :y =kx -1与曲线y =f (x )相切,则实数k = . 答案 (1)e (2)1-e解析 (1)设切点坐标为P (x 0,y 0),由y ′=e x, 得00|e xx x y '==,从而切线方程为000e e ()xxy x x -=-, 又切线过定点(0,0),从而000e e ()xxx -=-,解得x 0=1,则m =e.(2)设切点为(x 0,y 0).因为f ′(x )=1-1e x ,则f ′(x 0)=k ,即1-01e x =k ,且kx 0-1=x 0-1+01e x , 所以x 0=-1,所以k =1-1e-1=1-e. 命题点3 导数与函数图象的关系例4 如图,点A (2,1),B (3,0),E (x ,0)(x ≥0),过点E 作OB 的垂线l .记△AOB 在直线l 左侧部分的面积为S ,则函数S =f (x )的图象为下图中的 . 答案 ④解析 函数的定义域为[0,+∞),当x ∈[0,2]时,在单位长度变化量Δx 内面积变化量ΔS 大于0且越来越大,即斜率f ′(x )在[0,2]内大于0且越来越大,因此,函数S =f (x )的图象是上升的且图象是下凸的;当x ∈(2,3)时,在单位长度变化量Δx 内面积变化量ΔS 大于0且越来越小,即斜率f ′(x )在(2,3)内大于0且越来越小,因此,函数S =f (x )的图象是上升的且图象是上凸的; 当x ∈[3,+∞)时,在单位长度变化量Δx 内面积变化量ΔS 为0,即斜率f ′(x )在[3,+∞)内为常数0,此时,函数图象为平行于x 轴的射线.思维升华 导数的几何意义是切点处切线的斜率,应用时主要体现在以下几个方面 (1)已知切点A (x 0,f (x 0))求斜率k ,即求该点处的导数值:k =f ′(x 0). (2)已知斜率k ,求切点A (x 1,f (x 1)),即解方程f ′(x 1)=k .(3)若求过点P (x 0,y 0)的切线方程,可设切点为(x 1,y 1),由⎩⎪⎨⎪⎧y 1=f x 1,y 0-y 1=f ′x 1x 0-x 1求解即可.(4)函数图象在每一点处的切线斜率的变化情况反映函数图象在相应点处的变化情况,由切线的倾斜程度可以判断出函数图象升降的快慢.(1)(2016·泰州模拟)已知曲线y =x 24-3ln x 的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为 .(2)(2016·昆明模拟)设曲线y =1+cos x sin x 在点(π2,1)处的切线与直线x -ay +1=0平行,则实数a = . 答案 (1)3 (2)-1解析 (1)设切点的横坐标为x 0,∵曲线y =x 24-3ln x 的一条切线的斜率为12,∴y ′=x 2-3x ,即x 02-3x 0=12,解得x 0=3或x 0=-2(舍去,不符合题意), 即切点的横坐标为3.(2)∵y ′=-1-cos xsin 2x ,∴2|x y π='=-1. 由条件知1a=-1,∴a =-1.3.求曲线的切线方程典例 若存在过点O (0,0)的直线l 与曲线y =x 3-3x 2+2x 和y =x 2+a 都相切,求a 的值. 错解展示 现场纠错解 易知点O (0,0)在曲线y =x 3-3x 2+2x 上. (1)当O (0,0)是切点时,由y ′=3x 2-6x +2,得y ′|x =0=2,即直线l 的斜率为2,故直线l 的方程为y =2x .由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x ,y =x 2+a ,得x 2-2x +a =0,依题意Δ=4-4a =0,得a =1.(2)当O (0,0)不是切点时,设直线l 与曲线y =x 3-3x 2+2x 相切于点P (x 0,y 0),则y 0=x 30-3x 20+2x 0,k =0|x x y '==3x 20-6x 0+2,①又k =y 0x 0=x 20-3x 0+2,②联立①②,得x 0=32(x 0=0舍去),所以k =-14,故直线l 的方程为y =-14x .由⎩⎪⎨⎪⎧y =-14x ,y =x 2+a ,得x 2+14x +a =0,依题意,Δ=116-4a =0,得a =164.综上,a =1或a =164.纠错心得 求曲线过一点的切线方程,要考虑已知点是切点和已知点不是切点两种情况. 1.(2016·天津)已知函数f (x )=(2x +1)e x,f ′(x )为f (x )的导函数,则f ′(0)的值为 . 答案 3解析 因为f (x )=(2x +1)e x,所以f ′(x )=2e x +(2x +1)e x =(2x +3)e x, 所以f ′(0)=3e 0=3.2.已知曲线y =ln x 的切线过原点,则此切线的斜率为 . 答案 1e解析 y =ln x 的定义域为(0,+∞),且y ′=1x,设切点为(x 0,ln x 0),则0|x x y '==1x 0,切线方程为y -ln x 0=1x 0(x -x 0),因为切线过点(0,0),所以-ln x 0=-1, 解得x 0=e ,故此切线的斜率为1e.3.若直线y =x 是曲线y =x 3-3x 2+px 的切线,则实数p 的值为 . 