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第13讲 变化率与导数、导数的计算考纲要求考情分析命题趋势1．了解导数概念的实际背景．2．通过函数图象直观理解导数的几何意义．3．能利用基本初等函数的导数公式和导数的四则运算求简单函数的导数，并了解复合函数求导法则，能求简单复合函数的导数．2017·全国卷Ⅰ，16 2017·全国卷Ⅱ，11 2016·全国卷Ⅲ，15 2016·北京卷，18(1) 2016·山东卷，10 1．导数的概念及几何意义是命题热点，难度不大，经常与函数结合，通过求导研究函数的性质．2．导数几何意义的应用也是命题热点，难度较大，题型大多是根据导数的几何意义求参数值或参数的取值范围，以及与切线有关的计算、证明问题．分值：5～7分1．函数y ＝f (x )从x 1到x 2的平均变化率 函数y ＝f (x )从x 1到x 2的平均变化率为！！！ f (x 2)－f (x 1)x 2－x 1###，若Δx ＝x 2－x 1，Δy＝f (x 2)－f (x 1)，则平均变化率可表示为ΔyΔx . 2．函数y ＝f (x )在x ＝x 0处的导数及几何意义(1)定义：称函数y ＝f (x )在x ＝x 0处的瞬时变化率 li m Δx →0f (x 0＋Δx )－f (x 0)Δx＝！！！lim Δx →0 Δy 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 Δy Δx ＝ li m 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__.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 称函数f ′(x )＝！！！ lim Δx →0f (x ＋Δx )－f (x )Δx###为f (x )的导函数，导函数也记作y ′.4．基本初等函数的导数公式原函数 导函数f (x )＝c 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 (a >0，且a ≠1)f ′(x )＝__a x ln_a (a >0且a ≠1)__f (x )＝e xf ′(x )＝__e x __f (x )＝log a x (a >0，且a ≠1)f ′(x )＝！！！1x ln a(a >0，且a ≠1) ### f (x )＝ln xf ′(x )＝！！！ 1x###5．导数的四则运算法则(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)； (4)y ＝f (g (x ))是由y ＝f (μ)，μ＝g (x )复合而成，则y ′x ＝y ′μ·μ′x .1．思维辨析(在括号内打“√”或“×”)．(1)求f ′(x 0)时，可先求f (x 0)，再求f ′(x 0)．( × ) (2)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点．( √ ) (3)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线．( × ) (4)若f (x )＝f ′(a )x 2＋ln x (a >0)，则f ′(x )＝2xf ′(a )＋1x.( √ )解析 (1)错误．应先求f ′(x )，再求f ′(x 0)．(2)正确．如y ＝1是曲线y ＝cos x 的切线，但其交点个数有无数个．(3)错误．如y ＝0与抛物线y 2＝x 只有一个公共点，但是y ＝0不是抛物线y 2＝x 的切线． (4)正确．f ′(x )＝(f ′(a )x 2＋ln x )′＝(f ′(a )x 2)′＋(ln x )′＝2xf ′(a )＋1x.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 ) A ．2 B ．－2 C ．12D ．－12解析 依题意得y ′＝1＋ln x ，y ′|x ＝e ＝1＋ln e ＝2，所以－1a×2＝－1，a ＝2.3．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 )A ．14 m/s 2B ．4 m/s 2C ．10 m/s 2D ．－4 m/s 2解析 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．曲线y ＝x 3－x ＋3在点(1,3)处的切线方程为__2x －y ＋1＝0__. 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. 5．函数y ＝x cos x －sin x 的导数为__y ′＝－x sin_x __.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 .一 导数的运算导数的运算方法(1)连乘积形式：先展开，化为多项式的形式，再求导．(2)分式形式：观察函数的结构特征，先化为整式函数或较为简单的分式函数，再求导． (3)对数形式：先化为和、差的形式，再求导． (4)根式形式：先化为分数指数幂的形式，再求导．(5)三角形式：先利用三角函数公式转化为和或差的形式，再求导． (6)复合函数：确定复合关系，由外向内逐层求导． 【例1】 求下列函数的导数． (1)y ＝(1－x )⎝⎛⎭⎪⎫1＋1x ；(2)y ＝ln xx ； (3)y ＝tan x ；(4)y ＝3x e x－2x＋e.解析 (1)∵y ＝(1－x )⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋1x ＝1x －x ＝x －12 －x 12 ，∴y ′＝(x －12 )′－(x 12 )′＝－12x －32 －12x －12 ＝－12x x －12x.(2)y ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫ln x x ′＝(ln x )′x －x ′ln x x2＝1x·x －ln xx 2＝1－ln x x2. (3)y ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫sin x cos x ′＝(sin x )′cos x －sin x (cos x )′cos 2x＝cos x cos x －sin x (－sin x )cos 2x ＝1cos 2x.(4)y ′＝(3x e x)′－(2x)′＋e′＝(3x)′e x＋3x(e x)′－(2x)′＝3xln 3·e x＋3x e x－2xln 2＝(ln 3＋1)·(3e)x －2xln 2.【例2】 (1)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)＝！！！ －94###.(2)已知函数f (x )＝f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6sin x ＋cos x ，则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝__－1__. 解析 (1)∵f (x )＝x 2＋3xf ′(2)＋ln x ， ∴f ′(x )＝2x ＋3f ′(2)＋1x，∴f ′(2)＝4＋3f ′(2)＋12＝3f ′(2)＋92，∴f ′(2)＝－94.(2)∵f (x )＝f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6sin x ＋cos x ，∴f ′(x )＝f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6cos x －sin x ，∴f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝32f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6－12，∴f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝－(2＋3)，∴f (x )＝－(2＋3)sin x ＋cos x ， ∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝－(2＋3)×12＋32＝－1．二 导数的几何意义和切线方程若已知曲线过点P (x 0，y 0)，求曲线过点P (x 0，y 0)的切线，则需分点P (x 0，y 0)是切点和不是切点两种情况求解．(1)当点P (x 0，y 0)是切点时，则切线方程为y －y 0＝f ′(x 0)·(x －x 0)．(2)当点P (x 0，y 0)不是切点时，可分为以下几步完成： 第一步：设出切点坐标P ′(x 1，f (x 1))； 第二步：写出过点P ′(x 1，f (x 1))的切线方程为y －f (x 1)＝f ′(x 1)(x －x 1)；第三步：将点P 的坐标(x 0，y 0)代入切线方程，求出x 1；第四步：将x 1的值代入方程y －f (x 1)＝f ′(x 1)(x －x 1)，由此即可得过点P (x 0，y 0)的切线方程．【例3】 (1)若曲线f (x )＝a cos x 与曲线g (x )＝x 2＋bx ＋1在交点(0，m )处有公切线，则a ＋b ＝( C )A ．－1B ．0C ．1D ．2(2)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 ＝____1____.解析 (1)∵两曲线的交点为(0，m )，∴⎩⎪⎨⎪⎧m ＝a ，m ＝1，即a ＝1，∴f (x )＝cos x ，∴f ′(x )＝－sin x ，则f ′(0)＝0，f (0)＝1． 又g ′(x )＝2x ＋b ，∴g ′(0)＝b ，∴b ＝0，∴a ＋b ＝1． (2)∵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． 【例4】 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．解析 (1)∵f ′(x )＝3x 2－8x ＋5，∴f ′(2)＝1，又f (2)＝－2， ∴曲线f (x )在点(2，f (2))处的切线方程为y －(－2)＝x －2， 即x －y －4＝0.(2)设切点坐标为(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(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x 0＝1，∴经过A (2，－2)的曲线f (x )的切线方程为x －y －4＝0或y ＋2＝0.1．(2018·河南郑州质检)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)＝( B )A ．－1B ．0C ．2D ．4解析 ∵y ＝f (x )在x ＝3处的切线的斜率为－13，∴f ′(3)＝－13.∵g (x )＝xf (x )，∴g ′(x )＝f (x )＋xf ′(x )，∴g ′(3)＝f (3)＋3f ′(3)，由题图知f (3)＝1，∴g ′(3)＝1＋3×⎝ ⎛⎭⎪⎫－13＝0.2．(2016·全国卷Ⅱ)若直线y ＝kx ＋b 是曲线y ＝ln x ＋2的切线，也是 曲线y ＝ln(x ＋1)的切线，则b ＝__1－ln_2__.解析 直线y ＝kx ＋b 与曲线y ＝ln x ＋2，y ＝ln (x ＋1)均相切，设切点分别为A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，由y ＝ln x ＋2得y ′＝1x ，由y ＝ln (x ＋1)得y ′＝1x ＋1，∴k ＝1x 1＝1x 2＋1，∴x 1＝1k ，x 2＝1k－1，∴y 1＝－ln k ＋2，y 2＝－ln k ，即A ⎝ ⎛⎭⎪⎫1k ，－ln k ＋2，B ⎝ ⎛⎭⎪⎫1k －1，－ln k ，∵A ，B 在直线y ＝kx ＋b 上，∴⎩⎪⎨⎪⎧2－ln k ＝k ·1k ＋b ，－ln k ＝k ·⎝ ⎛⎭⎪⎫1k －1＋b⇒⎩⎪⎨⎪⎧b ＝1－ln 2，k ＝2.3．(2016·全国卷Ⅲ)已知f (x )为偶函数，当x <0时，f (x )＝ln(－x )＋3x ，则曲线y ＝f (x )在点(1，－3)处的切线方程是__y ＝－2x －1__.解析 令x >0，则－x <0，f (－x )＝ln x －3x ，又f (－x )＝f (x )， ∴f (x )＝ln x －3x (x >0)，则f ′(x )＝1x－3(x >0)，∴f ′(1)＝－2，∴在点(1，－3)处的切线方程为y ＋3＝－2(x －1)，即y ＝－2x －1． 4．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. 解析 (1)y ′＝(x 4－3x 2－5x ＋6)′＝(x 4)′－(3x 2)′－(5x )′＋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)∵(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)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.易错点 审题不认真致误错因分析：不能正确理解曲线“在点P 处的切线”与曲线“过点P 的切线”的不同． 【例1】 求曲线S ：y ＝f (x )＝2x －x 3过点A (1,1)的切线方程． 解析 设切点为(x 0，f (x 0))．∵f ′(x )＝2－3x 2，∴切线方程为y ＝f ′(x 0)(x －x 0)＋f (x 0)， 即y ＝(2－3x 20)(x －x 0)＋2x 0－x 30，将点A (1,1)代入得1＝(2－3x 20)(1－x 0)＋2x 0－x 30， 整理得2x 30－3x 20＋1＝0，即2x 30－2x 20－x 20＋1＝0，∴(x 0－1)2(2x 0＋1)＝0，解得x 0＝1或－12，A 不一定为切点，∴y 0＝1，f ′(x 0)＝－1或y 0＝－78，f ′(x 0)＝54.∴切线方程为y ＝－x ＋2或y ＝54x －14.【跟踪训练1】 求经过曲线y ＝x 3－x 2上一点(－1，－2)的切线方程． 解析 设切点坐标为(x 0，y 0)，∵y ′＝3x 2－2x ，∴y ′|x ＝x 0＝3x 20－2x 0. ∴其切线方程为y －(x 30－x 20)＝(3x 20－2x 0)(x －x 0)， 即y ＝(3x 20－2x 0)x －2x 30＋x 20.又其切线过点(－1，－2)，∴－2＝－3x 20＋2x 0－2x 30＋x 20， 即x 30＋x 20－x 0－1＝0，解得x 0＝－1或x 0＝1． 故所求的切线方程为5x －y ＋3＝0或x －y －1＝0.课时达标 第13讲[解密考纲]本考点主要考查导数的计算和曲线的切线问题，涉及导数的问题，离不开导数的计算；曲线的切线问题，有时在选择题、填空题中考查，有时会出现在解答题中的第(1)问．一、选择题1．已知函数f (x )＝log a x (a >0且a ≠1)，若f ′(1)＝－1，则a ＝( B ) A ．e B ．1e C ．1e 2 D ．12解析 因为f ′(x )＝1x ln a ，所以f ′(1)＝1ln a ＝－1，得ln a ＝－1，所以a ＝1e. 2．若f (x )＝2xf ′(1)＋x 2，则f ′(0)＝( D ) A ．2 B ．0 C ．－2D ．－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＝－4.3．(2018·河南八市质检)已知函数f (x )＝sin x －cos x ，且f ′(x )＝12f (x )，则tan2x 的值是( D )A ．－23B ．－43C ．43D ．34解析 因为f ′(x )＝cos x ＋sin x ＝12sin x －12cos x ，所以tan x ＝－3，所以tan 2x ＝2tan x 1－tan 2x ＝－61－9＝34，故选D ． 4．已知点P 在曲线y ＝4e x ＋1上，α为曲线在点P 处的切线的倾斜角，则α的取值范围是( B )A ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，π4B ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫3π4，πC ．⎝ ⎛⎦⎥⎤π2，3π4 D ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫π4，π2 解析 ∵y ＝4e x ＋1，∴y ′＝－4e x (e x ＋1)2＝－4e x(e x )2＋2e x＋1＝－4e x ＋1e x ＋2≥－1， 当且仅当e x＝1e x ，即x ＝0时取等号，∴－1≤tan α<0.又∵0≤α<π，∴3π4≤α<π，故选B ．5．(2018·河南郑州质检)函数f (x )＝e xcos x 在点(0，f (0))处的切线方程为( C ) A ．x ＋y ＋1＝0 B ．x ＋y －1＝0 C ．x －y ＋1＝0D ．x －y －1＝0解析 ∵f ′(x )＝e xcos x ＋e x(－sin x )＝e x(cos x －sin x )， ∴f ′(0)＝e 0(cos 0－sin 0)＝1．又∵f (0)＝1，∴f (x )在点(0,1)处的切线方程为y －1＝x ，即x －y ＋1＝0，故选C ． 6．下面四个图象中，有一个是函数f (x )＝13x 3＋ax 2＋(a 2－1)·x ＋1(a ∈R )的导函数y＝f ′(x )的图象，则f (－1)＝( D )A ．13 B ．－23C ．73D ．－13或53解析 ∵f ′(x )＝x 2＋2ax ＋a 2－1， ∴f ′(x )的图象开口向上，则②④排除． 若f ′(x )的图象为①，此时a ＝0，f (－1)＝53；若f ′(x )的图象为③，此时a 2－1＝0，又对称轴为x ＝－a ，－a >0，∴a ＝－1，∴f (－1)＝－13.二、填空题7．已知函数f (x )的图象在点M (1，f (1))处的切线方程是y ＝12x ＋3，则f (1)＋f ′(1)＝__4__.解析 由题意知f ′(1)＝12，f (1)＝12×1＋3＝72，∴f (1)＋f ′(1)＝72＋12＝4.8．(2018·广东惠州模拟)曲线y ＝－5e x＋3在点(0，－2)处的切线方程为__5x ＋y ＋2＝0__.解析 由y ＝－5e x＋3得，y ′＝－5e x，所以切线的斜率k ＝y ′|x ＝0＝－5，所以切线方程为y ＋2＝－5(x －0)，即5x ＋y ＋2＝0.9．已知曲线y ＝x 24－3ln x 的一条切线的斜率为12，则切点坐标为！！！ ⎝ ⎛⎭⎪⎫3，94－3ln 3###.解析 ∵y ′＝x 2－3x，∴⎩⎪⎨⎪⎧x 2－3x ＝12，x >0，解得x ＝3.故切点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫3，94－3ln 3.三、解答题10．(1)已知f (x )＝e πx·sin πx ，求f ′(x )及f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫12；(2)已知f (x )＝(x ＋1＋x 2)10，求f ′(1)f (1). 解析 (1)∵f ′(x )＝πe πx sin πx ＋πe πxcos πx ， ∴f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫12＝πe π2⎝ ⎛⎭⎪⎫sin π2＋cos π2＝πe π2. (2)∵f ′(x )＝10(x ＋1＋x 2)9·⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋x1＋x 2， ∴f ′(1)＝10(1＋2)9·⎝⎛⎭⎪⎫1＋12＝102(1＋2)10＝52(1＋2)10. 又f (1)＝(1＋2)10，∴f ′(1)f (1)＝5 2. 11．已知曲线C ：y ＝x 3－6x 2－x ＋6. (1)求C 上斜率最小的切线方程；(2)证明：C 关于斜率最小时切线的切点对称．解析 (1)y ′＝3x 2－12x －1＝3(x －2)2－13.当x ＝2时，y ′最小，即切线斜率的最小值为－13，切点为(2，－12)，切线方程为y ＋12＝－13(x －2)，即13x ＋y －14＝0.(2)证明：设点(x 0，y 0)∈C ，点(x ，y )是点(x 0，y 0)关于切点(2，－12)对称的点，则⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝4－x ，y 0＝－24－y .11 ∵点(x 0，y 0)∈C ，∴－24－y ＝(4－x )3－6(4－x )2－(4－x )＋6，整理得y ＝x 3－6x 2－x ＋6.∴点(x ，y )∈C ，于是曲线C 关于切点(2，－12)对称．12．设函数f (x )＝ax ＋1x ＋b (a ，b ∈Z )，曲线y ＝f (x )在点(2，f (2))处的切线方程为y ＝3.(1)求f (x )的解析式；(2)证明：曲线y ＝f (x )上任一点的切线与直线x ＝1和直线y ＝x 所围成的三角形的面积为定值，并求出此定值．解析 (1)f ′(x )＝a －1(x ＋b )2，依题意，f ′(2)＝0，f (2)＝3， 即⎩⎪⎨⎪⎧ 2a ＋12＋b ＝3，a －1(2＋b )2＝0，解得⎩⎪⎨⎪⎧ a ＝1，b ＝－1或⎩⎪⎨⎪⎧ a ＝94，b ＝－83.因为a ，b ∈Z ，所以a ＝1，b ＝－1，故f (x )＝x ＋1x －1. (2)证明：在曲线上任取一点⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0，x 0＋1x 0－1， 由f ′(x 0)＝1－1(x 0－1)2知，过此点的切线方程为 y －x 20－x 0＋1x 0－1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－1(x 0－1)2(x －x 0)． 令x ＝1得y ＝x 0＋1x 0－1，切线与直线x ＝1的交点为⎝ ⎛⎭⎪⎫1，x 0＋1x 0－1. 令y ＝x 得x ＝2x 0－1，切线与直线y ＝x 的交点为(2x 0－1,2x 0－1)．直线x ＝1与直线y ＝x 的交点为(1,1)．从而所围三角形的面积为12⎪⎪⎪⎪⎪⎪x 0＋1x 0－1－1·|2x 0－1－1|＝12⎪⎪⎪⎪⎪⎪2x 0－1·|2x 0－2|＝2. 所以所围三角形的面积为定值2.。
2018高考数学一轮复习方案 第13讲 变化率与导数、导数的运算 第15讲 导数研究函数的最值与生活中的优化问题举例]配套测评 文 北师大版45分钟滚动基础训练卷(四)(考查范围：第4讲～第15讲，以第13讲～第15讲内容为主 分值：100分)一、选择题(本大题共8小题，每小题5分，共40分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．已知函数f(x)＝ax 2＋c ，且f′(1)＝2，则a 的值为( ) A. 2 B ．1 C ．－1 D ．02．曲线y ＝x 3－2x ＋1在点(1，0)处的切线方程为( ) A ．y ＝x －1 B ．y ＝－x ＋1 C ．y ＝2x －2 D ．y ＝－2x ＋2 3．[2018·哈尔滨附中月考] 若函数f(x)的定义域为[a ，b]，且b>－a>0，则函数g(x)＝f(x)＋f(－x)的定义域为( )A ．[a ，b]B ．[－b ，－a]C ．[－b ，b]D ．[a ，－a]4．[2018·银川一中月考] 过点(0，1)且与曲线y ＝x ＋1x －1在点(3，2)处的切线垂直的直线的方程为( )A ．2x －y ＋1＝0B ．2x ＋y －1＝0C ．x ＋2y －2＝0D ．x －2y ＋2＝05．设函数f(x)＝⎩⎪⎨⎪⎧1，x>0，0，x ＝0，－1，x<0，g(x)＝x 2f(x －1)，则函数g(x)的递减区间是( )A ．(0，1)B ．(1，＋∞)C ．(－∞，0)D ．(0，＋∞)6．[2018·鹰潭一中模拟] 定义域为R 的函数f (x )满足f (1)＝1，且f (x )的导函数f ′(x )>12，则满足2f (x )<x ＋1的x 的集合为( )A ．{x |－1<x <1}B ．{x |x <1}C ．{x |x <－1或x >1}D ．{x |x >1}7．设f (x )＝x (ax 2＋bx ＋c )(a ≠0)在x ＝1和x ＝－1处有极值，则下列点中一定在x 轴上的是( )A ．(a ，b )B ．(a ，c )C ．(b ，c )D ．(a ＋b ，c )8．[2018·山西四校联考] 设曲线y ＝x n ＋1(n ∈N *)在点(1，1)处的切线与x 轴的交点横坐标为x n ，则log 2 012x 1＋log 2 012x 2＋…＋log 2 012x 2018的值为( )A ．－log 2 0122 011B ．－1C ．－1＋log 2 0122 011D ．1二、填空题(本大题共3小题，每小题6分，共18分)9．[2018·福州质检] 函数f (x )＝x 3＋ax (x ∈R )在x ＝1处有极值，则曲线y ＝f (x )在原点处的切线方程是________．10．[2018·课程标准卷] 曲线y ＝x (3ln x ＋1)在点(1，1)处的切线方程为________． 11．设f (x )，g (x )分别是定义在R 上的奇函数和偶函数，当x <0时，f ′(x )g (x )＋f (x )g ′(x )>0且g (－3)＝0，则不等式f (x )g (x )<0的解集为________．三、解答题(本大题共3小题，每小题14分，共42分，解答应写出文字说明，证明过程或演算步骤)12．[2018·双鸭山一中期中] 某商品进货价每件50元，据市场调查，当销售价格(每件x 元)为50＜x ≤80时，每天售出的件数为P ＝105（x －40）2，若要使每天获得的利润最多，销售价格每件应定为多少元？13．已知函数f (x )＝e x (ax 2＋x ＋1)． (1)设a >0，讨论f (x )的单调性；(2)设a ＝－1，证明：对任意x 1，x 2∈[0，1]，都有|f (x 1)－f (x 2)|<2.14．已知函数f (x )＝e x＋1x －a.(1)当a ＝12时，求函数f (x )在x ＝0处的切线方程；(2)当a >1时，判断方程f (x )＝0实根的个数．45分钟滚动基础训练卷(四)1．B [解析] 因为f ′(x )＝2ax ，所以f ′(1)＝2a ＝2，所以a ＝1.故选B.2．A [解析] 因为y ′＝3x 2－2，切线的斜率为k ＝3×12－2＝1，所以切线方程为y ＝x －1，故选A.3．D [解析] 因为函数f (x )的定义域为[a ，b ]，且b >－a >0，所以函数f (－x )的定义域为[－b ，－a ]，所以g (x )＝f (x )＋f (－x )的定义域为[a ，b ]∩[－b ，－a ]＝[a ，－a ]．故选D.4．A [解析] y ′＝x －1－（x ＋1）（x －1）2＝－2（x －1）2，曲线在点(3，2)处的切线斜率为k ＝y ′|x ＝3＝－12，所以与该切线垂直的直线的斜率为2，所以所求直线方程为y －1＝2x .故选A.5．A [解析] 依题意得，g (x )＝x 2f (x －1)＝⎩⎪⎨⎪⎧x 2，x >1，0，x ＝1，－x 2，x <1，所以g (x )的递减区间为(0，1)．故选A.6．B [解析] 令F (x )＝f (x )－12x ，F ′(x )＝f ′(x )－12>0，所以函数F (x )为增函数，而F (1)＝f (1)－12＝12，2f (x )<x ＋1的解即为F (x )<12的解．故选B.7．A [解析] f ′(x )＝3ax 2＋2bx ＋c ，由题意知1，－1是方程3ax 2＋2bx ＋c ＝0(a ≠0)的两根，∴1－1＝－2b3a⇒b ＝0.故选A.8．B [解析] y ′＝(n ＋1)x n，曲线在点(1，1)的切线斜率为(n ＋1)，切线方程为y －1＝(n ＋1)(x －1)，令y ＝0，得x ＝n n ＋1，即切线与x 轴的交点横坐标x n ＝nn ＋1，所以x 1x 2…x 2 011＝12×23×…×2 0112 012＝12 012，所以log 2 012x 1＋log 2 012x 2＋…＋log 2 012x 2 011＝－1.故选B.9．3x ＋y ＝0 [解析] 因为函数f (x )＝x 3＋ax (x ∈R )在x ＝1处有极值，则f ′(1)＝3×12＋a ＝0，a ＝－3，所求切线的斜率为k ＝a ＝－3，因此所求切线方程为y ＝－3x .10．y ＝4x －3 [解析] y ′＝3ln x ＋1＋x ·3x＝3ln x ＋4，故y ′|x ＝1＝4.故所求切线方程为y －1＝4(x －1)，即4x －y －3＝0.11．(－∞，－3)∪(0，3) [解析] 由f ′(x )g (x )＋f (x )g ′(x )>0得[f (x )g (x )]′>0，所以F (x )＝f (x )g (x )在(－∞，0)上是增函数．又f (x )，g (x )分别是定义在R 上的奇函数和偶函数，所以F (x )＝f (x )g (x )在R 上为奇函数，且在(0，＋∞)上为增函数．因为g (－3)＝0，所以F (－3)＝0，F (3)＝0.当x <0时，f (x )g (x )<0的解集为(－∞，－3)；当x >0时，不等式f (x )g (x )<0的解集为(0，3)．综上，不等式的解集为(－∞，－3)∪(0，3)．12．解：设销售价格定为每件x 元，50＜x ≤80，每天获得的利润为y 元，则y ＝(x －50)·P ＝105（x －50）（x －40）2，令x －50＝t ，y ＝105t （t ＋10）2＝105tt 2＋20t ＋100＝105t ＋100t＋20≤10520＋20＝2 500，所以当且仅当t ＝10，即x ＝60时，y max ＝2 500. 答：销售价格每件应定为60元．13．解：(1)因为f ′(x )＝e x(ax 2＋x ＋1＋2ax ＋1)＝e x(x ＋2)(ax ＋1)． 令f ′(x )>0，得(x ＋2)(ax ＋1)>0，注意到a >0，所以当a ∈0，12时，f (x )在－∞，－1a 上递增，在－1a，－2上递减，在(－2，＋∞)上递增；当a ＝12时，f (x )在(－∞，＋∞)上递增；当a ∈12，＋∞时，f (x )在(－∞，－2)上递增，在－2，－1a 上递减，在－1a，＋∞上递增．(2)证明：因为a ＝－1，由(1)，f ′(x )＝－e x(x ＋2)(x －1)， 所以f (x )在[0，1]上单调递增，故f (x )在[0，1]的最大值为f (1)＝e ，最小值为f (0)＝1. 从而对任意x 1，x 2∈[0，1]，有|f (x 1)－f (x 2)|≤e －1<2.14．解：(1)f (x )＝e x ＋1x －a ，f ′(x )＝e x－1（x －a ）2，f ′(0)＝1－1a2.当a ＝12时，f ′(0)＝－3.又f (0)＝－1.所以f (x )在x ＝0处的切线方程为y ＝－3x －1. (2)函数f (x )的定义域为(－∞，a )∪(a ，＋∞)．当x ∈(a ，＋∞)时，e x >0，1x －a >0，所以f (x )＝e x＋1x －a>0.即f (x )在区间(a ，＋∞)上没有实数根．当x ∈(－∞，a )时，f (x )＝e x＋1x －a ＝e x（x －a ）＋1x －a，令g (x )＝e x(x －a )＋1.只要讨论g (x )＝0根的个数即可． g ′(x )＝e x (x －a ＋1)，g ′(a －1)＝0.当x ∈(－∞，a －1)时，g ′(x )<0，g (x )是减函数； 当x ∈(a －1，a )时，g ′(x )>0，g (x )是增函数．所以g (x )在区间(－∞，a )上的最小值为g (a －1)＝1－e a －1.因为a >1时，g (a －1)＝1－e a －1<0，所以g (x )＝0有两个实根，即f (x )＝0有两个实根．。
课时分层训练(十三)变化率与导数、导数的计算A 组 基础达标 (建议用时：30分钟)一、选择题1．函数f (x )＝(x ＋2a )(x －a )2的导数为( )【导学号：31222077】A ．2(x 2－a 2) B ．2(x 2＋a 2) C ．3(x 2－a 2)D ．3(x 2＋a 2)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)等于( )A ．－eB ．－1C ．1D ．eB [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＝0C [y ′＝cos x ＋e x ，故切线斜率为k ＝2，切线方程为y ＝2x ＋1，即2x －y ＋1＝0.] 4．(2017·郑州模拟)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( )A ．3B ．2C ．1D.12B [因为y ＝x 24－3ln x ，所以y ′＝x 2－3x .再由导数的几何意义，有x 2－3x ＝－12，解得x＝2或x ＝－3(舍去)．]5．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( )【导学号：31222078】A ．4B ．5 C.254D.132C [∵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.]二、填空题6．(2017·郑州二次质量预测)曲线f (x )＝x 3－x ＋3在点P (1,3)处的切线方程是________．2x －y ＋1＝0 [由题意得f ′(x )＝3x 2－1，则f ′(1)＝3×12－1＝2，即函数f (x )的图象在点P (1,3)处的切线的斜率为2，则切线方程为y －3＝2(x －1)，即2x －y ＋1＝0.]7．若曲线y ＝ax 2－ln x 在点(1，a )处的切线平行于x 轴，则a ＝________.【导学号：31222079】12 [因为y ′＝2ax －1x ，所以y ′|x ＝1＝2a －1.因为曲线在点(1，a )处的切线平行于x 轴，故其斜率为0，故2a －1＝0，a ＝12.]8．如图2101，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)＝________.图21010 [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.]三、解答题9．求下列函数的导数： (1)y ＝x nlg x ；(2)y ＝1x ＋2x 2＋1x3；(3)y ＝sin x xn . [解] (1)y ′＝nx n －1lg x ＋x n·1x ln 10＝xn －1⎝ ⎛⎭⎪⎫n lg x ＋1ln 10. (2)y ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ′＋⎝ ⎛⎭⎪⎫2x 2′＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 3′＝(x －1)′＋(2x －2)′＋(x －3)′ ＝－x －2－4x －3－3x －4＝－1x 2－4x 3－3x4.(3)y ′＝⎝⎛⎭⎪⎫sin x x n ′ ＝x n sin x ′－x n ′sin x x 2n＝x n cos x －nx n －1sin x x 2n＝x cos x －n sin xx n ＋1.10．已知点M 是曲线y ＝13x 3－2x 2＋3x ＋1上任意一点，曲线在M 处的切线为l ，求：(1)斜率最小的切线方程；(2)切线l 的倾斜角α的取值范围．[解] (1)y ′＝x 2－4x ＋3＝(x －2)2－1≥－1，2分 所以当x ＝2时，y ′＝－1，y ＝53，所以斜率最小的切线过点⎝ ⎛⎭⎪⎫2，53，4分 斜率k ＝－1，所以切线方程为x ＋y －113＝0.6分(2)由(1)得k ≥－1，9分所以tan α≥－1，所以α∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，π2∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫3π4，π.12分B 组 能力提升(建议用时：15分钟)1．(2016·山东高考)若函数y ＝f (x )的图象上存在两点，使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直，则称y ＝f (x )具有T 性质，下列函数中具有T 性质的是( )A ．y ＝sin xB ．y ＝ln xC ．y ＝e xD ．y ＝x 3A [若y ＝f (x )的图象上存在两点(x 1，f (x 1))，(x 2，f (x 2))， 使得函数图象在这两点处的切线互相垂直，则f ′(x 1)·f ′(x 2)＝－1.对于A ：y ′＝cos x ，若有cos x 1·cos x 2＝－1，则当x 1＝2k π，x 2＝2k π＋π(k ∈Z)时，结论成立；对于B ：y ′＝1x ，若有1x 1·1x 2＝－1，即x 1x 2＝－1，∵x >0，∴不存在x 1，x 2，使得x 1x 2＝－1；对于C ：y ′＝e x，若有e x 1·e x 2＝－1，即e x 1＋x 2＝－1.显然不存在这样的x 1，x 2； 对于D ：y ′＝3x 2，若有3x 21·3x 22＝－1，即9x 21x 22＝－1，显然不存在这样的x 1，x 2. 综上所述，选A.]2．(2016·全国卷Ⅲ)已知f (x )为偶函数，当x ≤0时，f (x )＝e －x －1－x ，则曲线y ＝f (x )在点(1,2)处的切线方程是________．2x －y ＝0 [设x ＞0，则－x ＜0，f (－x )＝ex －1＋x .∵f (x )为偶函数，∴f (－x )＝f (x )，∴f (x )＝e x －1＋x .∵当x ＞0时，f ′(x )＝e x －1＋1，∴f ′(1)＝e1－1＋1＝1＋1＝2.∴曲线y ＝f (x )在点(1,2)处的切线方程为y －2＝2(x －1)， 即2x －y ＝0.]3．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．【导学号：31222080】[解] 根据题意有f ′(x )＝1＋2x 2，g ′(x )＝－ax.2分曲线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 ＝－3.6分 曲线y ＝f (x )在x ＝1处的切线方程为y －f (1)＝3(x －1)，所以y＋1＝3(x－1)，即切线方程为3x－y－4＝0.9分曲线y＝g(x)在x＝1处的切线方程为y－g(1)＝3(x－1)，所以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分。
第一节变化率与导数、导数的计算A组基础题组1.已知函数f(x)=cosx,则f(π)+f'=()A.-B.-C.-D.-2.已知f(x)=x(2016+lnx),若f'(x0)=2017,则x0等于()A.e2B.1C.ln2D.e3.(2016济宁模拟)曲线y=xe x+2x-1在点(0,-1)的切线方程为()A.y=3x-1B.y=-3x-1C.y=3x+1D.y=-3x-14.(2016贵州贵阳一模,6)曲线y=xe x在点(1,e)处的切线与直线ax+by+c=0垂直,则的值为()A.-B.-C.D.5.(2016重庆适应性测试)若直线y=ax是曲线y=2lnx+1的一条切线,则实数a=()A. B.2 C. D.26.(2014江西,11,5分)若曲线y=xlnx上点P处的切线平行于直线2x-y+1=0,则点P的坐标是.7.已知f(x)=3lnx-2xf'(1),则曲线y=f(x)在点A(1,m)处的切线方程为.8.曲线y=alnx(a>0)在x=1处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为4,则a=.9.求下列函数的导数:(1)y=x·tanx;(2)y=(x+1)(x+2)(x+3);(3)y=.10.已知函数f(x)=x-,g(x)=a(2-lnx).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,并判断两切线是否为同一条直线.B组提升题组11.(2017河南郑州二中期末)下面四个图象中,有一个是函数f(x)=x3+ax2+(a2-1)x+1(a∈R)的导函数y=f'(x)的图象,则f(-1)=()A. B.- C. D.-或12.已知f(x)=lnx,g(x)=x2+mx+(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.-213.若点P是曲线y=x2-lnx上任意一点,则点P到直线y=x-2的最小距离为.14.函数f(x)=的图象在点(-1,2)处的切线与坐标轴围成的三角形的面积等于.15.已知函数f(x)=x3+(1-a)x2-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.16.设函数f(x)=ax-,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.答案全解全析A组基础题组1.C∵f(x)=cosx,∴f'(x)=-cosx+·(-sinx),∴f(π)+f'=-+·(-1)=-.2.B f'(x)=2016+lnx+x×=2017+lnx,由f'(x0)=2017,得2017+lnx0=2017,则lnx0=0,解得x0=1.3.A由题意得y'=(x+1)e x+2,则曲线y=xe x+2x-1在点(0,-1)处的切线的斜率为(0+1)e0+2=3,故曲线y=xe x+2x-1在点(0,-1)处的切线方程为y+1=3x,即y=3x-1.4.D y'=e x+xe x,则y'|x=1=2e,∵切线与直线ax+by+c=0垂直,∴-=-,∴=,故选D.5.B依题意,设直线y=ax与曲线y=2lnx+1的切点的横坐标为x0,对于y=2lnx+1,易知y'=,则有y'=,于是有解得x 0=,a=2,选B.6.答案(e,e)解析令f(x)=xlnx,则f'(x)=lnx+1,设P(x0,y0),则f'(x0)=lnx0+1=2,∴x0=e,此时y0=x0lnx0=elne=e,∴点P的坐标为(e,e).7.答案x-y-3=0解析由题意得f'(x)=-2f'(1),所以f'(1)=3-2f'(1),即f'(1)=1.∴m=f(1)=-2f'(1)=-2,所以所求切线方程为y+2=x-1,即x-y-3=0.8.答案8解析令f(x)=y=alnx,则f'(x)=,∴在x=1处的切线的斜率为a,∵f(1)=aln1=0,故切点为(1,0),∴切线方程为y=a(x-1),令y=0,得x=1;令x=0,得y=-a,∵a>0,∴所围成的三角形的面积为×a×1=4,∴a=8.9.解析(1)y'=(x·tanx)'=x'tanx+x(tanx)'=tanx+x·'=tanx+x·=tanx+.(2)y'=(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+1)(x+2)=3x2+12x+11.(3)因为y===e x+e-x-=e x+e-x-,所以y'=(e x)'+(e-x)'-'=e x-e-x-.10.解析易知: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.又f'(1)=g'(1),所以a=-3.因为曲线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,所以两切线不是同一条直线.B组提升题组11.D∵f'(x)=x2+2ax+a2-1,∴f'(x)的图象开口向上,则排除②④.若f'(x)的图象为①,则a=0,f(-1)=; 若f'(x)的图象为③,则a2-1=0,且-a>0,∴a=-1,∴f(-1)=-.综上知选D.12.D∵f'(x)=,∴直线l的斜率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(x0,y0),则有x0+m=1,y0=x0-1,y0=+mx0+(m<0),由此可解得m=-2.13.答案解析由y=x2-lnx,得y'=2x-(x>0),设点P 0(x0,y0)是曲线y=x2-lnx上到直线y=x-2的距离最小的点,则y'=2x0-=1,解得x0=1或x0=-(舍).∴点P0的坐标为(1,1).∴所求的最小距离==.14.答案解析f'(x)==,则f'(-1)=-4,故切线方程为y=-4x-2,切线在x,y轴上的截距分别为-,-2,故所求三角形的面积为.15.解析f'(x)=3x2+2(1-a)x-a(a+2).(1)由题意得解得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3x2+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4a2+4a+1>0,所以a≠-.所以a的取值范围为∪.16.解析(1)方程7x-4y-12=0可化为y=x-3,当x=2时,y=,故2a-=.又因为f'(x)=a+,则有a+=,所以a=1,b=3.故f(x)=x-.(2)设P(x0,y0)为曲线上任一点,由(1)知,f'(x)=1+,则曲线在点P(x0,y0)处的切线方程为y-y0=(x-x0),即y-=(x-x0).令x=0,得y=-,从而得切线与直线x=0的交点坐标为.令y=x,得x=2x0,从而得切线与直线y=x的交点坐标为(2x0,2x0).所以曲线y=f(x)在点P(x0,y0)处的切线与直线x=0,y=x所围成的三角形面积为|2x0|=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,此定值为6.。
第13讲 变化率与导数、导数的计算1．函数y ＝f (x )从x 1到x 2的平均变化率 函数y ＝f (x )从x 1到x 2的平均变化率为！！！ f (x 2)－f (x 1)x 2－x 1###，若Δx ＝x 2－x 1，Δy＝f (x 2)－f (x 1)，则平均变化率可表示为ΔyΔx . 2．函数y ＝f (x )在x ＝x 0处的导数及几何意义(1)定义：称函数y ＝f (x )在x ＝x 0处的瞬时变化率 li m Δx →0f (x 0＋Δx )－f (x 0)Δx＝！！！lim Δx →0 Δy 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 Δy Δx ＝ li m 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__.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 称函数f ′(x )＝！！！ lim Δx →0f (x ＋Δx )－f (x )Δx###为f (x )的导函数，导函数也记作y ′.4．基本初等函数的导数公式5．导数的四则运算法则(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)； (4)y ＝f (g (x ))是由y ＝f (μ)，μ＝g (x )复合而成，则y ′x ＝y ′μ·μ′x .1．思维辨析(在括号内打“√”或“×”)．(1)求f ′(x 0)时，可先求f (x 0)，再求f ′(x 0)．( × ) (2)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点．( √ ) (3)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线．( × ) (4)若f (x )＝f ′(a )x 2＋ln x (a >0)，则f ′(x )＝2xf ′(a )＋1x.( √ )解析 (1)错误．应先求f ′(x )，再求f ′(x 0)．(2)正确．如y ＝1是曲线y ＝cos x 的切线，但其交点个数有无数个．(3)错误．如y ＝0与抛物线y 2＝x 只有一个公共点，但是y ＝0不是抛物线y 2＝x 的切线． (4)正确．f ′(x )＝(f ′(a )x 2＋ln x )′＝(f ′(a )x 2)′＋(ln x )′＝2xf ′(a )＋1x.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 ) A ．2 B ．－2 C ．12D ．－12解析 依题意得y ′＝1＋ln x ，y ′|x ＝e ＝1＋ln e ＝2，所以－1a×2＝－1，a ＝2.3．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 )A ．14 m/s 2B ．4 m/s 2C ．10 m/s 2D ．－4 m/s 2解析 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．曲线y ＝x 3－x ＋3在点(1,3)处的切线方程为__2x －y ＋1＝0__. 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. 5．函数y ＝x cos x －sin x 的导数为__y ′＝－x sin_x __.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 .一 导数的运算导数的运算方法(1)连乘积形式：先展开，化为多项式的形式，再求导．(2)分式形式：观察函数的结构特征，先化为整式函数或较为简单的分式函数，再求导． (3)对数形式：先化为和、差的形式，再求导． (4)根式形式：先化为分数指数幂的形式，再求导．(5)三角形式：先利用三角函数公式转化为和或差的形式，再求导． (6)复合函数：确定复合关系，由外向内逐层求导． 【例1】 求下列函数的导数．(1)y ＝(1－x )⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋1x ；(2)y ＝ln x x ；(3)y ＝tan x ；(4)y ＝3x e x －2x＋e.解析 (1)∵y ＝(1－x )⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋1x ＝1x －x ＝x －12 －x 12 ，∴y ′＝(x －12 )′－(x 12 )′＝－12x －32 －12x －12 ＝－12x x －12x.(2)y ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫ln x x ′＝(ln x )′x －x ′ln x x2＝1x·x －ln xx 2＝1－ln x x2. (3)y ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫sin x cos x ′＝(sin x )′cos x －sin x (cos x )′cos 2x＝cos x cos x －sin x (－sin x )cos 2x ＝1cos 2x.(4)y ′＝(3x e x)′－(2x)′＋e′＝(3x)′e x＋3x(e x)′－(2x)′＝3xln 3·e x＋3x e x－2xln 2＝(ln 3＋1)·(3e)x －2xln 2.【例2】 (1)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)＝！！！ －94###.(2)已知函数f (x )＝f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6sin x ＋cos x ，则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝__－1__. 解析 (1)∵f (x )＝x 2＋3xf ′(2)＋ln x ， ∴f ′(x )＝2x ＋3f ′(2)＋1x，∴f ′(2)＝4＋3f ′(2)＋12＝3f ′(2)＋92，∴f ′(2)＝－94.(2)∵f (x )＝f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6sin x ＋cos x ，∴f ′(x )＝f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6cos x －sin x ，∴f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝32f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6－12，∴f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝－(2＋3)，∴f (x )＝－(2＋3)sin x ＋cos x ， ∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝－(2＋3)×12＋32＝－1．二导数的几何意义和切线方程若已知曲线过点P (x 0，y 0)，求曲线过点P (x 0，y 0)的切线，则需分点P (x 0，y 0)是切点和不是切点两种情况求解．(1)当点P (x 0，y 0)是切点时，则切线方程为y －y 0＝f ′(x 0)·(x －x 0)．(2)当点P (x 0，y 0)不是切点时，可分为以下几步完成： 第一步：设出切点坐标P ′(x 1，f (x 1))； 第二步：写出过点P ′(x 1，f (x 1))的切线方程为y －f (x 1)＝f ′(x 1)(x －x 1)；第三步：将点P 的坐标(x 0，y 0)代入切线方程，求出x 1；第四步：将x 1的值代入方程y －f (x 1)＝f ′(x 1)(x －x 1)，由此即可得过点P (x 0，y 0)的切线方程．【例3】 (1)若曲线f (x )＝a cos x 与曲线g (x )＝x 2＋bx ＋1在交点(0，m )处有公切线，则a ＋b ＝( C )A ．－1B ．0C ．1D ．2(2)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 ＝____1____.解析 (1)∵两曲线的交点为(0，m )，∴⎩⎪⎨⎪⎧m ＝a ，m ＝1，即a ＝1，∴f (x )＝cos x ，∴f ′(x )＝－sin x ，则f ′(0)＝0，f (0)＝1． 又g ′(x )＝2x ＋b ，∴g ′(0)＝b ，∴b ＝0，∴a ＋b ＝1． (2)∵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． 【例4】 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．解析 (1)∵f ′(x )＝3x 2－8x ＋5，∴f ′(2)＝1，又f (2)＝－2， ∴曲线f (x )在点(2，f (2))处的切线方程为y －(－2)＝x －2， 即x －y －4＝0.(2)设切点坐标为(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(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x 0＝1，∴经过A (2，－2)的曲线f (x )的切线方程为x －y －4＝0或y ＋2＝0.1．(2018·河南郑州质检)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)＝( B )A ．－1B ．0C ．2D ．4解析 ∵y ＝f (x )在x ＝3处的切线的斜率为－13，∴f ′(3)＝－13.∵g (x )＝xf (x )，∴g ′(x )＝f (x )＋xf ′(x )，∴g ′(3)＝f (3)＋3f ′(3)，由题图知f (3)＝1，∴g ′(3)＝1＋3×⎝ ⎛⎭⎪⎫－13＝0.2．(2016·全国卷Ⅱ)若直线y ＝kx ＋b 是曲线y ＝ln x ＋2的切线，也是 曲线y ＝ln(x ＋1)的切线，则b ＝__1－ln_2__.解析 直线y ＝kx ＋b 与曲线y ＝ln x ＋2，y ＝ln (x ＋1)均相切，设切点分别为A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，由y ＝ln x ＋2得y ′＝1x ，由y ＝ln (x ＋1)得y ′＝1x ＋1，∴k ＝1x 1＝1x 2＋1，∴x 1＝1k ，x 2＝1k－1，∴y 1＝－ln k ＋2，y 2＝－ln k ，即A ⎝ ⎛⎭⎪⎫1k ，－ln k ＋2，B ⎝ ⎛⎭⎪⎫1k －1，－ln k ，∵A ，B 在直线y ＝kx ＋b 上，∴⎩⎪⎨⎪⎧2－ln k ＝k ·1k ＋b ，－ln k ＝k ·⎝ ⎛⎭⎪⎫1k －1＋b⇒⎩⎪⎨⎪⎧b ＝1－ln 2，k ＝2.3．(2016·全国卷Ⅲ)已知f (x )为偶函数，当x <0时，f (x )＝ln(－x )＋3x ，则曲线y ＝f (x )在点(1，－3)处的切线方程是__y ＝－2x －1__.解析 令x >0，则－x <0，f (－x )＝ln x －3x ，又f (－x )＝f (x )， ∴f (x )＝ln x －3x (x >0)，则f ′(x )＝1x－3(x >0)，∴f ′(1)＝－2，∴在点(1，－3)处的切线方程为y ＋3＝－2(x －1)，即y ＝－2x －1． 4．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. 解析 (1)y ′＝(x 4－3x 2－5x ＋6)′＝(x 4)′－(3x 2)′－(5x )′＋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)∵(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)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.易错点 审题不认真致误错因分析：不能正确理解曲线“在点P 处的切线”与曲线“过点P 的切线”的不同． 【例1】 求曲线S ：y ＝f (x )＝2x －x 3过点A (1,1)的切线方程． 解析 设切点为(x 0，f (x 0))．∵f ′(x )＝2－3x 2，∴切线方程为y ＝f ′(x 0)(x －x 0)＋f (x 0)， 即y ＝(2－3x 20)(x －x 0)＋2x 0－x 30，将点A (1,1)代入得1＝(2－3x 20)(1－x 0)＋2x 0－x 30， 整理得2x 30－3x 20＋1＝0，即2x 30－2x 20－x 20＋1＝0，∴(x 0－1)2(2x 0＋1)＝0，解得x 0＝1或－12，A 不一定为切点，∴y 0＝1，f ′(x 0)＝－1或y 0＝－78，f ′(x 0)＝54.∴切线方程为y ＝－x ＋2或y ＝54x －14.【跟踪训练1】 求经过曲线y ＝x 3－x 2上一点(－1，－2)的切线方程． 解析 设切点坐标为(x 0，y 0)，∵y ′＝3x 2－2x ，∴y ′|x ＝x 0＝3x 20－2x 0. ∴其切线方程为y －(x 30－x 20)＝(3x 20－2x 0)(x －x 0)， 即y ＝(3x 20－2x 0)x －2x 30＋x 20.又其切线过点(－1，－2)，∴－2＝－3x 20＋2x 0－2x 30＋x 20， 即x 30＋x 20－x 0－1＝0，解得x 0＝－1或x 0＝1． 故所求的切线方程为5x －y ＋3＝0或x －y －1＝0.课时达标 第13讲[解密考纲]本考点主要考查导数的计算和曲线的切线问题，涉及导数的问题，离不开导数的计算；曲线的切线问题，有时在选择题、填空题中考查，有时会出现在解答题中的第(1)问．一、选择题1．已知函数f (x )＝log a x (a >0且a ≠1)，若f ′(1)＝－1，则a ＝( B ) A ．e B ．1e C ．1e 2 D ．12解析 因为f ′(x )＝1x ln a ，所以f ′(1)＝1ln a ＝－1，得ln a ＝－1，所以a ＝1e. 2．若f (x )＝2xf ′(1)＋x 2，则f ′(0)＝( D ) A ．2 B ．0 C ．－2D ．－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＝－4.3．(2018·河南八市质检)已知函数f (x )＝sin x －cos x ，且f ′(x )＝12f (x )，则tan2x 的值是( D )A ．－23B ．－43C ．43D ．34解析 因为f ′(x )＝cos x ＋sin x ＝12sin x －12cos x ，所以tan x ＝－3，所以tan 2x ＝2tan x 1－tan 2x ＝－61－9＝34，故选D ． 4．已知点P 在曲线y ＝4e x ＋1上，α为曲线在点P 处的切线的倾斜角，则α的取值范围是( B )A ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，π4B ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫3π4，πC ．⎝ ⎛⎦⎥⎤π2，3π4 D ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫π4，π2 解析 ∵y ＝4e ＋1，∴y ′＝－4e x (e x ＋1)2＝－4e x(e x )2＋2e x＋1＝－4e x ＋1e x ＋2≥－1， 当且仅当e x＝1e x ，即x ＝0时取等号，∴－1≤tan α<0.又∵0≤α<π，∴3π4≤α<π，故选B ．5．(2018·河南郑州质检)函数f (x )＝e xcos x 在点(0，f (0))处的切线方程为( C ) A ．x ＋y ＋1＝0 B ．x ＋y －1＝0 C ．x －y ＋1＝0D ．x －y －1＝0解析 ∵f ′(x )＝e xcos x ＋e x(－sin x )＝e x(cos x －sin x )， ∴f ′(0)＝e 0(cos 0－sin 0)＝1．又∵f (0)＝1，∴f (x )在点(0,1)处的切线方程为y －1＝x ，即x －y ＋1＝0，故选C ． 6．下面四个图象中，有一个是函数f (x )＝13x 3＋ax 2＋(a 2－1)·x ＋1(a ∈R )的导函数y＝f ′(x )的图象，则f (－1)＝( D )A ．13 B ．－23C ．73D ．－13或53解析 ∵f ′(x )＝x 2＋2ax ＋a 2－1， ∴f ′(x )的图象开口向上，则②④排除． 若f ′(x )的图象为①，此时a ＝0，f (－1)＝53；若f ′(x )的图象为③，此时a 2－1＝0，又对称轴为x ＝－a ，－a >0，∴a ＝－1，∴f (－1)＝－13.二、填空题7．已知函数f (x )的图象在点M (1，f (1))处的切线方程是y ＝12x ＋3，则f (1)＋f ′(1)＝__4__.解析 由题意知f ′(1)＝12，f (1)＝12×1＋3＝72，∴f (1)＋f ′(1)＝72＋12＝4.8．(2018·广东惠州模拟)曲线y ＝－5e x＋3在点(0，－2)处的切线方程为__5x ＋y ＋2＝0__.解析 由y ＝－5e x＋3得，y ′＝－5e x，所以切线的斜率k ＝y ′|x ＝0＝－5，所以切线方程为y ＋2＝－5(x －0)，即5x ＋y ＋2＝0.9．已知曲线y ＝x 24－3ln x 的一条切线的斜率为12，则切点坐标为！！！ ⎝ ⎛⎭⎪⎫3，94－3ln 3###.解析 ∵y ′＝x 2－3x，∴⎩⎪⎨⎪⎧x 2－3x ＝12，x >0，解得x ＝3.故切点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫3，94－3ln 3.三、解答题10．(1)已知f (x )＝e πx·sin πx ，求f ′(x )及f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫12；(2)已知f (x )＝(x ＋1＋x 2)10，求f ′(1)f (1). 解析 (1)∵f ′(x )＝πe πx sin πx ＋πe πxcos πx ， ∴f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫12＝πe π2⎝ ⎛⎭⎪⎫sin π2＋cos π2＝πe π2. (2)∵f ′(x )＝10(x ＋1＋x 2)9·⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋x1＋x 2， ∴f ′(1)＝10(1＋2)9·⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋12＝102(1＋2)10＝52(1＋2)10.又f (1)＝(1＋2)10，∴f ′(1)f (1)＝5 2. 11．已知曲线C ：y ＝x 3－6x 2－x ＋6. (1)求C 上斜率最小的切线方程；(2)证明：C 关于斜率最小时切线的切点对称．解析 (1)y ′＝3x 2－12x －1＝3(x －2)2－13.当x ＝2时，y ′最小，即切线斜率的最小值为－13，切点为(2，－12)，切线方程为y ＋12＝－13(x －2)，即13x ＋y －14＝0.(2)证明：设点(x 0，y 0)∈C ，点(x ，y )是点(x 0，y 0)关于切点(2，－12)对称的点，则⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝4－x ，y 0＝－24－y .∵点(x 0，y 0)∈C ，∴－24－y ＝(4－x )3－6(4－x )2－(4－x )＋6，整理得y ＝x 3－6x 2－x ＋6.∴点(x ，y )∈C ，于是曲线C 关于切点(2，－12)对称．12．设函数f (x )＝ax ＋1x ＋b (a ，b ∈Z )，曲线y ＝f (x )在点(2，f (2))处的切线方程为y ＝3.(1)求f (x )的解析式；(2)证明：曲线y ＝f (x )上任一点的切线与直线x ＝1和直线y ＝x 所围成的三角形的面积为定值，并求出此定值．解析 (1)f ′(x )＝a －1(x ＋b )2，依题意，f ′(2)＝0，f (2)＝3， 即⎩⎪⎨⎪⎧ 2a ＋12＋b ＝3，a －1(2＋b )＝0，解得⎩⎪⎨⎪⎧ a ＝1，b ＝－1或⎩⎪⎨⎪⎧ a ＝94，b ＝－83.因为a ，b ∈Z ，所以a ＝1，b ＝－1，故f (x )＝x ