大一高数导数的概念共38页文档

内有定义，如果当 →
0− 时，极限
(0 +)−(0 )
−
存

→0
在，则称此极限值为函数 = ()在0 处的左导数，记为
−′ (0 )
=
(0 +)−(0 )
−

→0
=
()−(0 )
−
.
−
→0
0
16
01 导数的定义
4.左导数和右导数
′ 在点0 处的函数值，即 ′ (0 ) = ′ ()|=0 ．
12
01 导数的定义
例2 求函数() = ( > 0)的导数．
根据导数定义，使用分子有理化得
( + ) − ()
+ −
′
() =
=
→0

→0
注
如果 ′ (0 ) = ∞，曲线 = ()在点(0 , (0 ))处的
切线为垂直于轴的直线 = 0 .
19
02 导数的意义
结论 1 曲线 = ()上点(0 , 0 )处的切线方程为
− 0 = ′ (0 )( − 0 ) .
2 如果 ′ (0 ) ≠ 0，曲线 = ()在点 0 , 0
(0 + ) − (0)

=
→0
→0

=
1
()3
−0

1
2
→0 ()3
O
x
= +∞，
即导数为无穷大（导数不存在）．
26
→0
= ()在
点0 处可导，并称这个极限值为函数 = ()在点0 处的导数，
记作
′ (0 )， ′ |=0 ，

知识要点
1.导数的某些实际背景(瞬时速度, 光滑曲线切线的斜率)
2.导数的概念
平均变化率,
即
y x
=
f(x0+x)-f(x0) . x
f(x0)=lxim0xy
=lxim0
f(x0+x)-f(x0) x
.
求函数 y=f(x) 在点 x0 处的导数的步骤:
(1)求函数的增量: y=f(x0+x)-f(x0);
(3)(lnx)=
1 x
,
(logax)=
1 x
logae;
(4)(ex)=ex, (ax)=axlna.
5.函数的和、差、积、商的导数:
(uv)=uv; (uv)=uv+uv; (cu)=cu(c 为常数);
(
uv
)=
uv-uv v2
(v0).
6.复合函数的导数
设直线 l1 与曲线 y= x 相切于 P, 直线 l2 过 P 且 垂直 l1, 若 l2 交 x 轴于 Q 点, 又作 PK 垂直 x 轴于 K 点, 求 KQ 的长.
例3.求下列函数的导数: (1)y=(2x2+3)(3x-2); (2)y=x2sinx+2cosx;
(3)y=(
x+1)(
k=tan=f(x0). 相应的切线方程为 y-y0=f(x0)(x-x0).
(2)物理意义:
物体运动在时刻 t0 时的瞬时速度 v, 即: v=s(t0). 设 v=v(t) 是速度函数, 则 v(t0)表示物体在时刻 t=t0 时的加速度.
4.几种常见函数的导数
(1)c=0(c 为常数), (xn)=nxn-1(nQ); (2)(sinx)=cosx, (cosx)=-sinx;

导数的概念、几何意义及其运算常见基本初等函数的导数公式和常用导数运算公式 ：+-∈==N n nx x C C n n ,)(;)(01''为常数；;sin )(cos ;cos )(sin ''x x x x -== a a a e e xx x x ln )(;)(''==；e x x x x a a log 1)(log ;1)(ln ''==法则1： )()()]()(['''x v x u x v x u ±=± 法则2： )()()()()]()(['''x v x u x v x u x v x u +=法则3： )0)(()()()()()(])()([2'''≠-=x v x v x v x u x v x u x v x u （一）基础知识回顾：1.导数的定义：函数)(x f y =在0x 处的瞬时变化率xx f x x f x y o x x ∆-∆+=∆∆→∆→∆)()(limlim 000称为函数)(x f y =在0x x =处的导数，记作)(0/x f 或0/x x y =，即xx f x x f x f x ∆-∆+=→∆)()(lim)(0000/ 如果函数)(x f y =在开区间),(b a 内的每点处都有导数，此时对于每一个),(b a x ∈，都对应着一个确定的导数)(/x f ，从而构成了一个新的函数)(/x f 。

称这个函数)(/x f 为函数)(x f y =在开区间内的导函数，简称导数，也可记作/y ，即)(/x f ＝/y ＝xx f x x f x ∆-∆+→∆)()(lim0 导数与导函数都称为导数，这要加以区分：求一个函数的导数，就是求导函数；求函数)(x f y =在0x 处的导数0/x x y =，就是导函数)(/x f 在0x 处的函数值，即0/x x y =＝)(0/x f 。

