(完整版)变化率与导数、导数的运算
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变化率与导数、导数的运算课前双击巩固1.变化率与导数 (1)平均变化率: 概念 对于函数y=f (x ),f(x 2)-f(x 1)x 2-x 1=Δy Δx 叫作函数y=f (x )从x 1到x 2的 变化率几何 意义 函数y=f (x )图像上两点(x 1,f (x 1)),(x 2,f (x 2))连线的物理 意义 若函数y=f (x )表示变速运动的质点的运动方程,则ΔyΔx 就是该质点在[x 1,x 2]上的 速度(2)导数:概念点x 0处 limΔx→0ΔyΔx =limΔx→0f(x 0+Δx)−f(x 0)Δx,我们称它为函数y=f (x )在 处的导数,记为f'(x 0)或y'|x=x 0,即f'(x 0)=limΔx→0ΔyΔx= lim Δx→0f(x 0+Δx)−f(x 0)Δx区间 (a ,b )当x ∈(a ,b )时,f'(x )=lim Δx→0ΔyΔx =lim Δx→0 叫作函数在区间(a ,b )内的导数几何 意义 函数y=f (x )在点x=x 0处的导数f'(x 0)就是函数图像在该点处切线的 .曲线y=f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线方程是物理 意义 函数y=f (x )表示变速运动的质点的运动方程,则函数在x=x 0处的导数就是质点在x=x时的 速度,在(a ,b )内的导数就是质点在(a ,b )内的 方程2.导数的运算 常用 导数 公式原函数导函数特例或推广常数函数 C'=0(C 为常数)幂函数(x n)'= (n ∈Z )1x'=-1x 2三角函数(sin x)'=,(cos x)'=偶(奇)函数的导数是奇(偶)函数,周期函数的导数是周期函数指数函数(a x)'=(a>0且a≠1) (e x)'=e x对数函数(log a x)'=(a>0且a≠1)(ln x)'=1x,(ln|x|)'=1x四则运算法则加减[f(x)±g(x)]'=(∑i=1nf i(x))'=∑i=1nf'i(x)乘法[f(x)·g(x)]'=[Cf(x)]'=Cf'(x) 除法f(x)g(x)'=(g(x)≠0)1g(x)'=-g′(x)[g(x)]2复合函数导数复合函数y=f[g(x)]的导数与函数y=f(u),u=g(x)的导数之间具有关系y'x=,这个关系用语言表达就是“y对x的导数等于y对u的导数与u对x的导数的乘积”题组一常识题1.[教材改编]向气球中充入空气,当气球中空气的体积V(单位:L)从1 L增加到2 L时,气球半径r(单位:dm)的平均变化率约为.2.[教材改编]已知将1吨水净化到纯净度为x %时所需费用(单位:元)为c(x)=5284100−x(80<x<100),当净化到纯净度为98 %时费用的瞬时变化率为.3.[教材改编] y=sin(πx+φ)的导数是y'=.4.[教材改编]曲线y=xe x-1在点(1,1)处切线的斜率等于.题组二常错题◆索引:平均变化率与导数的区别;求导时不能掌握复合函数的求导法则致错;混淆f'(x 0)与[f (x 0)]',f'(ax+b )与[f (ax+b )]'的区别.5.函数f (x )=x 2在区间[1,2]上的平均变化率为 ,在x=2处的导数为 .6.已知函数y=sin 2x ,则y'= .7.已知f (x )=x 2+3xf'(2),则f (2)= .8.已知f (x )=x 3,则f'(2x+3)= ,[f (2x+3)]'= .课堂考点探究探究点一 导数的运算1(1)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)的值为( )A.74 B.-74 C.94 D.-94(2)已知f (x )=-sin x2(1−2cos 2x4),则f'(π3)= .[总结反思] (1)对于复杂函数的求导,首先应利用代数、三角恒等变换等变形规则对函数解析式进行化简,然后求导,这样可以减少运算量,提高运算速度,减少差错.(2)利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,不要与求导的乘法公式混淆. 式题 (1)函数y=sinx x 的导数为y'= .(2)已知f (x )=(x+1)(x+2)(x+a ),若f'(-1)=2,则f'(1)= . 探究点二 导数的几何意义考向1 求切线方程2 函数f (x )=e x·sin x 的图像在点(0,f (0))处的切线方程是 .[总结反思] (1)曲线y=f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线方程为y-f (x 0)=f'(x 0)(x-x 0);(2)求解曲线切线问题的关键是求切点的横坐标,在使用切点横坐标求切线方程时应注意其取值范围;(3)注意过某点的切线和曲线上某点处的切线的区别. 考向2 求切点坐标3设a∈R,函数f(x)=e x+a·e-x的导函数是f'(x),且f'(x)是奇函数.若曲线y=f(x)的一条切线的斜率是32,则切点的横坐标为( )A.ln 2B.-ln 2C.ln22 D.-ln22[总结反思] f'(x)=k(k为切线斜率)的解即为切点的横坐标.考向3求参数的值4已知曲线C在动点P(a,a2+2a)与动点Q(b,b2+2b)(a<b<0)处的切线互相垂直,则b-a的最小值为( )A.1B.2C.√2D.-√2[总结反思](1)利用导数的几何意义求参数的基本方法:利用切点的坐标、切线的斜率、切线方程等得到关于参数的方程(组)或者参数满足的不等式(组),进而求出参数的值或取值范围.(2)注意:①曲线上横坐标的取值范围;②切点既在切线上又在曲线上.强化演练1.【考向1】已知函数f(x)=xln 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( )A.x+y-1=0B.x-y-1=0C.x+y+1=0D.x-y+1=02.【考向3】直线y=kx+1与曲线y=x3+ax+b相切于点A(1,3),则2a+b的值等于( )A.2B.-1C.1D.-23.【考向2】已知在平面直角坐标系中,f(x)=aln x+x的图像在x=a处的切线过原点,则a=( )A.1B.eC.1eD.04.【考向2】若曲线y=xln x在点P处的切线平行于直线2x-y+1=0,则点P的坐标是.5.【考向1】函数f(x)=xe x的图像在点P(1,e)处的切线与坐标轴围成的三角形面积为.。