答案 1或134解析 ∵y ′=3x 2-6x +p ,设切点为P (x 0,y 0),∴⎩⎪⎨⎪⎧3x 20-6x 0+p =1,x 30-3x 20+px 0=x 0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=0,p =1或⎩⎪⎨⎪⎧x 0=32,p =134.4.若f (x )=2xf ′(1)+x 2,则f ′(0)= . 答案 -4解析 f ′(x )=2f ′(1)+2x ,令x =1,则f ′(1)=2f ′(1)+2,得f ′(1)=-2, 所以f ′(0)=2f ′(1)+0=-4.5.(2016·江苏扬州中学期中)若x 轴是曲线f (x )=ln x -kx +3的一条切线,则k = . 答案 e 2解析 由f (x )=ln x -kx +3,得f ′(x )=1x-k ,设点M (x 0,y 0)是曲线f (x )上的一点,则曲线f (x )=ln x -kx +3在点M 处的切线方程为y -(ln x 0-kx 0+3)=(1x 0-k )(x -x 0),∵x 轴是曲线f (x )=ln x -kx +3的一条切线, ∴⎩⎪⎨⎪⎧ln x 0-kx 0+3=0,1x 0-k =0,解得k =e 2.6.已知函数f (x )=x +1,g (x )=a ln x ,若在x =14处函数f (x )与g (x )的图象的切线平行,则实数a 的值为 . 答案 14解析 由题意可知f ′(x )=1212x -,g ′(x )=ax ,由f ′(14)=g ′(14),得12×121()4-=a 14,可得a =14,经检验,a =14满足题意.7.已知函数f (x )=ax 3+x +1的图象在点(1,f (1))处的切线过点(2,7),则a = . 答案 1解析 f ′(x )=3ax 2+1,f ′(1)=1+3a ,f (1)=a +2.所以函数在(1,f (1))处的切线方程为y -(a +2)=(1+3a )(x -1). 将(2,7)代入切线方程,得7-(a +2)=1+3a , 解得a =1.8.(2016·南京模拟)曲线y =log 2x 在点(1,0)处的切线与坐标轴所围成三角形的面积等于 . 答案12ln 2解析 y ′=1x ln 2,∴k =1ln 2, ∴切线方程为y =1ln 2(x -1).∴三角形面积S =12×1×1ln 2=12ln 2.9.若函数f (x )=12x 2-ax +ln x 存在垂直于y 轴的切线,则实数a 的取值范围是 .答案 [2,+∞)解析 ∵f (x )=12x 2-ax +ln x ,定义域为(0,+∞),∴f ′(x )=x -a +1x.∵f (x )存在垂直于y 轴的切线,∴f ′(x )存在零点, 即x +1x -a =0有解,∴a =x +1x≥2.*10.已知曲线f (x )=xn +1(n ∈N *)与直线x =1交于点P ,设曲线y =f (x )在点P 处的切线与x轴交点的横坐标为x n ,则log 2 016x 1+log 2 016x 2+…+log 2 016x 2 015的值为 . 答案 -1解析 f ′(x )=(n +1)x n,k =f ′(1)=n +1, 点P (1,1)处的切线方程为y -1=(n +1)(x -1), 令y =0,得x =1-1n +1=n n +1,即x n =n n +1, ∴x 1·x 2·…·x 2 015=12×23×34×…×2 0142 015×2 0152 016=12 016, 则log 2 016x 1+log 2 016x 2+…+log 2 016x 2 015 =log 2 016(x 1x 2…x 2 015)=-1.11.(2016·江苏五校联考)已知曲线y =x 与y =8x的交点为P ,两曲线在点P 处的切线分别为l 1,l 2,则切线l 1,l 2与y 轴所围成的三角形的面积为________. 答案 6解析 由⎩⎪⎨⎪⎧y =x ,y =8x, 解得⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =2,即P (4,2),由y =x ,得y ′=(x )′=12x ,则直线l 1的斜率k 1=14,∴l 1:y =14x +1.同理可得l 2:y =-12x +4,如图,易知S △PAB =12×3×4=6,即所求的面积为6.12.已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),且满足f (x )=2xf ′(1)+ln x ,则f ′(1)=________. 答案 -1解析 由f (x )=2xf ′(1)+ln x ,得f ′(x )=2f ′(1)+1x.∴f ′(1)=2f ′(1)+1,则f ′(1)=-1.13.已知y =f (x )是可导函数,如图,直线y =kx +2是曲线y =f (x )在x =3处的切线,令g (x )=xf (x ),g ′(x )是g (x )的导函数,则g ′(3)=________. 答案 0解析 由题图可知曲线y =f (x )在x =3处切线的斜率等于-13,∴f ′(3)=-13.