0
f ( x0 Dx) f ( x0 ) Dy f ( x0 ) lim lim Dx0 Dx Dx0 Dx
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也可以记作
dy dx
df ( x) 或 dx x x0 x x0
是函数f(x)在以x0
Dy f ( x0 Dx) f ( x0 ) Dx Dx
把y=x2 +1带入上式，得曲线在点P(1,2)处的切线的 2 斜率为
kPT
(1 Dx) 1 (1 1) 2 lim Dx 0 Dx
首页 上瞬时速度，一个是曲线 的切线的斜率，具体意义不同，但通过比较可 以看出它们的数学表达式结构是一样的，即 Dy lim 计算极限 D x 0 Dx
第三章
1.问题的提出 2.导数的定义 3.求导举例
导 数
3.1 导数的概念
4.导数的几何意义
5.小结
首页 上页 返回 下页
3.1.1 导数的定义 1. 瞬时速度
3.1 导数的概念
平均速度的概念
这段时间内汽车的平均速度为 经过的路程 s 150 v 15(m / s) 54(km / h) 所用的时间 t 10 平均速度反映了汽车在前10秒内的快慢程度， 为了了解汽车的性能，还需要知道汽车在某一时 刻的速度——瞬时速度．
5
51
5x ;
4
(2)
(3)
2 21 3 y ( x ) 2x 2x ; 1 1 1 3 1 y x ( x 3 ) x 3 3 2 1 3 1 x 3 ; 2 3 3 x

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例5 求 y=sinx 的导数． Dx Dx ) sin 解 Dy sin( x Dx) sin x 2 cos( x 2 2

大一高等数学导数知识点一、导数的定义及性质1.定义：设函数f(x)在点x0的一些邻域内有定义，若极限lim（h→0）[f(x0+h)-f(x0)]/h存在，称该极限为函数f(x)在点x0处的导数，记作f'(x0)或df(x0)/dx。

2.函数在一点处的导数表示函数在该点的变化速率，若导数大，则说明函数变化快；若导数小，则说明函数变化慢。

3.导数的几何意义：函数f(x)在点x0处的导数等于其曲线在该点的切线斜率。

4.导数的性质：（1）可加性：(f+g)'(x)=f'(x)+g'(x)（2）可乘性：(f·g)'(x)=f'(x)·g(x)+f(x)·g'(x)（3）常值函数的导数为0：(C)'=0（4）乘方函数的导数：(x^n)' = nx^(n-1)（5）指数函数的导数：(a^x)' = a^x·ln(a)（6）对数函数的导数：(ln(x))' = 1/x（7）三角函数的导数：（i）(sin(x))' = cos(x)（ii）(cos(x))' = -sin(x)（iii）(tan(x))' = sec^2(x)（iv）(cot(x))' = -csc^2(x)（8）反三角函数的导数：（i）(arcsin(x))' = 1/√(1-x^2)（ii）(arccos(x))' = -1/√(1-x^2)（iii）(arctan(x))' = 1/(1+x^2)二、导数的计算法则1.基本计算法则：（1）常数的导数为0（2）幂函数求导：(x^n)' = nx^(n-1)（3）指数函数求导：(a^x)' = a^x·ln(a)（4）对数函数求导：(ln(x))' = 1/x（5）三角函数和反三角函数的导数2.复合函数求导法则：设y=f(g(x))，则y'=f'(g(x))·g'(x)3.乘积法则：(f·g)'=f'·g+f·g'4.商积法则：(f/g)'=(f'·g-f·g')/g^25. 链式法则：若y=f(u)，u=g(x)，则dy/dx = dy/du·du/dx = f'(u)·g'(x)三、导数的应用1.切线方程：设函数f(x)在点x0处可导，其切线方程为y=f(x0)+f'(x0)(x-x0)2.泰勒展开：对于具有n阶导数的函数f(x)，其泰勒展开式为：f(x)=f(x0)+f'(x0)(x-x0)+f''(x0)(x-x0)^2/2!+…+f^n(x0)(x-x0)^n/n!+Rn(x)其中Rn(x)为拉格朗日余项，满足，Rn(x)，<=M，x-x0，^(n+1)，其中M为常数。