(完整版)变化率与导数、导数的计算知识点与题型归纳1●⾼考明⽅向1.了解导数概念的实际背景.2.理解导数的⼏何意义.3.能根据导数定义求函数y =c (c 为常数),y =x ,y =x 2,y =x 3,y =1x 的导数. 4.能利⽤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.★备考知考情由近⼏年⾼考试题统计分析可知,单独考查导数运算的题⽬很少出现,主要是以导数运算为⼯具,考查导数的⼏何意义为主,最常见的问题就是求过曲线上某点的切线的斜率、⽅程、斜率与倾斜⾓的关系,以平⾏或垂直直线斜率间的关系为载体求参数的值,以及与曲线的切线相关的计算题.考查题型以选择题、填空题为主,多为容易题和中等难度题,如2014⼴东理科10、⽂科11. 2014⼴东理科10 曲线52-=+xy e在点()0,3处的切线⽅程为;2014⼴东⽂科11曲线53=-+xy e 在点()0,2-处的切线⽅程为;⼀、知识梳理《名师⼀号》P39知识点⼀导数的概念(1)函数y=f(x)在x=x0处的导数称函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率limΔx→0ΔyΔx=limΔx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f′(x0)或y′|x=x0.(2)称函数f′(x)=limΔx→0f(x+Δx)-f(x)Δx为f(x)的导函数.注意:《名师⼀号》P40 问题探究问题1f′(x)与f′(x0)有什么区别?f′(x)是⼀个函数,f′(x0)是常数,f′(x0)是函数f′(x)在点x0处的函数值.例.《名师⼀号》P39 对点⾃测11.判⼀判(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)f′(x0)是导函数f′(x)在x=x0处的函数值.()答案(1)×(2)×(3)√23知识点⼆导数的运算公式及法则 1.基本初等函数的导数公式注意:(补充)常量函数的导数为零11.(),'()0;2.(),'();3.()sin ,'()cos ;4.()cos ,'()sin ;5.(),'()ln (0);6.(),'();17.()log ,'()(0,1);ln 8.nn x xx x a f x c f x f x x f x nx f x x f x x f x x f x x f x a f x a a a f x e f x e f x x f x a a x a -========-==>====>≠公式若则公式若则公式若则公式若则公式若则公式若则公式若则且公式若1()ln ,'();f x x f x x ==则42.导数的运算法则注意:(补充)复合函数的导数(())y f u x =,'''(())()y f u x u x =g注意:《名师⼀号》P40 问题探究问题3对函数求导时,其基本原则是什么?求函数的导数时,要准确地把函数分割为基本函数的和、差、积、商及其复合运算的形式,再利⽤运算法则求导数.对于不具备求导法则结构形式的要适当恒等变形;对于⽐较复杂的函数,如果直接套⽤求导法则,会使求导过程繁琐冗长,且易出错,此时,可将解析式进⾏合'221.(()())''()'()2.(()())''()()()'()()'()()()()'3.()()4.(())''()1'()5.[]'()()f x g x f x g x f x g x f x g x f x g x f x f x g x f x g x g x g x cf x cf x g x g x g x ±=±?=?+-= ==-理变形,转化为较易求导的结构形式,再求导数.但必须注意变形的等价性,避免不必要的运算失误., 称为曲线在点P处的切线的斜率.即:'0000()()()lim lim→?→+?-===x xf x x f xyk f xx x切线5导数的⼏何意义函数在x=x0处的导数——曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处切线的斜率.导数的物理意义——瞬时速度例.周练13-1⼀个物体的运动⽅程为s=1-t+t2,其中s的单位是⽶,t的单位是秒,那么物体在3秒末的瞬时速度是() A.7⽶/秒B.5⽶/秒C.6⽶/秒D.4⽶/秒注意:《名师⼀号》P40 问题探究问题2过点P的切线与在点P处的切线有什么区别?在点P处的切线,P是切点,⽽过点P的切线,P不⼀定是切点,后者包括前者.注意:《名师⼀号》P40 问题探究问题2过点P的切线与在点P处的切线有什么区别?在点P处的切线,P是切点,⽽过点P的切线,P不⼀定是切点,后者包括前者.67⼆、例题分析: (⼀) 导数的计算例1.(补充)⽤导数定义求函数1()f x x=的导数。
变化率与导数、导数的计算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 mΔx →0 ΔyΔx =li m Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx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 →0f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx.(2)导数的几何意义 :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P (x 0,y 0)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).(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.2.基本初等函数的导数公式(sin x )′=cos_x ,(cos x )′=-sin_x ,(a x )′=a x ln_a , (e x )′=e x ,(log a x )=1x ln a,(ln x )′=1x .3.导数的运算法则(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). [小题体验]1.曲线y =e x 在点A (0,1)处的切线斜率为( ) A .1 B .2 C .eD.1e解析:选A 由题意知y ′=e x ,故所求切线斜率k =e x |x =0=e 0=1. 2.设函数f (x )在(0,+∞)内可导,且f (x )=x +ln x ,则f ′(1)=________.解析:由f (x )=x +ln x (x >0),知f ′(x )=1+1x ,所以f ′(1)=2.答案:23.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:31.利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,防止与乘法公式混淆. 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 =ln xe x的导函数为________________. 答案:y ′=1-x ln xx e 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 x 0=-1,∴e x 0=a ,又-1a ·e x 0=-x 0+1,∴x 0=2,a =e 2. 答案:e 2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)y =x 2sin x ; (2)y =ln x +1x ;(3)y =cos xe x; (4)y =11-x +11+x. 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 =11-x +11+x =21-x, ∴y ′=⎝⎛⎭⎫21-x ′=-2(1-x )′(1-x )2=2(1-x )2. [谨记通法]求函数导数的三种原则考点二 导数的几何意义(常考常新型考点——多角探明)[命题分析]导数的几何意义是每年高考的必考内容,考查题型既有选择题、填空题,也常出现在解答题的第(1)问中,难度偏小,属中低档题.