∵g (x )=xf (x ),∴g ′(x )=f (x )+xf ′(x ), ∴g ′(3)=f (3)+3f ′(3), 又由题图可知f (3)=1, ∴g ′(3)=1+3×(-13)=0.14.曲边梯形由曲线y =x 2+1,y =0,x =1,x =2所围成,过曲线y =x 2+1 (x ∈[1,2])上一点P 作切线,使得此切线从曲边梯形上切出一个面积最大的普通梯形,则这一点的坐标为____________.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,134解析 设P (x 0,x 20+1),x 0∈[1,2],则易知曲线y =x 2+1在点P 处的切线方程为y -(x 20+1)=2x 0(x -x 0),∴y =2x 0(x -x 0)+x 20+1,设g (x )=2x 0(x -x 0)+x 20+1,则g (1)+g (2)=2(x 20+1)+2x 0(1-x 0+2-x 0),∴S 普通梯形=g 1+g 22×1=-x 20+3x 0+1=-⎝⎛⎭⎪⎫x 0-322+134,∴P点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫32,134时,S 普通梯形最大.15.已知曲线y =13x 3+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.解 (1)∵P (2,4)在曲线y =13x 3+43上,y ′=x 2,∴在点P (2,4)处的切线的斜率为y ′|x =2=4. ∴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),则切线的斜率为y ′|0x x ==x 20.∴切线方程为y -(13x 30+43)=x 20(x -x 0), 即y =x 20·x -23x 30+43. ∵点P (2,4)在切线上,∴4=2x 20-23x 30+43, 即x 30-3x 20+4=0,∴x 30+x 20-4x 20+4=0,∴x 20(x 0+1)-4(x 0+1)(x 0-1)=0,∴(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x -y +2=0或4x -y -4=0.*16.设函数f (x )=ax -b x,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.解 (1)方程7x -4y -12=0可化为y =74x -3. 当x =2时,y =12.又f ′(x )=a +b x 2, 于是⎩⎪⎨⎪⎧2a -b 2=12,a +b 4=74, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =1,b =3.故f (x )=x -3x . (2)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+3 x 20(x -x 0), 即y -⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-3x 0=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+3 x 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 所围成的三角形的面积为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,y =x 所围成的三角形的面积为定值且此定值为6.此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word 可编辑版本!。
第37讲 导数及其应用经典回顾考点梳理 1.导数的概念(1)函数在某一点处的导数对于函数()y f x =,如果自变量x 在0x 处有增量x V ,那么函数y 相应地有增量00()()y f x x f x =+-V V .如果当0x →V 时,yxV V 有极限,我们就说 ()y f x =在点0x 处可导,并把这个极限叫做()f x 在点0x 处的导数,记作0()f x '或0|x x y =',即0()f x '000()()lim lim x x f x x f x y xx→→+-==V V V V V V 对于这一定义,我们应该明确如下四点:①函数()f x 在0x 及其附近有定义(否则00()()f x f x x +V 、无意义),x 在0x 处的增量0x x x =-V ,x V 是自变量,并且0x ≠V .据此,函数()f x 在0x 处的导数定义的另一种表达形式是 0000()()'()l i m x x f x f x f x x x →-=-. ②函数()f x 在点0x 处可导,是指当0x →V 时,比值y xV V 有极限.否则,若0lim x yx →V V V 不存在,则称函数()f x 在点0x 处不可导.③()f x 在0x 处的导数0()f x '不是一个变数,而是一个确定的数值.