左极限
y lim 1 x 0 x
左右极限相等,即函数在点x=0连续且可导
根据可导与连续的关系,可知函数在该点连续.
由例3可知，分段函数分段点处导数，用导数定 义“求增量、算比值、取极限”计算．
x0 x, 例. 求f ( x ) 在x 0处的导数 . 1 x ), x 0 ln(
f ( 0 x ) f ( 0 ) x 0 f (0) lim li m 1 x 0 x 0 x x
f ( 0 x ) f ( 0 ) ln( 1 x ) 0 f (0) lim lim x 0 x 0 x x 1 1 x l im l n ( 1 x ) lim ln( 1 x ) x 0 x x 0
s v(t 0 ) lim v lim t 0 t 0 t
二、 导数的定义 定义
dy df f ( x0 ), y x x , y( x0 ), | x x0 , | x x0 0 dx dx
导数的几种等价定义
f ( x0 ) dy
x x0
dx
f ( x 0 x ) f ( x 0 ) y lim lim x 0 x x 0 x
注意: 该定理的逆定理不成立.
即： 连续函数不一定可导
例 证明绝对值函数y=|x|在连结点x=0处连续但不可导
y | x | x lim lim lim 1 x 0 x x 0 x 0 x x

y x | x | lim lim 1 lim x 0 x x 0 x x 0 x


在x=0处左右导数不等，故函数y=|x|在点x=0处不可导.

导数在现代数学中的地位和作用
基本概念
导数是现代数学的基本概念之一，是研究函数性质和解决实际问题的 重要工具。
数学分析
导数是数学分析的重要分支，是研究函数的可微性、可导性和连续性 的基础。
应用领域
导数的应用领域非常广泛，不仅限于数学和物理领域，还涉及到工程 学、经济学和计算机科学等多个领域。
数学建模
导数的应用发展
物理学
工程学
导数在物理学的各个分支中都有广泛的应 用，如力学、电磁学、热学等。
在机械工程、航空航天工程、土木工程等 领域，导数被用于优化设计、控制工程和 流体力学等方面。
经济学
计算机科学
导数在经济学中被用于研究经济系统的变 化率和最优决策问题。
在计算机图形学、数值分析和机器学习等 领域，导数被用于计算图像处理、数据拟 合和模型训练等方面。
高阶导数在研究函数的极值、拐 点、曲线的形状等方面有重要应 用。
微分学基本定理
微分学基本定理的内容
微分学基本定理是导数与微分之间的关系，即函数在某点的导数 等于该函数在该点的切线的斜率。
微分学基本定理的推导
通过极限的概念和性质，利用切线斜率的定义推导出微分学基本定 理。
微分学基本定理的应用
微分学基本定理是微分学的基础，在研究函数的增减性、极值、曲 线的形状等方面有重要应用。
复合函数求导法则
若$y = f(u)$和$u = g(x)$都可导， 则复合函数$y = f[g(x)]$的导数为 $(y)' = u' cdot (u)' = u' cdot v'$。
隐函数的导数
由显函数表示的隐函数求 导
若由显函数$F(x, y) = 0$表示的隐函数为$y = f(x)$，则通过求偏导数$frac{partial F}{partial x}$和$frac{partial F}{partial y}$ ，可以得到隐函数$y = f(x)$的导数。

O s(2)
s(2+t) s
__
从而平均速度v 的极限为：
v

lim
__
v

lim
s

2g

20m
/
s.
t 0
t0 t
s
即物体在时刻t0=2(s)的瞬时速度等于20(m/s).
当时间间隔Δ t 逐渐变小时,平均速度就越接近
t0=2(s) 时的瞬时速度v=20(m/s).
2019/6/4
（3）求极限
lim x0
s t
t
lim x0
s(t