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.[题点全练]角度一:求切线方程1.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( )A .4B .5 C.254D.132解析:选C ∵f (x )=x 3-2x 2+x +6,∴f ′(x )=3x 2-4x +1,∴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,∴所求面积S =12×54×10=254.角度二:求切点坐标2.若曲线y =x ln x 上点P 处的切线平行于直线 2x -y +1=0,则点P 的坐标是________. 解析:由题意得y ′=ln x +x ·1x =1+ln x ,直线2x -y +1=0的斜率为2.设P (m ,n ),则1+ln m =2,解得m =e ,所以n =eln e =e ,即点P 的坐标为(e ,e).答案:(e ,e) 角度三:求参数的值3.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 设直线y =x +1与曲线y =ln(x +a )的切点为(x 0,y 0),则y 0=1+x 0,y 0=ln(x 0+a ).又y ′=1x +a ,所以y ′|x =x 0=1x 0+a =1,即x 0+a =1.又y 0=ln(x 0+a ),所以y 0=0,则x 0=-1,所以a =2.[方法归纳]导数几何意义的应用的2个注意点(1)当曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线垂直于x 轴时,函数在该点处的导数不存在,切线方程是x =x 0;(2)注意区分曲线在某点处的切线和曲线过某点的切线.曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线方程是y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0);求过某点的切线方程,需先设出切点坐标,再依据已知点在切线上求解.一抓基础,多练小题做到眼疾手快 1.函数f (x )=(x +2a )(x -a )2的导数为( ) A .2(x 2-a 2) B .2(x 2+a 2) C .3(x 2-a 2)D .3(x 2+a 2)解析:选C ∵f (x )=(x +2a )(x -a )2=x 3-3a 2x +2a 3, ∴f ′(x )=3(x 2-a 2).2.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)=( ) A .-e B .-1 C .1D .e解析:选B 由f (x )=2xf ′(1)+ln x ,得f ′(x )=2f ′(1)+1x .∴f ′(1)=2f ′(1)+1,则f ′(1)=-1.3.曲线y =sin x +e x 在点(0,1)处的切线方程是( ) A .x -3y +3=0 B .x -2y +2=0 C .2x -y +1=0D .3x -y +1=0解析:选C ∵y =sin x +e x , ∴y ′=cos x +e x , ∴y ′| x =0=cos 0+e 0=2,∴曲线y =sin x +e x 在点(0,1)处的切线方程为y -1=2(x -0),即2x -y +1=0. 4.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 =________. 解析:∵f ′(x )=3ax 2+1, ∴f ′(1)=3a +1. 又f (1)=a +2,∴切线方程为y -(a +2)=(3a +1)(x -1). ∵切线过点(2,7),∴7-(a +2)=3a +1,解得a =1. 答案:15.分别求下列函数的导数: (1)y =e x ·cos x ;(2)y =x ⎝⎛⎭⎫x 2+1x +1x 3. 解:(1)y ′=(e x )′cos x +e x (cos x )′=e x cos x -e x sin x . (2)∵y =x 3+1+1x 2,∴y ′=3x 2-2x 3.二保高考,全练题型做到高考达标1.已知f (x )=x (2 015+ln x ),若f ′(x 0)=2 016,则x 0=( ) A .e 2 B .1 C .ln 2D .e解析:选B f ′(x )=2 015+ln x +x ·1x =2 016+ln x ,故由f ′(x 0)=2 016得2 016+ln x 0=2 016,则ln x 0=0,解得x 0=1.2.已知函数f (x )=(x 2+2)(ax 2+b ),且f ′(1)=2,则f ′(-1)=( ) A .-1 B .-2 C .2D .0解析:选B f (x )=(x 2+2)(ax 2+b )=ax 4+(2a +b )x 2+2b ,f ′(x )=4ax 3+2(2a +b )x 为奇函数,所以f ′(-1)=-f ′(1)=-2.3.曲线y =1-2x +2在点(-1,-1)处的切线方程为( ) A .y =2x +1 B .y =2x -1 C .y =-2x -3 D .y =-2x -2解析:选A ∵y =1-2x +2=x x +2, ∴y ′=x +2-x (x +2)2=2(x +2)2,y ′| x =-1=2,∴曲线在点(-1,-1)处的切线斜率为2, ∴所求切线方程为y +1=2(x +1),即y =2x +1.4.设点P 是曲线y =x 3-3x +23上的任意一点,P 点处切线倾斜角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,故切线斜率k ≥-3,所以切线倾斜角α的取值范围是⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫2π3,π. 5.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 的值为( )A .-1B .-3C .-4D .-2解析:选D ∵f ′(x )=1x ,∴直线l 的斜率为k =f ′(1)=1, 又f (1)=0,∴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, 于是解得m =-2.6.函数f (x )=x e x 的图象在点(1,f (1))处的切线方程是________. 解析: ∵f (x )=x e x , ∴f (1)=e ,f ′(x )=e x +x e x ,∴f ′(1)=2e ,∴f (x )的图象在点(1,f (1))处的切线方程为y -e =2e(x -1),即y = 2e x -e.答案:y =2e x -e7.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 ),其中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,即f ′(3)=-13.