2-基本运算
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1.2.2 基本初等函数的导数公式及导数的运算法则(二)1.问题导航(1)导数的四则运算法则是什么?在使用运算法则时的前提条件是什么? (2)复合函数的定义是什么,它的求导法则又是什么? 2.例题导读通过P 15例2学会利用导数的运算法则及导数公式求函数的导数,P 15例3为导数的实际应用问题,P 17例4为复合函数的求导问题,注意复合函数的求导法则.1.导数的四则运算法则(1)条件:f (x ),g (x )是可导的. (2)结论: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 )](g (x )≠0). 2.复合函数的求导公式 (1)复合函数的定义:①一般形式是y =f (g (x )).②可分解为y =f (u )与u =g (x ),其中u 称为中间变量.(2)求导法则: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 .1.判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)函数f (x )=x e x 的导数是f ′(x )=e x (x +1).( ) (2)函数f (x )=sin(-x )的导数为f ′(x )=cos x .( ) 答案:(1)√ (2)×2.函数y =x ln x 的导数为( ) A .y ′=ln x +1 B .y ′=ln x -1 C .y ′=ln x D .y ′=1 解析:选A.y ′=x ′ln x +x (ln x )′=ln x +1. 3.y =sin 2x 的导数是( ) A .y ′=2sin x B .y ′=2cos x C .y ′=sin 2x D .y ′=cos 2x解析:选C.y ′=(sin 2x )′ =2sin x cos x =sin 2x . 4.求下列函数的导数:(1)若f (x )=2x +3,则f ′(x )=________;(2)函数f (x )=2sin x -cos x ,则f ′(x )=________;(3)函数f (x )=-2x +1,则f ′(x )=________.答案:(1)2 (2)2cos x +sin x (3)2(x +1)21.应用导数公式的注意事项(1)两个导数的和差运算只可推广到有限个函数的和差的导数运算. (2)两个函数可导,则它们的和、差、积、商(商的分母不为零)必可导. (3)若两个函数不可导,则它们的和、差、积、商不一定不可导.(4)对于较复杂的函数式,应先进行适当的化简变形,化为较简单的函数式后再求导,可简化求导过程.2.复合函数求导的一般方法(1)分析清楚复合函数的复合关系是由哪些基本函数复合而成,适当选定中间变量. (2)分步计算中的每一步都要明确是对哪个变量求导,而其中特别要注意的是中间变量. (3)根据基本函数的求导公式及导数的运算法则,求出各函数的导数,并把中间变量转换成自变量的函数.(4)复合函数求导熟练以后,中间步骤可以省略,不必再写出函数的复合过程,对于经过多次复合及四则运算而成的复合函数,可以直接应用公式和法则,从最外层开始由外及里逐层求导.应用导数的运算法则求导求下列函数的导数:(1)y =x 4-3x 2-5x +6;(2)y =x ·tan x ;(3)y =(x +1)(x +2)(x +3);(4)y =x -1x +1.[解] (1)y ′=(x 4-3x 2-5x +6)′=(x 4)′-3(x 2)′-5(x )′+6′=4x 3-6x -5.(2)y ′=(x ·tan x )′=⎝⎛⎭⎫x sin x cos x ′=(x sin x )′cos x -x sin x (cos x )′cos 2x=(sin x +x cos x )cos x +x sin 2x cos 2x =sin x cos x +x cos 2x.