t) s(t) . t
• 1由导数的定义可得求导数的一般步骤：
（(12）)求求平函均数变的增化量率Δy=xy f(x0+Δt)-f(x0)
lim （3）求极限 2019/6/4
f ' (x0 )
x0
y x
作业：
2019/6/4
应用：
• 例2 将原油精练为汽油、柴油、塑胶等各种不同
产品，需要对原由进行冷却和加热。如果第 x(h)
时，原由的温度（单位：0C）为 f(x)=x2-
7x+15(0≤x≤8).计算第2（h) 和第6（h）时，原由
温度的瞬时变化率，并说明它们的意义。
关键是求出： f x 3
x
再求出lim x0
第三章 导数及其应用
2019/6/4
3.2 导数的概念
• 在高台跳水运动中,平均速度不能反映他在 这段时间里运动状态，需要用瞬时速度描 述运动状态。我们把物体在某一时刻的速 度称为瞬时速度.
又如何求 瞬时速度呢?
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率
导数的四则运算规则
加法规则：导数相加等于导数之和
乘法规则：导数相乘等于导数之积
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减法规则：导数相减等于导数之差
除法规则：导数相除等于导数之商
复合函数的导数计算
复合函数的定 义：由两个或 多个函数组成
的函数
复合函数的导 数计算方法：
链式法则
链式法则：将 复合函数分解 为多个简单函 数，分别计算 导数，然后将
导数的性质定理
导数的定义：导数是函数在某一点的切线斜率 导数的性质：导数是连续的，可导函数在定义域内处处可导 导数的公式：导数的基本公式包括导数的四则运算、复合函数求导公式、隐函数求导公式等 导数的应用：导数在微积分、函数极限、函数极值、函数凹凸性等方面有广泛应用
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导数的定理与公式
导数的定义：导数是函数在某一点 的切线斜率
导数的基本定理
导数的公式：导数公式包括基本导 数公式、复合函数导数公式、隐函 数导数公式等
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导数的性质：导数是函数在某一点 的极限值
导数的应用：导数在微积分、函数 分析、=lim(h>0)(f(x+h)-f(x))/h
导数的推导公式
导数的定义：函数在某一点的导数是该函数在该
01
点附近曲线的切线斜率 导数的基本公式：f'(x)=lim(h->0) [f(x+h)-
02
f(x)]/h 导数的四则运算法则：f'(x)=f(x)+g'(x)，
03
f'(x)=f(x)-g'(x)，f'(x)=f(x)*g'(x)，f'(x)=f(x)/g'(x) 04 导数的复合函数公式：f'(g(x))=f'(g(x))*g'(x)

02
导数的性质
函数单调性与导数的关系
总结词
函数单调性与导数正负有关
详细描述
如果函数在某区间的导数大于0，则函数在此区间单调递增；如果导数小于0， 则函数在此区间单调递减。
极值与导数的关系
总结词
极值点导数为0或不存在
详细描述
函数在极值点处的导数为0或不存在，即一阶导数为0或不可导点。
曲线的切线与导数的关系
导数概念ppt课件
• 导数的基本概念 • 导数的性质 • 导数的计算 • 导数的应用 • 导数的历史与发展
01
导数的基本概念
导数的定义
总结词
导数是描述函数在某一点附近的变化 率的重要工具 斜率，它描述了函数在该点附近的局 部变化趋势。通过求导，可以找到函 数值随自变量变化的速率和方向。
导数的几何意义
总结词
导数的几何意义是切线斜率，它 反映了函数图像在该点的切线状 态。
详细描述
在几何上，导数表示函数图像在 某一点的切线斜率。这个切线与x 轴的夹角即为该点的导数值，表 示函数在该点附近的变化趋势。
导数的物理意义
总结词
导数的物理意义在于描述物理量随时间或空间的变化率。
详细描述
在物理学中，许多物理量都可以表示为函数形式，如速度、加速度、密度等。导 数可以帮助我们理解这些物理量如何随时间或空间变化，从而揭示物理现象的本 质。例如，速度是位移函数的导数，加速度是速度函数的导数等。
对于两个函数的乘积，其导数 为第一个函数的导数乘以第二 个函数加上第一个函数乘以第 二个函数的导数。即，若 $u(x)$ 和 $v(x)$ 可导，则 $(uv)' = u'v + uv'$。
对于两个函数的商，其导数为 被除函数的导数除以除函数的 导数。即，若 $u(x)$ 和 $v(x)$ 可导且 $v(x) neq 0$， 则 $frac{u'}{v'} = frac{u'v}{uv'}$。

(2)若极限 点 处的右导数，记作
,即：
存在，则称其为函数 在
定理1 函数
在点 处可导的充分必要条件是
在点 处的左导数和右导数都存在且相等，即
．
例1 讨论函数
在 处的连续性和可导性．
解:因为
又
，所以函数
在 处的连续.
由于
，所以函数
在 处不可导．
例2 讨论函数
解:因为 连续.
又因为 处不可导．
在 处的连续性和可导性．
在点
分析:设函数
在点 处可导，则
故函数
在点 处一定连续．
随堂练习
1、设 解:
，判断 在点 函数
处的连续性与可导性. 在 处连续.
函数 在 处不可导.
2、若函数
处处可导，求 的值.
解: 函数 在 处可导，则在
处处可导.由于函数
可导必连续.得
再根据函数在 处可导，
则左右导数存在且相等.
故
时，
函数 在点
或 ，即
函数
在点 处的导数就是导函数 在点 处的函数值
，即
注：若函数
在区间
在区间 上不可导.
内有一点处不可导，则称函数
由导数的定义可知，求函数
个步骤：
(1)求增量
；
(2)算比值
；
(3)取极限
例1 求函数
的导数．
解：
常量函数的导数为
的导数可分为以下三 ．
例6 求函数 解：
的导数．
例7 求函数 解：
,所以函数
在 处的
，所以函数
在
从图形上看，曲线 线．这也说明函数 原点外，处处可导.因 连续.
在原点O处具有垂直于 轴的切