又因为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)=1+3×⎝⎛⎭⎫-13=0. 答案:08.设函数f (x )=(x -a )(x -b )(x -c )(a ,b ,c 是两两不等的常数),则a f ′(a )+b f ′(b )+c f ′(c )=________.解析:∵f (x )=x 3-(a +b +c )x 2+(ab +bc +ca )x -abc , ∴f ′(x )=3x 2-2(a +b +c )x +ab +bc +ca , f ′(a )=(a -b )(a -c ), f ′(b )=(b -a )(b -c ), f ′(c )=(c -a )(c -b ). ∴a f ′(a )+b f ′(b )+cf ′(c )=a (a -b )(a -c )+b (b -a )(b -c )+c(c -a )(c -b )=a (b -c )-b (a -c )+c (a -b )(a -b )(a -c )(b -c )=0.答案:09.求下列函数的导数. (1)y =x ·tan x ;(2)y =(x +1)(x +2)(x +3).解:(1)y ′=(x ·tan x )′=x ′tan x +x (tan x )′ =tan x +x ·⎝⎛⎭⎫sin x cos x ′=tan x +x ·cos 2x +sin 2x cos 2x=tan x +x cos 2x. (2)y ′=(x +1)′[(x +2)(x +3)]+(x +1)[(x +2)(x +3)]′=(x +2)(x +3)+(x +1)(x +2)+(x +1)(x +3)=3x 2+12x +11.10.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)∵f ′(x )=3x 2-8x +5,∴f ′(2)=1,又f (2)=-2,∴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),∵f ′(x 0)=3x 20-8x 0+5,∴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), ∴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,∴经过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C :f (x )=x 3-ax +a ,若过曲线C 外一点A (1,0)引曲线C 的两条切线,它们的倾斜角互补,则a 的值为( )A.278 B .-2 C .2 D .-278解析:选A 设切点坐标为(t ,t 3-at +a ).由题意知,f ′(x )=3x 2-a ,切线的斜率k =y ′| x =t =3t 2-a ①,所以切线方程为y -(t 3-at +a )=(3t 2-a )(x -t ) ②.将点A (1,0)代入②式得-(t 3-at +a )=(3t 2-a )(1-t ),解得t =0或t =32.分别将t =0和t =32代入①式,得k=-a 和k =274-a ,由题意得它们互为相反数,故a =278.2.已知函数f (x )=13x 3-2x 2+3x (x ∈R)的图象为曲线C .(1)求过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围;(2)若在曲线C 上存在两条相互垂直的切线,求其中一条切线与曲线C 的切点的横坐标的取值范围.解:(1)由题意得f ′(x )=x 2-4x +3, 则f ′(x )=(x -2)2-1≥-1,即过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围是[-1,+∞). (2)设曲线C 的其中一条切线的斜率为k ,则由(2)中条件并结合(1)中结论可知,⎩⎪⎨⎪⎧k ≥-1,-1k ≥-1,解得-1≤k <0或k ≥1,故由-1≤x 2-4x +3<0或x 2-4x +3≥1, 得x ∈(-∞,2- 2 ]∪(1,3)∪[2+2,+∞).。
变化率与导数导数的计算一、变化率与导数的关系在数学中,变化率是指一个量相对于另一个量的变化程度,常用来衡量两个变量之间的关系。
而导数则是描述函数在其中一点上的变化率的概念。
在一个数学函数中,比如说y=f(x),x和y分别代表自变量和因变量。
那么,当x发生微小变化Δx时,对应的y值也会发生一定的变化Δy。
这时,我们可以计算出y随着x的变化而变化的速率,也就是变化率。
变化率可以通过求平均变化率和瞬时变化率来进行计算。
平均变化率指的是通过两个点之间的变化率来计算,可以用Δy/Δx来表示。
而瞬时变化率则是在其中一点上的变化率,通过取Δx趋近于0时的极限来计算,也就是导数。
二、导数的定义与计算导数是用来衡量函数在其中一点上的变化率的数值,用dy/dx来表示。
导数的定义是:f'(x) = lim(Δx→0) (f(x+Δx) - f(x))/Δx导数表示函数f(x)在x点处的瞬时变化率。
导数可以用各种方法进行计算,其中最常用的方法包括求导法则和导数的性质。
1.求导法则(1)常数法则:如果c是一个常数,那么d(c)/dx = 0。
(2)幂法则:如果f(x) = x^n,那么d(f(x))/dx = nx^(n-1)。
(3)和差法则:如果f(x)=u(x) ± v(x),那么d(f(x))/dx =d(u(x))/dx ± d(v(x))/dx。
(4)乘法法则:如果f(x) = u(x)v(x),那么d(f(x))/dx =u(x)d(v(x))/dx + v(x)d(u(x))/dx。
(5)除法法则:如果f(x) = u(x)/v(x),那么d(f(x))/dx =(v(x)d(u(x))/dx - u(x)d(v(x))/dx)/v(x)^2(6)复合函数法则:如果f(x) = g(u(x)),那么d(f(x))/dx =g'(u(x))d(u(x))/dx。
2.导数的性质(1)导数的和差性:(f(x)±g(x))'=f'(x)±g'(x)。
第十一节变化率与导数、导数的计算一、导数的概念1.函数y =f (x )在x =x 0处的导数 (1)定义:称函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率 lim Δx →0f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx=lim Δx →0 ΔyΔx 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)=lim Δx →0Δy Δx =lim Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx. (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(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 -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0).2.