(3)法一:y ′=[(x +1)(x +2)(x +3)]′=[(x +1)(x +2)]′(x +3)+(x +1)(x +2)(x +3)′ =[(x +1)′(x +2)+(x +1)(x +2)′](x +3)+(x +1)·(x +2) =(x +2+x +1)·(x +3)+(x +1)(x +2) =(2x +3)(x +3)+x 2+3x +2 =3x 2+12x +11;法二:∵(x +1)(x +2)(x +3) =(x 2+3x +2)(x +3) =x 3+6x 2+11x +6,∴y ′=[(x +1)(x +2)(x +3)]′ =(x 3+6x 2+11x +6)′ =3x 2+12x +11.(4)法一:y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫x -1x +1′=(x -1)′(x +1)-(x -1)(x +1)′(x +1)2=x +1-(x -1)(x +1)2=2(x +1)2. 法二:∵y =x -1x +1=x +1-2x +1=1-2x +1,∴y ′=⎝⎛⎭⎫1-2x +1′=⎝⎛⎭⎫-2x +1′=-2′(x +1)-2(x +1)′(x +1)2=2(x +1)2.求函数的导数的策略:(1)先区分函数的运算特点,即函数的和、差、积、商,再根据导数的运算法则求导数. (2)对于三个以上函数的积、商的导数,依次转化为“两个”函数的积、商的导数计算.1.(1)设函数f (x )=sin θ3x 3+3cos θ2x 2+tan θ,其中θ∈⎣⎡⎦⎤0,512π,则导数f ′(1)的取值范围是( )A .[-2,2]B .[2,3]C .[3,2]D .[2,2]解析:选D.∵f ′(x )=sin θ·x 2+3cos θ·x ,∴f ′(1)=sin θ+3cos θ=2sin ⎝⎛⎭⎫θ+π3,∵θ∈⎣⎡⎦⎤0,512π,∴sin ⎝⎛⎭⎫θ+π3∈⎣⎡⎦⎤22,1, ∴2sin ⎝⎛⎭⎫θ+π3∈[2,2],故选D.(2)已知f (x )=e xx,若f ′(x 0)+f (x 0)=0,则x 0的值为________.解析:∵f ′(x )=(e x )′x -e x ·x ′x 2=e x (x -1)x 2(x ≠0).∴由f ′(x 0)+f (x 0)=0,得 e x 0(x 0-1)x 20+e x 0x 0=0.解得x 0=12.答案:12复合函数的导数运算(1)若函数f (x )=1(1-3x )4的导数为f ′(x ),则f ′(1)=________.[解析] 设y =u -4,u =1-3x ,∴f ′(x )=y ′u ·u ′x =(-4)(1-3x )-5(1-3x )′=12(1-3x )5, ∴f ′(1)=-38.[答案] -38(2)求下列函数的导数:①y =1-2x cos x ;②y =3log 2(x 2-2x +3).[解] ①由于y =1-2x cos x 是两个函数y =1-2x 与y =cos x 的乘积, y ′=(1-2x )′cos x -1-2x sin x =(-2)21-2x cos x -1-2x sin x =-cos x 1-2x-1-2x sin x .②令y =3u ,u =log 2v ,v =x 2-2x +3,则y ′u =3u ln 3,u ′v =1v ln 2,v ′x =2x -2,所以y ′x =(2x -2)·3log 2(x 2-2x +3)·ln 3(x 2-2x +3)ln 2=2log 23·(x -1)3log 2(x 2-2x +3)x 2-2x +3.(1)求复合函数的导数的步骤:分层—选择中间变量,写出构成它的内、外层函数 ↓分别求导—分别求各层函数对相应变量的导数 ↓相乘—把上述求导的结果相乘 ↓变量回代—把中间变量回代(2)求复合函数的导数的注意点:①内、外层函数通常为基本初等函数.②求每层函数的导数时注意分清是对哪个变量求导,这是求复合函数导数时的易错点.2.函数y =cos 2x +sin x 的导数为( )A .-2sin 2x +cos x2xB .2sin 2x +cos x2xC .-2sin 2x +sin x2xD .2sin 2x -cos x2x解析:选A.y ′=-sin 2x ·(2x )′+cos x ·(x )′=-2sin 2x +12·1x cos x=-2sin 2x +cos x2x .导数运算的综合应用求满足下列条件的函数f (x ).