④函数()y f x =在点0x 处的导数0()f x ',其几何意义是曲线()y f x =在点00(,())P x f x 即00(,)P x y 处切线的斜率,于是,曲线()y f x =在点00(,)P x y 处的切线方程为000'()()y y f x x x -=-.(2)导函数若函数()y f x =在开区间(, )a b 内每一点都可导,则称()f x 为开区间(, )a b 内的可导函数.这时对于开区间(, )a b 内每一个确定的值0x ,都有一个确定的导数值0'()f x 与之对应,即在开区间(, )a b 内构成了一个新的函数,我们称这一新函数为()f x 在开区间(,)a b 内的导函数,简称导数,记作'()f x 或'y ,即00'()'lim()()lim x x yf x y xf x x f x x→→==+-=V V V V V V2.导数公式及求导法则(1)几种常见函数的导数公式 '0c =(c 为常数);'1()n n x nx -=(n Q ∈);()'sinx cosx =; ()'cosx sinx =-;()'x xe e =;()'xxa a lna =;1()'lnx x=; 1()'aa log x log e x =. (2)和、差、积、商的求导法则()'''u v u v ±=±; ()'''uv u v uv =+; 2'''u u v uv v v -⎛⎫= ⎪⎝⎭(0)v ≠.(3)复合函数的求导法则设函数()u x ϕ=在点x 处有导数''()x u x ϕ=,函数()y f u =在点x 的对应点u 处有导数''()u y f u =,则复合函数(())y f x ϕ=在点x 处也有导数,且'''x u x y y u =⋅, 或写作 '(())'()'()x f x f u x ϕϕ=.3.定积分的基本性质 (1)()() ()bba akf x dx k f x dx k =⎰⎰为常数;(2)12[()()]baf x f x dx ±⎰12() ()bb aaf x dx f x dx =±⎰⎰(3)()baf x dx ⎰()() ()cb acf x dx f x dx a c b =+<<⎰⎰其中4.微积分基本定理如果()f x 是区间[,]a b 上的连续函数,并且()()F x f x '=,那么()()()baf x dx F b F a =-⎰.金题精讲题一:设定函数32() (0)3a f x x bx cx d a =+++>,且方程()90f x x '-=的两个根分别为1,4. (Ⅰ)当3a =且曲线()y f x =过原点时,求()f x 的解析式; (Ⅱ)若()f x 在(,)-∞+∞内无极值点,求a 的取值范围.题二:设a 为实数,函数()22,x f x e x a x =-+∈R .(Ⅰ)求()f x 的单调区间与极值;(Ⅱ)求证:当ln 21a >-且0x >时,221x e x ax >-+.导数及其应用经典回顾金题精讲 题一:(Ⅰ)32()312f x x x x =-+; (Ⅱ)a 的取值范围是[]1,9.题二:(Ⅰ) ()f x 的减区间是(,ln 2)-∞, 增区间是(ln 2,)+∞,ln2()(ln 2)2ln 2222ln 22f x f e a a ==-+=-+极小(Ⅱ) 证明:设()221e R x g x x ax x =-+-∈,,∴()2e R 2x g x x a x '=-+∈,,由(Ⅰ)知当ln21a ->时,()g x '最小值为 ()()ln221ln20g a '=-+>,∴对任意R x ∈,都有()0g x '>, 所以()g x 在R 内单调递增;∴当ln21a ->时,对任意0()x ∈+∞,, 都有()()0g x g >,而()00g =, 从而对任意()00()x g x ∈+∞,,>, 即221e 0x x ax -+->,故221e x x ax -+>.。
第一节导数的概念及导数的运算1.导数的概念 (1)平均变化率一般地,函数f (x )在区间[x 1,x 2]上的平均变化率为f (x 2)-f (x 1)x 2-x 1.(2)函数y =f (x )在x =x 0处的导数 ①定义:设函数y =f (x )在区间(a ,b )上有定义,x 0∈(a ,b ),若Δx 无限趋近于0时,此值ΔyΔx =f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx 无限趋近于一个常数A ,则称f (x )在x =x 0处可导,并称该常数A 为函数f (x )在x =x 0处的导数,记作f ′(x 0).②几何意义:函数f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是在曲线y =f (x )上点(x 0,f (x 0))处的切线的斜率.相应地,切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0).(3)函数f (x )的导函数若f (x )对于区间(a ,b )内任一点都可导,则f (x )在各点的导数也随着自变量x 的变化而变化,因而也是自变量x 的函数,该函数称为f (x )的导函数.2.