优化问题求解
总结词
导数在数学优化中常用于求解最值问题，通过求导可以 找到函数的极值点。
详细描述
在数学优化中，最值问题是最常见的一类问题，导数可 以用来求解这类问题。通过对函数求导，可以找到函数 的极值点，从而确定函数的最值。例如，一个企业要制 定一个营销策略，目标是最大化利润，利润函数为P(x) ，对其求导得到利润函数的导数P'(x)，通过求解P'(x)=0 ，可以找到使利润最大的最优策略。
导数在科学计算中的应用
数值分析
导数可以用于数值分析中，如求 解微分方程、积分方程等，通过 求导数可以得到数值解的近似值
。
图像处理
导数可以用于图像处理中，如边 缘检测、图像滤波等，通过求图 像函数的导数可以得到图像的边
缘信息。
信号处理
导数可以用于信号处理中，如滤 波器设计、信号降噪等，通过求 信号函数的导数可以得到信号的
高中数学导数的概念课件
汇报人：
202X-01-05
CATALOGUE
目 录
• 导数的定义 • 导数的性质 • 导数的应用 • 导数的计算 • 导数在实际问题中的应用案例
01
CATALOGUE
导数的定义
导数的起源
01
导数起源于微积分，最初由牛顿 和莱布尼茨等数学家提出，用于 描述函数在某一点的变化率。
导数与函数极值
总结词
导数等于0的点可能是极值点
详细描述
函数在极值点的一阶导数等于0，但一阶导数为0的点不一定是极值点，需要进一 步判断二阶导数的正负。
导数与函数最值
总结词
导数可以帮助寻找函数最值
详细描述
通过求导数并令其为0，可以找到可能的极值点，再结合一阶或二阶导数的符号变化，判断是极大值还是极小值 ，从而确定函数的最值。

导数的定义与求导法则详解导数是微积分中的重要概念之一。

在数学中，导数用来描述函数在某一点的变化率。

它不仅可以帮助我们了解函数的性质，还可以应用于各种实际问题的求解。

本文将详细介绍导数的定义以及常用的求导法则。

一、导数的定义导数的定义是基于极限的概念，即函数在某一点的导数等于该点的函数值与自变量趋于该点时函数值之差的比值的极限。

用数学符号表示如下：若函数f(x)在点x_0处导数存在，记为f'(x_0)或dy/dx|x=x_0，已知函数在该点处连续，则导数的定义为：f'(x_0) = lim┬(Δx→0)⁡〖(f(x_0+Δx)-f(x_0))/Δx 〗导数可以理解为函数图像在某点处的切线斜率，当导数为正时，函数递增；当导数为负时，函数递减；当导数为零时，函数取得极值。

二、导数的求导法则求导法则是用来计算函数的导数的一组规则。

根据导数的定义，可以推导得到以下常用的求导法则：1. 基本常数法则：常数的导数为0，即d/dx(c)=0，其中c为常数。

2. 变量的幂法则：对于任意的实数n，导数d/dx(x^n)=nx^(n-1)，其中x为自变量。

3. 求和差法则：导数是线性运算，对于任意的可导函数f(x)和g(x)，有d/dx(f(x)±g(x))=d/dx(f(x))±d/dx(g(x))。

4. 乘法法则：对于可导函数f(x)和g(x)，有d/dx(f(x)⋅g(x))=f'(x)⋅g(x)+f(x)⋅g'(x)。

5. 商法则：对于可导函数f(x)和g(x)，有d/dx(f(x)/g(x))=(f'(x)⋅g(x)-f(x)⋅g'(x))/[g(x)]^2。

6. 复合函数法则：若y=f(g(x))，其中f(u)和g(x)都是可导函数，则d/dx(y)=d/dx(f(g(x)))=f'(g(x))⋅g'(x)。

7. 反函数法则：若y=f(x)的反函数为x=g(y)，则g'(y)=[1/f'(x)]，其中f'(x)≠0。