函数f (x )的导函数 称函数f ′(x )=lim Δx →0f (x +Δx )-f (x )Δx为f (x )的导函数.二、基本初等函数的导数公式原函数 导函数 f (x )=c (c 为常数) f ′(x )=0 f (x )=x n (n ∈Q *) f ′(x )=nx n -1 f (x )=sin x f ′(x )=cos_x f (x )=cos x f ′(x )=-sin_x f (x )=a x f ′(x )=a x ln_a f (x )=e x f ′(x )=e x f (x )=log a x f ′(x )=1x ln af (x )=ln xf ′(x )=1x三、导数的运算法则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).1.(教材习题改编)若f (x )=x e x ,则f ′(1)=( ) A .0 B .e C .2eD .e 2解析:选C ∵f ′(x )=e x +x e x ,∴f ′(1)=2e.2.曲线y =x ln x 在点(e ,e)处的切线与直线x +ay =1垂直,则实数a 的值为( ) A .2 B .-2 C.12D .-12解析:选A 依题意得y ′=1+ln x ,y ′ |x =e =1+ln e =2,所以-1a ×2=-1,a =2.3.(教材习题改编)某质点的位移函数是s (t )=2t 3-12gt 2(g =10 m/s 2),则当t =2 s 时,它的加速度是( )A .14 m/s 2B .4 m/s 2C .10 m/s 2D .-4 m/s 2解析:选A 由v (t )=s ′(t )=6t 2-gt ,a (t )=v ′(t )=12t -g ,得t =2时,a (2)=v ′(2)=12×2-10=14(m/s 2).4.(2012·广东高考)曲线y =x 3-x +3在点(1,3)处的切线方程为________. 解析:∵y ′=3x 2-1,∴y ′ |x =1=3×12-1=2. ∴该切线方程为y -3=2(x -1),即2x -y +1=0. 答案:2x -y +1=05.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 x 1.函数求导的原则对于函数求导,一般要遵循先化简,再求导的基本原则,求导时,不但要重视求导法则的应用,而且要特别注意求导法则对求导的制约作用,在实施化简时,首先必须注意变换的等价性,避免不必要的运算失误.2.曲线y =f (x )“在点P (x 0,y 0)处的切线”与“过点P (x 0,y 0)的切线”的区别与联系(1)曲线y =f (x )在点P (x 0,y 0)处的切线是指P 为切点,切线斜率为k =f ′(x 0)的切线,是唯一的一条切线.(2)曲线y =f (x )过点P (x 0,y 0)的切线,是指切线经过P 点.点P 可以是切点,也可以不是切点,而且这样的直线可能有多条.典题导入[例1] 用定义法求下列函数的导数. (1)y =x 2; (2)y =4x2.[自主解答] (1)因为Δy Δx =f (x +Δx )-f (x )Δx=(x +Δx )2-x 2Δx=x 2+2x ·Δx +(Δx )2-x 2Δx =2x +Δx ,所以y ′=lim Δx →0 ΔyΔx=lim Δx →0 (2x +Δx )=2x . (2)因为Δy =4(x +Δx )2-4x 2=-4Δx (2x +Δx )x 2(x +Δx )2, ΔyΔx =-4·2x +Δx x 2(x +Δx )2, 所以limΔx →0 Δy Δx =lim Δx →0 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤-4·2x +Δx x 2(x +Δx )2=-8x 3. 由题悟法根据导数的定义,求函数y =f (x )在x =x 0处导数的步骤 (1)求函数值的增量Δy =f (x 0+Δx )-f (x 0); (2)求平均变化率Δy Δx =f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx ;(3)计算导数f ′(x 0)=li m Δx →0ΔyΔx. 以题试法1.一质点运动的方程为s =8-3t 2.(1)求质点在[1,1+Δt ]这段时间内的平均速度;(2)求质点在t =1时的瞬时速度(用定义及导数公式两种方法求解). 解:(1)∵s =8-3t 2,∴Δs =8-3(1+Δt )2-(8-3×12)=-6Δt -3(Δt )2,v =ΔsΔt=-6-3Δt . (2)法一(定义法):质点在t =1时的瞬时速度 v =li m Δt →0ΔsΔt=li m Δt →0 (-6-3Δt )=-6. 法二(导数公式法):质点在t 时刻的瞬时速度 v =s ′(t )=(8-3t 2)′=-6t . 当t =1时,v =-6×1=-6.典题导入[例2] 求下列函数的导数. (1)y =x 2sin x ;(2)y =e x +1e x -1; [自主解答] (1)y ′=(x 2)′sin x +x 2(sin x )′=2x sin x +x 2cos x . (2)y ′=(e x +1)′(e x -1)-(e x +1)(e x -1)′(e x -1)2=e x (e x -1)-(e x +1)e x (e x -1)2=-2e x (e x -1)2.则y ′=(ln u )′u ′=12x -5·2=22x -5,即y ′=22x -5.由题悟法求导时应注意:(1)求导之前利用代数或三角恒等变换对函数进行化简可减少运算量.(2)对于商式的函数若在求导之前变形,则可以避免使用商的导数法则,减少失误.以题试法2.求下列函数的导数.(1)y =e x ·ln x ;(2)y =x ⎝⎛⎭⎫x 2+1x +1x 3; 解:(1)y ′=(e x ·ln x )′ =e x ln x +e x ·1x =e x ⎝⎛⎭⎫ln x +1x . (2)∵y =x 3+1+1x 2,∴y ′=3x 2-2x 3.典题导入[例3] (1)(2011·山东高考)曲线y =x 3+11在点P (1,12)处的切线与y 轴交点的纵坐标是( )A .-9B .-3C .9D .15(2)设函数f (x )=g (x )+x 2,曲线y =g (x )在点(1,g (1))处的切线方程为y =2x +1,则曲线y =f (x )在点(1,f (1))处切线的斜率为( )A .-14B .2C .4D .-12[自主解答] (1)y ′=3x 2,故曲线在点P (1,12)处的切线斜率是3,故切线方程是y -12=3(x -1),令x =0得y =9.(2)∵曲线y =g (x )在点(1,g (1))处的切线方程为y =2x +1,∴g ′(1)=k =2. 又f ′(x )=g ′(x )+2x ,∴f ′(1)=g ′(1)+2=4,故切线的斜率为4. [答案] (1)C (2)C若例3(1)变为:曲线y =x 3+11,求过点P (0,13)且与曲线相切的直线方程. 解:因点P 不在曲线上,设切点的坐标为(x 0,y 0), 由y =x 3+11,得y ′=3x 2, ∴k =y ′|x =x 0=3x 20.又∵k =y 0-13x 0-0,∴x 30+11-13x 0=3x 20. ∴x 30=-1,即x 0=-1. ∴k =3,y 0=10.