(1)f (x )是三次函数,且f (0)=3,f ′(0)=0,f ′(1)=-3,f ′(2)=0; (2)f ′(x )是一次函数,且x 2f ′(x )-(2x -1)f (x )=1. [解] (1)设f (x )=ax 3+bx 2+cx +d (a ≠0), 则f ′(x )=3ax 2+2bx +c .由f (0)=3,得d =3,由f ′(0)=0,得c =0, 由f ′(1)=-3,f ′(2)=0可建立方程组 ⎩⎪⎨⎪⎧3a +2b =-3,12a +4b =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =-3, ∴f (x )=x 3-3x 2+3.(2)由f ′(x )为一次函数可知f (x )为二次函数, 设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),则f ′(x )=2ax +b . 把f (x )、f ′(x )代入方程,得x 2(2ax +b )-(2x -1)(ax 2+bx +c )=1, 即(a -b )x 2+(b -2c )x +c -1=0.要使方程对任意x 都成立,则需a =b ,b =2c ,c =1. 解得a =2,b =2,c =1,∴f (x )=2x 2+2x +1.利用导数的运算法则及复合函数的求导法则求得函数的导数,再结合导数的几何意义、三角函数、不等式等知识点综合考查求函数的解析式,参数的取值范围,不等式的求解与证明等是考查导数运算应用的常规考法,同时也体现了导数的优越性.3.已知两边取对数可以使“积”的形式化为“和”的形式,函数f (x )=ln y 就变成了复合函数,它是由f =ln u 和u =y 复合而成的.根据上面的信息,求y =(x -1)(x -2)·…·(x -10)(x >10)的导数.解:两边同时取自然对数,得ln y =ln(x -1)+ln(x -2)+…+ln(x -10). 两边对x 求导,得 1y ·y ′=1x -1+1x -2+…+1x -10. ∴y ′=⎝⎛⎭⎫1x -1+1x -2+…+1x -10·(x -1)·(x -2)·…·(x -10).已知抛物线y =ax +bx -5在点(2,1)处的切线为y =-3x +7,求b 的值. [解] ∵y ′=2ax +b ,当x =2时,y ′=4a +b ,∴4a +b =-3. 又点(2,1)在曲线上,∴4a +2b -5=1,联立组成方程组⎩⎪⎨⎪⎧4a +b =-3,4a +2b -5=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-3,b =9. [错因与防范](1)在求解切线问题时,注意切点既在曲线上,又在切线上,因容易找不全条件导致求解困难.(2)已知曲线上某点的切线,有两层意思:一是在该点的导数值等于切线的斜率;二是该点的坐标满足已知曲线的方程.4.若f (x )=x +ln(x -5),g (x )=ln(x -1),解不等式f ′(x )>g ′(x ).解:f ′(x )=1+1x -5,g ′(x )=1x -1.由f ′(x )>g ′(x ),得1+1x -5>1x -1,即(x -3)2(x -5)(x -1)>0, ∴x >5或x <1.又两函数定义域满足⎩⎪⎨⎪⎧x -5>0,x -1>0,∴x >5.∴不等式f ′(x )>g ′(x )的解集为(5,+∞).1.f (x )=ln xx的导数是( )A .f ′(x )=1+ln x x 2B .f ′(x )=1+ln xx C .f ′(x )=1-ln x x 2D .f ′(x )=1+ln xx 2解析:选C.f ′(x )=(ln x )′x -(ln x )x ′x 2=1-ln xx 2.2.(2015·高考天津卷)已知函数f (x )=ax ln x ,x ∈(0,+∞),其中a 为实数,f ′(x )为f (x )的导函数.若f ′(1)=3,则a 的值为________.解析:f ′(x )=a ⎝⎛⎭⎫ln x +x ·1x =a (1+ln x ). 由于f ′(1)=a (1+ln 1)=a ,又f ′(1)=3,所以a =3. 答案:33.函数y =sin n x cos nx 的导数为________. 解析:y ′=(sin n x )′cos nx +sin n x (cos nx )′=n sin n -1x (sin x )′cos nx +sin n x (-sin nx )·(nx )′=n sin n -1x cos x ·cos nx -sin nx sin nx ·n=n sin n -1x (cos x cos nx -sin x sin nx )=n sin n -1x cos[(n +1)x ].答案:n sin n -1x cos[(n +1)x ][A.基础达标]1.已知f (x )=x -5+3sin x ,则f ′(x )等于( )A .-5x -6-3cos xB .x -6+3cos xC .-5x -6+3cos xD .x -6-3cos x解析:选C.利用求导公式和求导法则求解.f ′(x )=-5x -6+3cos x .故选C. 2.函数y =x 3cos x 的导数是( ) A .3x 2cos x +x 3sin x B .3x 2cos x -x 3sin x C .3x 2cos x D .-x 3sin x解析:选B.y ′=(x 3cos x )′=3x 2cos x +x 3(-sin x )=3x 2cos x -x 3sin x .3.已知f ⎝⎛⎭⎫1x =x1+x ,则f ′(x )等于( )A.11+x B .-11+xC.1(1+x )2 D .-1(1+x )2解析:选D.令1x =t ,则f (t )=1t1+1t=11+t,∴f (x )=11+x ,f ′(x )=⎝⎛⎭⎫11+x ′=-1(1+x )2.4.函数y =12(e x +e -x )的导数是( )A.12(e x -e -x )B.12(e x +e -x ) C .e x-e -x D .e x +e -x解析:选A.y ′=⎣⎡⎦⎤12(e x +e -x )′=12(e x -e -x ). 5.已知直线y =x +1与曲线y =ln(x +a )相切,则a 的值为( ) A .1 B .2 C .-1 D .-2 解析:选B.设切点为P (x 0,y 0), 则y 0=x 0+1,y 0=ln(x 0+a ),又∵切线的斜率为1,∴1x 0+a=1,∴x 0+a =1,∴y 0=0,x 0=-1,∴a =2,故选B. 6.f (x )=ln(x 2+1)的导数是________.解析:f ′(x )=1x 2+1·2x 2x 2+1=xx 2+1. 答案:xx 2+17.f (x )=(2x +a )2,且f ′(2)=20,则a =________. 解析:∵f ′(x )=8x +4a , f ′(2)=20,即16+4a =20. ∴a =1. 答案:18.函数y =x -cos xx +sin x在x =2处的导数是________.解析:∵y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫x -cos x x +sin x ′=(1+sin x )(x +sin x )-(1+cos x )(x -cos x )(x +sin x )2=(x +1)sin x +(1-x )cos x +1(x +sin x )2,∴y ′|x =2=3sin 2-cos 2+1(2+sin 2)2.答案:3sin 2-cos 2+1(2+sin 2)29.已知抛物线y =ax 2+bx +c 通过点P (1,1),且在点Q (2,-1)处与直线y =x -3相切,求实数a 、b 、c 的值.解:∵曲线y =ax 2+bx +c 过点P (1,1), ∴a +b +c =1.①∵y ′=2ax +b ,∴4a +b =1.②又∵曲线过点Q (2,-1),∴4a +2b +c =-1.③ 联立①②③,解得a =3,b =-11,c =9. 10.求下列函数的导数.(1)y =a ax cos(ax )+b bx sin(bx ); (2)y =log a (log a x ).解:(1)y ′=(a ax )′cos(ax )+a ax [cos(ax )]′+(b bx )′·sin(bx )+b bx [sin(bx )]′=a ax ln a ·(ax )′cos(ax )+a ax [-sin(ax )](ax )′+b bx ln b ·(bx )′·sin(bx )+b bx cos(bx )(bx )′=a ax +1[cos(ax )ln a -sin(ax )]+b bx +1[sin(bx )ln b +cos(bx )].(2)y ′=1log a x log a e ·(log a x )′=log a e log a x ·1x ·log a e =log 2a e x log a x. [B.能力提升]1.已知A ,B ,C 是直线l 上的三点,向量OA →,OB →,OC →满足OA →=[f (x )+2f ′(1)]OB →-ln(x +1)OC →,则f ′(1)的值为( )A .0B .ln 2 C.12D .2 解析:选C.由于A ,B ,C 三点共线,于是有f (x )+2f ′(1)-ln(x +1)=1,即f (x )=ln(x +1)-2f ′(1)+1,则f ′(x )=1x +1,于是f ′(1)=12.2.已知函数f (x )=ax 2+bx +c 的图象过原点,它的导函数y =f ′(x )的图象如图所示,则( )A .-b2a >0,4ac -b 24a>0B .-b2a <0,4ac -b 24a>0C .-b2a >0,4ac -b 24a<0D .-b2a <0,4ac -b 24a<0解析:选A.函数f (x )=ax 2+bx +c 的图象过原点,则c =0,于是f (x )=ax 2+bx ,则f ′(x )=2ax +b ,结合f ′(x )的图象可知,a <0,b >0.所以-b 2a >0,4ac -b 24a =-b 24a>0,故选A.3.(2015·高考陕西卷)设曲线y =e x 在点(0,1)处的切线与曲线y =1x(x >0)上点P 处的切线垂直,则P 的坐标为________.解析:y ′=e x ,曲线y =e x 在点(0,1)处的切线的斜率k 1=e 0=1,设P (m ,n ),y =1x(x >0)的导数为y ′=-1x 2(x >0),曲线y =1x (x >0)在点P 处的切线斜率k 2=-1m2(m >0),因为两切线垂直,所以k 1 k 2=-1,所以m =1,n =1,则点P 的坐标为(1,1).答案:(1,1)4.若曲线f (x )=ax 2+ln x 存在垂直于y 轴的切线,则实数a 的取值范围是________.解析:由题意知该函数的定义域为(0,+∞),f ′(x )=2ax +1x,∵存在垂直于y 轴的切线,∴此时斜率为0,问题转化为x >0范围内导函数f ′(x )=2ax +1x存在零点.法一:(图象法)再将之转化为g (x )=-2ax 与h (x )=1x存在交点.当a =0时不符合题意;当a >0时,如图①所示,数形结合可得显然没有交点;当a <0时,如图②所示,此时正好有一个交点,故有a <0,应填(-∞,0).图① 图②法二:(分离变量法)上述也可等价于方程2ax +1x =0在(0,+∞)内有解,显然可得a =-12x 2∈(-∞,0). 答案:(-∞,0)5.(2015·郑州高二检测)已知函数f (x )=axx 2+b,且f (x )的图象在x =1处与直线y =2相切.(1)求函数f (x )的解析式;(2)若P (x 0,y 0)为f (x )图象上的任意一点,直线l 与f (x )的图象相切于P 点,求直线l 的斜率k 的取值范围.解:(1)对函数f (x )求导,得f ′(x )=a (x 2+b )-ax (2x )(x 2+b )2=ab -ax 2(x 2+b )2.因为f (x )的图象在x =1处与直线y =2相切.所以⎩⎪⎨⎪⎧f ′(1)=0,f (1)=2,即⎩⎪⎨⎪⎧ab -a =0,1+b ≠0,a1+b=2,所以a =4,b =1,所以f (x )=4xx 2+1.(2)因为f ′(x )=4-4x 2(x 2+1)2,所以直线l 的斜率k =f ′(x 0)=4-4x 20(x 20+1)2=4⎣⎡⎦⎤2(x 20+1)2-1x 20+1,令t =1x 20+1,t ∈(0,1],则k =4(2t 2-t )=8⎝⎛⎭⎫t -142-12,所以k ∈⎣⎡⎦⎤-12,4. 6.在等比数列{a n }中,a 1=2,a 2=4,若函数f (x )=x (x -a 1)·(x -a 2)·…·(x -a n ).