基本初等函数的导数公式3.导数的运算法则(1)[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x ); (2)[Cf (x )]′=Cf ′(x )(C 为常数); (3)[f (x )·g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x ); (4)⎣⎡⎦⎤f (x )g (x )′=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )g 2(x )(g (x )≠0). [小题体验]1.设f (x )=x ln x ,若f ′(x 0)=2,则x 0的值为________. 解析:由f (x )=x ln x 得f ′(x )=ln x +1.根据题意知ln x 0+1=2,所以ln x 0=1,因此x 0=e. 答案:e2.曲线y =x 3-x +3在点(1,3)处的切线方程为________. 答案:2x -y +1=03.已知y =f (x )是可导函数,如图,直线y =kx +2是曲线y =f (x )在x =3处的切线,令g (x )=xf (x ),g ′(x )是g (x )的导函数,则g ′(3)=_____.解析:由题图可知曲线y =f (x )在x =3处切线的斜率等于-13,所以f ′(3)=-13,因为g (x )=xf (x ),所以g ′(x )=f (x )+xf ′(x ),所以g ′(3)=f (3)+3f ′(3),又由题图可知f (3)=1,所以g ′(3)=1+3×⎝⎛⎭⎫-13=0. 答案:01.利用公式求导时要特别注意不要将幂函数的求导公式(x α)′=αx α-1与指数函数的求导公式(a x )′=a x ln a 混淆.2.求曲线切线时,要分清在点P 处的切线与过P 点的切线的区别,前者只有一条,而后者包括了前者.3.曲线的切线与曲线的交点个数不一定只有一个,这和研究直线与二次曲线相切时有差别.[小题纠偏]1.函数y =x cos x -sin x 的导数为________.解析:y ′=(x cos x )′-(sin x )′=x ′cos x +x (cos x )′-cos x =cos x -x sin x -cos x =-x sin x .答案:-x sin x2.已知直线y =-x +1是函数f (x )=-1a ·e x图象的切线,则实数a =________.解析:设切点为(x 0,y 0),则f ′(x 0)=-1a ·e 0x =-1, 所以ex =a ,又-1a ·e 0x =-x 0+1,所以x 0=2,a =e 2.答案:e 23.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 =________. 解析:因为y =x 3,所以y ′=3x 2,设过(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(1,0)在切线上,则x 0=0或x 0=32,当x 0=0时,由y =0与y =ax 2+154x -9相切,可得a =-2564,当x 0=32时,由y =274x -274与y =ax 2+154x -9相切,可得a =-1.答案:-1或-2564考点一 导数的运算 (基础送分型考点——自主练透)[题组练透]求下列函数的导数. (1)f (x )=x 3+x ; (2)f (x )=sin x +x ; (3)f (x )=e x cos x ; (4)f (x )=x -1x -ln x .解:(1)f ′(x )=(x 3+x )′=(x 3)′+(x )′=3x 2+1. (2)f ′(x )=cos x +1.(3)f ′(x )=e x cos x -e x sin x =e x (cos x -sin x ). (4)f ′(x )=1x 2-1x =1-xx2.[谨记通法]求函数导数的3种原则考点二 导数的几何意义 (题点多变型考点——多角探明)[锁定考向]导数的几何意义是把函数的导数与曲线的切线联系在一起,一般不单独考查,在填空题中会出现,有时也体现在解答题中,难度偏小.常见的命题角度有: (1)求切线方程; (2)求切点坐标;(3)求参数的值(范围).[题点全练]角度一:求切线方程1.(2019·泰州检测)若函数f (x )=2x 在点(a ,f (a ))处的切线与直线2x +y -4=0垂直,则该切线方程为________.解析:∵切线与直线2x +y -4=0垂直, ∴切线的斜率是12.∵f (x )=2x ,∴f ′(x )=x12-,∴f ′(a )=a12-=12. 解得a =4,则f (4)=4,故函数f (x )在点(4,4)处的切线方程为x -2y +4=0. 答案:x -2y +4=02.