∴所求切线方程为y -10=3(x +1), 即3x -y +13=0.由题悟法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)已知切线过某点M (x 1,f (x 1))(不是切点)求切点,设出切点A (x 0,f (x 0)),利用k =f (x 1)-f (x 0)x 1-x 0=f ′(x 0)求解.以题试法3.(1)(2012·新课标全国卷)曲线y =x (3ln x +1)在点(1,1)处的切线方程为________. (2)(2013·乌鲁木齐诊断性测验)直线y =12x +b 与曲线y =-12x +ln x 相切,则b 的值为( )A .-2B .-1C .-12D .1解析:(1)y ′=3ln x +1+3,所以曲线在点(1,1)处的切线斜率为4,所以切线方程为y -1=4(x -1),即y =4x -3.(2)设切点的坐标为⎝⎛⎭⎫a ,-12a +ln a ,依题意,对于曲线y =-12x +ln x ,有y ′=-12+1x ,所以-12+1a =12,得a =1.又切点⎝⎛⎭⎫1,-12 在直线y =12x +b 上,故-12=12+b ,得b =-1. 答案:(1)y =4x -3 (2)B1.函数f (x )=(x +2a )(x -a )2的导数为( ) A .2(x 2-a 2) B .2(x 2+a 2) C .3(x 2-a 2)D .3(x 2+a 2)解析:选C f ′(x )=(x -a )2+(x +2a )[2(x -a )]=3(x 2-a 2).2.已知物体的运动方程为s =t 2+3t (t 是时间,s 是位移),则物体在时刻t =2时的速度为( )A.194 B.174 C.154D.134解析:选D ∵s ′=2t -3t 2,∴s ′|t =2=4-34=134.3. (2012·哈尔滨模拟)已知a 为实数,函数f (x )=x 3+ax 2+(a -2)x 的导函数f ′(x )是偶函数,则曲线y =f (x )在原点处的切线方程为( )A .y =-3xB .y =-2xC .y =3xD .y =2x解析:选B ∵f (x )=x 3+ax 2+(a -2)x , ∴f ′(x )=3x 2+2ax +a -2. ∵f ′(x )为偶函数,∴a =0. ∴f ′(x )=3x 2-2.∴f ′(0)=-2.∴曲线y =f (x )在原点处的切线方程为y =-2x .4.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 等于( ) A .-1 B.12 C .-2D .2解析:选A ∵y ′=-sin 2x -(1+cos x )cos x sin 2x =-1-cos x sin 2x ,∴y ′|x =π2=-1.由条件知1a =-1,∴a =-1.5.若点P 是曲线y =x 2-ln x 上任意一点,则点P 到直线y =x -2的最小距离为( ) A .1 B. 2 C.22D. 3解析:选B 设P (x 0,y 0)到直线y =x -2的距离最小,则y ′|x =x 0=2x 0-1x 0=1.得x 0=1或x 0=-12(舍).∴P 点坐标(1,1).∴P 到直线y =x -2距离为d =|1-1-2|1+1= 2.6.f (x )与g (x )是定义在R 上的两个可导函数,若f (x ),g (x )满足f ′(x )=g ′(x ),则f (x )与g (x )满足( )A .f (x )=g (x )B .f (x )=g (x )=0C .f (x )-g (x )为常数函数D .f (x )+g (x )为常数函数解析:选C 由f ′(x )=g ′(x ),得f ′(x )-g ′(x )=0, 即[f (x )-g (x )]′=0,所以f (x )-g (x )=C (C 为常数).7.(2013·郑州模拟)已知函数f (x )=ln x -f ′(-1)x 2+3x -4,则f ′(1)=________. 解析:∵f ′(x )=1x -2f ′(-1)x +3,f ′(-1)=-1+2f ′(-1)+3,∴f ′(-1)=-2,∴f ′(1)=1+4+3=8.答案:88.(2012·辽宁高考)已知P ,Q 为抛物线x 2=2y 上两点,点P ,Q 的横坐标分别为4,-2,过P ,Q 分别作抛物线的切线,两切线交于点A ,则点A 的纵坐标为________.解析:易知抛物线y =12x 2上的点P (4,8),Q (-2,2),且y ′=x ,则过点P 的切线方程为y =4x -8,过点Q 的切线方程为y =-2x -2,联立两个方程解得交点A (1,-4),所以点A 的纵坐标是-4.答案:-49.(2012·黑龙江哈尔滨二模)已知函数f (x )=12x -14sin x -34cos x 的图象在点A (x 0,y 0)处的切线斜率为1,则tan x 0=________.解析:由f (x )=12x -14sin x -34cos x 得f ′(x )=12-14cos x +34sin x ,则k =f ′(x 0)=12-14cos x 0+34sin x 0=1,即32sin x 0-12cos x 0=1,即sin ⎝⎛⎭⎫x 0-π6=1. 所以x 0-π6=2k π+π2,k ∈Z ,解得x 0=2k π+2π3,k ∈Z.故tan x 0=tan ⎝⎛⎭⎫2k π+2π3=tan 2π3=- 3. 答案:- 310.求下列函数的导数. (1)y =x ·tan x ;(2)y =(x +1)(x +2)(x +3);解:(1)y ′=(x ·tan x )′=x ′tan x +x (tan x )′ =tan x +x ·⎝⎛⎭⎫sin x cos x ′=tan x +x ·cos 2x +sin 2x cos 2x =tan x +x cos 2x. (2)y ′=(x +1)′(x +2)(x +3)+(x +1)[(x +2)(x +3)]′=(x +2)(x +3)+(x +1)(x +2)+(x +1)(x +3)=3x 2+12x +11.11.已知函数f (x )=x -2x ,g (x )=a (2-ln x )(a >0).若曲线y =f (x )与曲线y =g (x )在x =1处的切线斜率相同,求a 的值,并判断两条切线是否为同一条直线.解:根据题意有曲线y =f (x )在x =1处的切线斜率为f ′(1)=3, 曲线y =g (x )在x =1处的切线斜率为g ′(1)=-a .所以f ′(1)=g ′(1),即a =-3.曲线y =f (x )在x =1处的切线方程为y -f (1)=3(x -1), 得:y +1=3(x -1),即切线方程为3x -y -4=0. 曲线y =g (x )在x =1处的切线方程为y -g (1)=3(x -1). 得y +6=3(x -1),即切线方程为3x -y -9=0, 所以,两条切线不是同一条直线.12.设函数f (x )=x 3+ax 2-9x -1,当曲线y =f (x )斜率最小的切线与直线12x +y =6平行时,求a 的值.解:f ′(x )=3x 2+2ax -9=3⎝⎛⎭⎫x +a 32-9-a 23,即当x =-a 3时,函数f ′(x )取得最小值-9-a 23,因斜率最小的切线与12x +y =6平行, 即该切线的斜率为-12,所以-9-a 23=-12,即a 2=9,即a =±3.1.(2012·商丘二模)等比数列{a n }中,a 1=2,a 8=4,f (x )=x (x -a 1)(x -a 2)…(x -a 8),f ′(x )为函数f (x )的导函数,则f ′(0)=( )A .0B .26C .29D .212解析:选D ∵f (x )=x (x -a 1)(x -a 2)…(x -a 8), ∴f ′(x )=x ′(x -a 1)…(x -a 8)+x [(x -a 1)…(x -a 8)]′ =(x -a 1)…(x -a 8)+x [(x -a 1)…(x -a 8)]′,∴f ′(0)=(-a 1)·(-a 2)·…·(-a 8)+0=a 1·a 2·…·a 8=(a 1·a 8)4=(2×4)4=(23)4=212. 2.已知f 1(x )=sin x +cos x ,记f 2(x )=f 1′(x ),f 3(x )=f 2′(x ),…,f n (x )=f n -1′(x )(n ∈N *,n ≥2),则f 1⎝⎛⎭⎫π2+f 2⎝⎛⎭⎫π2+…+f 2 012⎝⎛⎭⎫π2=________. 解析:f 2(x )=f 1′(x )=cos x -sin x , f 3(x )=(cos x -sin x )′=-sin x -cos x , f 4(x )=-cos x +sin x ,f 5(x )=sin x +cos x , 以此类推,可得出f n (x )=f n +4(x ), 又∵f 1(x )+f 2(x )+f 3(x )+f 4(x )=0,∴f 1⎝⎛⎭⎫π2+f 2⎝⎛⎭⎫π2+…+f 2 012⎝⎛⎭⎫π2=503f 1⎝⎛⎭⎫π2+f 2⎝⎛⎭⎫π2+f 3⎝⎛⎭⎫π2+f 4⎝⎛⎭⎫π2=0. 答案:03.已知函数f (x )=x 3-3x 及y =f (x )上一点P (1,-2),过点P 作直线l ,根据以下条件求l 的方程.(1)直线l 和y =f (x )相切且以P 为切点; (2)直线l 和y =f (x )相切且切点异于P .解:(1)由f (x )=x 3-3x 得f ′(x )=3x 2-3,过点P 且以P (1,-2)为切点的直线的斜率f ′(1)=0,故所求的直线方程为y =-2.(2)设过P (1,-2)的直线l 与y =f (x )切于另一点(x 0,y 0),则f ′(x 0)=3x 20-3. 又直线过(x 0,y 0),P (1,-2),故其斜率可表示为y 0-(-2)x 0-1=x 30-3x 0+2x 0-1,所以x 30-3x 0+2x 0-1=3x 20-3, 即x 30-3x 0+2=3(x 20-1)(x 0-1).解得x 0=1(舍去)或x 0=-12,故所求直线的斜率为k =3⎝⎛⎭⎫14-1=-94. 所以l 的方程为y -(-2)=-94(x -1),即9x +4y -1=0.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)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 +bx2,则⎩⎨⎧2a -b 2=12,a +b 4=74,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =3.故f (x )=x -3x .(2)证明: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+3x 20·(x -x 0),即y -⎝⎛⎭⎫x 0-3x 0=⎝⎛⎭⎫1+3x 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 所围成的三角形面积为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,此定值为6.【基础自测】1.(2013全国高考)已知曲线124++=ax x y 在点)2,1(+-a 处的切线的斜率为8,则a =( )A.9B.6C.-9D.-62.(2014宁夏一模)如果过曲线12++=x x y 上的点P 处的切线平行于直线2+=x y ,那么点P 的左标为 ( )A.(1,0)B.(0,-1) B.(0,1) D.(-1,0)3.(2013惠州一模)设P 为曲线C :322++=x x y 上的点,且曲线C 在点P 处的切线倾斜角的取值范围为]4,0[π,则点P 横坐标的取值范围为 ( ) A.]21,1[-- B.]0,1[- C.]1,0[ D.]1,21[4.(2013宁夏联考)已知二次函数c bx ax x f ++=2)(的导数为)('x f ,且0)0('>f ,对于任意实数x 都有0)(≥x f ,则)0()1('f f 的最小值为 ( ) A.3 B.25 C.2 D.23.)1()1(lim,2)1(1)(1'的值求处可导,且在】设函数【例hh f h f f x x f --+==x f D. x fx f B. x f x x f x x f x x f )()(.C )()(.A )()(lim,)(000'0'000--∆-∆-)等于(则处可导在【变式】设函数.)0,1()2(1)1(.123的切线方程求曲线过点处的切线方程;求曲线在】已知曲线【例--=+=x x y。
让青春之光闪耀在为梦想奋斗的道路上。
1第十节变化率与导数、导数的运算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 lim Δx →0ΔyΔx =lim Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx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)=lim Δx →0 ΔyΔx =lim Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx.(2)导数的几何意义: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P (x 0,y 0)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).(3)函数f (x )的导函数: 称函数f ′(x )=lim Δx →0f (x +Δx )-f (x )Δx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)[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). 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.[小题体验]1.已知f (x )=13-8x +2x 2,f ′(x 0)=4,则x 0=________. 2.曲线y =x 3-x +3在点(1,3)处的切线方程为________.1.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 =ln xex 的导函数为________________.2.已知直线y =-x +1是函数f (x )=-1a·e x 图象的切线,则实数a =________.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)y =x 2sin x ; (2)y =ln x +1x ;(3)y =cos x ex ;(4)(易错题)y =x sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2cos ⎝⎛⎭⎫2x +π2; (5)y =ln(2x -5).[谨记通法] 求函数导数的3种原则[提醒] 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.如“题组练透”第(4)题易错.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]导数的几何意义是每年高考的必考内容,考查题型既有选择题、填空题,也常出现在解答题的第(1)问中,难度偏小,属中低档题.常见的命题角度有:让青春之光闪耀在为梦想奋斗的道路上。
3(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.(2017·广州五校联考)曲线y =e 12x 在点(4,e 2)处的切线与坐标轴所围三角形的面积为( )A.92e 2 B .4e 2 C .2e 2D .e 2角度二:求切点坐标2.(2016·郑州质检)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)角度三:求参数的值(范围)3.若直线y =ax 是曲线y =2ln x +1的一条切线,则实数a =( ) A .e-12B .2e-12C .e 12D .2e 12[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.(2017·郑州质量预测)函数f (x )=e x cos x 的图象在点(0,f (0))处的切线方程是( ) A .x +y +1=0 B .x +y -1=0 C .x -y +1=0D .x -y -1=02.曲线y =a ln x (a >0)在x =1处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积为4,则a =________.一抓基础,多练小题做到眼疾手快 1.函数f (x )=(x +2a )(x -a )2的导数为( ) A .2(x 2-a 2) B .2(x 2+a 2) C .3(x 2-a 2)D .3(x 2+a 2)2.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( ) A .x -y +1=0 B .x +y +1=0C .x -y -1=0D .x +y -1=03.f (x )=x (2 016+ln x ),若f ′(x 0)=2 017,则x 0等于( ) A .e 2 B .1 C .ln 2D .e5.(2016·湖南衡阳八中一模)已知函数f (x )=a x ln x ,x ∈(0,+∞),其中a >0且a ≠1,f ′(x )为f (x )的导函数,若f ′(1)=3,则a 的值为________.二保高考,全练题型做到高考达标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=03.已知f (x )=ax 4+b cos x +7x -2.若f ′(2 017)=6,则f ′(-2 017)为( ) A .-6 B .-8 C .6D .84.(2017·衡水调研)曲线y =1-2x +2在点(-1,-1)处的切线方程为( )A .y =2x +1B .y =2x -1C .y =-2x -3D .y =-2x -25.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 的值为( )A .-1B .-3C .-4D .-26.(2017·武汉调研)曲线f (x )=x ln x 在点M (1,f (1))处的切线方程为________.7.曲线f (x )=e x 在x =0处的切线与曲线g (x )=ax 2-a (a ≠0)相切,则a =________,切点坐标为________. 8.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 ),其中g ′(x )是g (x )的导函数,则g ′(3)=________.9.求下列函数的导数. (1)y =x ·t a n x ;(2)y =(x +1)(x +2)(x +3); (3)y =ln (2x +1)x .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.让青春之光闪耀在为梦想奋斗的道路上。
5三上台阶,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________.2.已知函数f (x )=13x 3-2x 2+3x (x ∈R)的图象为曲线C .(1)求过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围;(2)若在曲线C 上存在两条相互垂直的切线,求其中一条切线与曲线C 的切点的横坐标的取值范围.第十一节导数的应用1.函数的单调性在(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(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 )=0;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,f (a )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.[小题体验]1.(教材习题改编)函数f (x )=e x -x 的减区间为________.2.(教材习题改编)函数f (x )=13x 3-4x +4的极大值为________.3.已知f (x )=x 3-ax 在[1,+∞)上是增函数,则a 的最大值是________.1.求函数单调区间与函数极值时没有列表的习惯,会造成问题不能直观且有条理的解决. 2.求函数最值时,易误认为极值点就是最值点,不通过比较就下结论.3.注意两种表述“函数f (x )在(a ,b )上为减函数”与“函数f (x )的减区间为(a ,b )”的区别.[小题纠偏]1.函数f (x )=cos x -x 在(0,π)上的单调性是( ) A .先增后减 B .先减后增 C .增函数D .减函数2.函数y =2x 3-2x 2在区间[-1,2]上的最大值是________.第一课时 导数与函数的单调性考点一 判断或证明函数的单调性(重点保分型考点——师生共研)[典例引领](2016·山东高考节选)已知f (x )=a (x -ln x )+2x -1x 2(a >0),讨论f (x )的单调性.[由题悟法]导数法判断或证明函数f (x )在(a ,b )内的单调性的3步骤(1)一求.求f ′(x );让青春之光闪耀在为梦想奋斗的道路上。