求f ′(0). 解:f ′(x )=x ′[(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a n )]+x ·[(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a n )]′ =(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a n )+x [(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a n )]′∴f ′(0)=(-a 1)(-a 2)·…·(-a n )=(-1)na 1a 2·…·a n 由题意知a 1=2,a 2=4,∴a n =2n .∴f ′(0)=(-1)n ·21+2+3+…+n=(-1)n·2n (1+n )2.。
高考真题(2019•天津卷(文))设集合, , ,则 A .{2}B .{2,3}C .{-1,2,3}D .{1,2,3,4}【解析】因为,所以.故选D 。
【答案】D(2019•全国III 卷(文))已知集合,则()A .B .C .D .【解析】,∴,则,故选A .【答案】A(2019•全国II 卷(文))已知集合,,则A ∩B =A .(–1,+∞)B .(–∞,2)C .(–1,2) {}1,1,2,3,5A =-{}2,3,4B ={|13}C x R x =∈<()A C B ={1,2}A C =(){1,2,3,4}A C B ={}{}21,0,1,21A B x x ,=-=≤A B ⋂={}1,0,1-{}0,1{}1,1-{}0,1,221,x ≤∴11x -≤≤{}11B x x =-≤≤{}1,0,1A B ⋂=-={|1}A x x >-{|2}B x x =<D .【解析】由题知,,故选C . 【答案】C(2019•全国I 卷(文))已知集合,则A .B .C .D .【解析】由已知得,所以,故选C .【答案】C(2019•北京卷(文))已知集合A ={x |–1<x <2},B ={x |x >1},则A ∪B =A .(–1,1)B .(1,2)C .(–1,+∞)D .(1,+∞)【解析】∵,∴,故选C . 【答案】C∅(1,2)AB =-{}{}{}1,2,3,4,5,6,72,3,4,52,3,6,7U A B ===,,C U B A {}1,6{}1,7{}6,7{}1,6,7{}1,6,7U C A =U B C A ⋂={6,7}{|12},{|1}A x x B x =-<<=>(1,)A B ⋃=+∞高考数学:试卷答题攻略一、“六先六后”,因人因卷制宜。
考生可依自己的解题习惯和基本功,选择执行“六先六后”的战术原则。
数学中常用的符号
数学中常用的符号有很多,以下列举一些常见的:
1. 数字:0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
2. 基本运算符号:
- 加法:+
- 减法:-
- 乘法:*
- 除法:/
- 等于:=
- 不等于:≠
- 大于:>
- 小于:<
- 大于等于:≥
- 小于等于:≤
3. 数学函数符号:
- 圆周率:π
- 开根号:√
- 绝对值:| |
- 平方:²
- 立方:³
- 对数:log
4. 集合符号:
- 元素属于:∈
- 元素不属于:∉
- 空集:∅
- 子集:⊆
- 真子集:⊂
5. 集合运算符号:
- 并集:∪
- 交集:∩
- 补集:'
- 差集:\
- 符号集合:ℝ(实数集),ℕ(自然数集),ℤ(整数集),ℚ(有理数集),S(复数集)
6. 三角函数符号:
- 正弦:sin
- 余弦:cos
- 正切:tan
7. 极限符号:
- 极限:lim
8. 微积分符号:
- 导数:d/dx
- 积分:∫
- 偏导数:∂/∂x
9. 概率统计符号:
- 同等于:≈
- 和:Σ
- 均值:μ
- 方差:σ²
10. 集合论符号:
- 内含于:⊂
- 并集:⋃
- 交集:⋂
- 全集:U
- 子集:⊆
以上只是一些常见的符号,实际中还有很多其他符号,如矩阵符号、微分方程符号等。
数学中的符号非常丰富,灵活运用可以简洁地表示数学概念和运算关系。