已知曲线y =x 与y =8x 的交点为C ,两曲线在点C 处的切线分别为l 1,l 2,则切线l 1,l 2与y 轴所围成的三角形的面积为________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧y =x ,y =8x,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =2,即C (4,2),由y =x ,得y ′=(x )′=12x,则直线l 1的斜率k 1=14,∴l 1:y =14x +1.同理可得l 2:y =-12x +4,如图,易知S △ABC =12×3×4=6,即所求的面积为6.答案:6角度二:求切点坐标3.(2019·扬州模拟)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________.解析:f ′(x )=3x 2-1,令f ′(x )=2,则3x 2-1=2,解得x =1或x =-1,所以P (1,3)或(-1,3),经检验,点(1,3),(-1,3)均不在直线y =2x -1上,符合题意.答案:(1,3)和(-1,3) 角度三:求参数的值(范围)4.(2018·常州高三期末)已知函数f (x )=bx +ln x ,其中b ∈R .若过原点且斜率为k 的直线与曲线y =f (x )相切,则k -b 的值为________.解析:设切点为(x 0,bx 0+ln x 0), f ′(x )=b +1x ,则k =b +1x 0,故切线方程为y -(bx 0+ln x 0)=⎝⎛⎭⎫b +1x 0(x -x 0), 将(0,0)代入,可得x 0=e ,则k =b +1e ,∴k -b =1e .答案:1e[通法在握]与切线有关问题的处理策略(1)已知切点A (x 0,y 0)求斜率k ,即求该点处的导数值,k =f ′(x 0). (2)已知斜率k ,求切点A (x 1,f (x 1)),即解方程f ′(x 1)=k .(3)求过某点M (x 1,y 1)的切线方程时,需设出切点A (x 0,f (x 0)),则切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0),再把点M (x 1,y 1)代入切线方程,求x 0.[演练冲关]1.曲线f (x )=2x -e x 与y 轴的交点为P ,则曲线在点P 处的切线方程为________. 解析:曲线f (x )=2x -e x 与y 轴的交点为(0,-1). 且f ′(x )=2-e x ,所以f ′(0)=1. 所以所求切线方程为y +1=x , 即x -y -1=0. 答案:x -y -1=02.(2018·南京、盐城高三二模)在平面直角坐标系xOy 中,曲线y =mx +1(m >0)在x =1处的切线为l ,则点(2,-1)到直线l 的距离的最大值为________.解析:把x =1代入y =m x +1,得y =m 2,则切线l 过点⎝⎛⎭⎫1,m 2. ∵y ′=-m(x +1)2,∴切线的斜率k =y ′|x =1=-m4.∴切线l 的方程为y -m 2=-m4(x -1),即mx +4y -3m =0.∴点(2,-1)到直线l 的距离d =|2m -4-3m |m 2+42=|-4-m |m 2+16=m +4m 2+16=(m +4)2m 2+16=m 2+8m +16m 2+16=1+8mm 2+16=1+8m +16m≤ 1+82m ·16m=2,当且仅当m =16m ,即m =4时取“=”, 故所求最大值为 2. 答案: 23.已知函数f (x )=x 3+(1-a )x 2-a (a +2)x +b (a ,b ∈R ).(1)若函数f (x )的图象过原点,且在原点处的切线斜率为-3,求a ,b 的值; (2)若曲线y =f (x )存在两条垂直于y 轴的切线,求a 的取值范围. 解:f ′(x )=3x 2+2(1-a )x -a (a +2).(1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧f (0)=b =0,f ′(0)=-a (a +2)=-3,解得b =0,a =-3或a =1.(2)因为曲线y =f (x )存在两条垂直于y 轴的切线,所以关于x 的方程f ′(x )=3x 2+2(1-a )x -a (a +2)=0有两个不相等的实数根, 所以Δ=4(1-a )2+12a (a +2)>0, 即4a 2+4a +1>0, 所以a ≠-12.所以a 的取值范围为⎝⎛⎭⎫-∞,-12∪⎝⎛⎭⎫-12,+∞.一抓基础,多练小题做到眼疾手快1.(2019·常州调研)函数f (x )=e x +x 2+sin x 的导函数f ′(x )=________. 答案:e x +2x +cos x2.(2018·镇江调研)函数f (x )=(x +1)2(x -1)在x =1处的导数等于________. 解析:由f (x )=(x +1)2(x -1)=x 3+x 2-x -1,得f ′(x )=3x 2+2x -1, 所以f ′(1)=3+2-1=4. 答案:43.(2018·苏州暑假测试)曲线y =e x 在x =0处的切线方程为____________. 解析:因为y ′=e x ,所以y =e x 在x =0处的切线斜率k =e 0=1, 因此切线方程为y -1=1×(x -0),即x -y +1=0. 答案:x -y +1=04.已知函数f (x )=1x cos x ,则f (π)+f ′⎝⎛⎭⎫π2=________. 解析:因为f ′(x )=-1x 2cos x +1x (-sin x ),所以f (π)+f ′⎝⎛⎭⎫π2=-1π+2π·(-1)=-3π. 答案:-3π5.(2019·苏州调研)已知函数f (x )=-x 3+ax 2+b (a ,b ∈R )图象上任意一点处的切线的斜率都小于1,则实数a 的取值范围是________.解析:∵f ′(x )=-3x 2+2ax =-3⎝⎛⎭⎫x -a 32+a23, 当x =a 3时,f ′(x )取到最大值a 23.∴a 23<1,解得-3<a < 3. 答案:(-3,3)6.(2018·苏北四市调研)已知f (x )=x 3-2x 2+x +6,则f (x )在点P (-1,2)处的切线与坐标轴围成的三角形的面积等于________.解析:因为f (x )=x 3-2x 2+x +6,所以f ′(x )=3x 2-4x +1,所以f ′(-1)=8, 故切线方程为y -2=8(x +1),即8x -y +10=0, 令x =0,得y =10,令y =0,得x =-54,所以所求面积S =12×54×10=254.答案:254二保高考,全练题型做到高考达标1.设函数f (x )的导函数为f ′(x ),且f (x )=x 2+2xf ′(1),则f ′(2)=________. 解析:因为f (x )=x 2+2xf ′(1),所以f ′(x )=2x +2f ′(1),令x =1,得f ′(1)=2+2f ′(1),解得f ′(1)=-2,则f ′(x )=2x -4,所以f ′(2)=2×2-4=0.答案:02.已知f (x )=ax 4+b cos x +7x -2.若f ′(2 018)=6,则f ′(-2 018)=________. 解析:因为f ′(x )=4ax 3-b sin x +7. 所以f ′(-x )=4a (-x )3-b sin(-x )+7 =-4ax 3+b sin x +7. 所以f ′(x )+f ′(-x )=14. 又f ′(2 018)=6,所以f ′(-2 018)=14-6=8. 答案:83.(2019·淮安调研)曲线y =1-2x +2在点(-1,-1)处的切线方程为________.解析:因为y =1-2x +2=x x +2,所以y ′=x +2-x (x +2)2=2(x +2)2,y ′| x =-1=2, 所以曲线在点(-1,-1)处的切线斜率为2, 所以所求切线方程为y +1=2(x +1),即y =2x +1. 答案:y =2x +14.(2018·无锡期末)在曲线y =x -1x (x >0)上一点P (x 0,y 0)处的切线分别与x 轴,y 轴交于点A ,B ,O 是坐标原点,若△OAB 的面积为13,则x 0=________.解析:因为y ′=1+1x 2,切点P ⎝⎛⎭⎫x 0,x 0-1x 0,x 0>0, 所以切线斜率k =y ′|x =x 0=1+1x 20,所以切线方程是y -⎝⎛⎭⎫x 0-1x 0=⎝⎛⎭⎫1+1x 20(x -x 0). 令y =0,得x =2x 0x 20+1,即A ⎝⎛⎭⎫2x 0x 20+1,0;令x =0,得y =-2x 0,即B ⎝⎛⎭⎫0,-2x 0. 所以S △OAB =12·2x 0x 20+1·2x 0=2x 20+1=13,解得x 0= 5.答案: 55.已知f (x )=ln x ,g (x )=12x 2+mx +72(m <0),直线l 与函数f (x ),g (x )的图象都相切,且与f (x )图象的切点为(1,f (1)),则m =________.解析:因为f ′(x )=1x ,所以直线l 的斜率为k =f ′(1)=1, 又f (1)=0,所以切线l 的方程为y =x -1.g ′(x )=x +m ,设直线l 与g (x )的图象的切点为(x 0,y 0), 则有x 0+m =1,y 0=x 0-1,y 0=12x 20+mx 0+72,m <0, 解得m =-2. 答案:-26.(2018·淮安高三期中)已知函数f (x )=x 3.设曲线y =f (x )在点P (x 1,f (x 1))处的切线与该曲线交于另一点Q (x 2,f (x 2)),记f ′(x )为函数f (x )的导函数,则f ′(x 1)f ′(x 2)的值为________.解析:由f ′(x )=3x 2,得f ′(x 1)=3x 21,所以曲线y =f (x )在点P (x 1,x 31)处的切线方程为y =3x 21x -2x 31,由⎩⎪⎨⎪⎧y =3x 21x -2x 31,y =x 3,解得Q (-2x 1,-8x 31),所以x 2=-2x 1,所以f ′(x 1)f ′(x 2)=3x 213x 22=14. 答案:147.(2019·南通一调)已知两曲线f (x )=2sin x ,g (x )=a cos x ,x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2相交于点P .若两曲线在点P 处的切线互相垂直,则实数a 的值为________.解析:f ′(x )=2cos x ,g ′(x )=-a sin x .设点P 的横坐标为x 0,则f (x 0)=g (x 0),f ′(x 0)·g ′(x 0)=-1,即2sin x 0=a cos x 0,(2cos x 0)·(-a sin x 0)=-1,所以4sin 2x 0=1.即 sin x 0=±12,因为x 0∈⎝⎛⎭⎫0,π2,所以sin x 0=12,cos x 0=32,所以a =233. 答案:2338.曲边梯形由曲线y =x 2+1,y =0,x =1,x =2所围成,过曲线y =x 2+1(x ∈[1,2])上一点P 作切线,使得此切线从曲边梯形上切出一个面积最大的普通梯形,则这一点的坐标为________.解析:设P (x 0,x 20+1),x 0∈[1,2],则易知曲线y =x 2+1在点P 处的切线方程为y -(x 2+1)=2x 0(x -x 0),所以y =2x 0(x -x 0)+x 20+1,设g (x )=2x 0(x -x 0)+x 20+1,则g (1)+g (2)=-2x 20+6x 0+2,所以S 普通梯形=g (1)+g (2)2×1=-x 20+3x 0+1=-⎝⎛⎭⎫x 0-322+134,所以P 点坐标为⎝⎛⎭⎫32,134时,S 普通梯形最大.答案:⎝⎛⎭⎫32,1349.(2019·盐城中学月考)求下列函数的导数: (1)y =x 2(ln x +sin x ); (2)y =cos x -xx 2; (3)y =x ln x .解:(1)y ′=2x (ln x +sin x )+x 2⎝⎛⎭⎫1x +cos x =2x ln x +2x sin x +x +x 2cos x . (2)y ′=(-sin x -1)x 2-(cos x -x )·2xx 4=x -2cos x -x sin xx 3.(3)y ′=⎝⎛⎭⎫12·1x ln x +x ·1x =2+ln x 2x . 10.已知函数f (x )=x 3-4x 2+5x -4. (1)求曲线f (x )在点(2,f (2))处的切线方程; (2)求经过点A (2,-2)的曲线f (x )的切线方程.解:(1)因为f ′(x )=3x 2-8x +5,所以f ′(2)=1,又f (2)=-2, 所以曲线在点(2,f (2))处的切线方程为y +2=x -2, 即x -y -4=0.(2)设曲线与经过点A (2,-2)的切线相切于点P (x 0,x 30-4x 20+5x 0-4),因为f ′(x 0)=3x 20-8x 0+5,所以切线方程为y -(-2)=(3x 20-8x 0+5)(x -2),又切线过点P (x 0,x 30-4x 20+5x 0-4), 所以x 30-4x 20+5x 0-2=(3x 20-8x 0+5)(x 0-2),整理得(x 0-2)2(x 0-1)=0,解得x 0=2或1,所以经过点A (2,-2)的曲线f (x )的切线方程为x -y -4=0或y +2=0. 三上台阶,自主选做志在冲刺名校1.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, 所以曲线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 ,所以⎩⎨⎧ -ln x 0-14=ax 0, ①a =-1x 0. ②将②代入①得ln x 0=34, 所以x 0=e 34,所以a =-1e34=-e 34-. 答案:-e 34-2.(2018·启东中学高三测试)已知函数f (x )=ax 3+3x 2-6ax -11,g (x )=3x 2+6x +12和直线l :y =kx +9,且f ′(-1)=0.(1)求a 的值;(2)是否存在实数k ,使直线l 既是曲线y =f (x )的切线,又是曲线y =g (x )的切线?如果存在,求出k 的值;如果不存在,请说明理由.解:(1)由已知得f ′(x )=3ax 2+6x -6a ,因为f ′(-1)=0,所以3a -6-6a =0,解得a =-2.(2)存在,理由如下:由已知得,直线l 恒过定点(0,9),若直线l 是曲线y =g (x )的切线,则设切点为(x 0,3x 20+6x 0+12).因为g ′(x 0)=6x 0+6,所以切线方程为y -(3x 20+6x 0+12)=(6x 0+6)(x -x 0),将(0,9)代入切线方程,解得x0=±1.当x0=-1时,切线方程为y=9;当x0=1时,切线方程为y=12x+9.由(1)知f′(x)=-6x2+6x+12,①由f′(x)=0,得-6x2+6x+12=0,解得x=-1或x=2.当x=-1时,y=f(x)的切线方程为y=-18;当x=2时,y=f(x)的切线方程为y=9,所以y=f(x)与y=g(x)的公切线是y=9.②由f′(x)=12,得-6x2+6x+12=12,解得x=0或x=1.在x=0处,y=f(x)的切线方程为y=12x-11;在x=1处,y=f(x)的切线方程为y=12x-10.所以y=f(x)与y=g(x)的公切线不是y=12x+9.综上所述,y=f(x)与y=g(x)的公切线是y=9,此时k=0.。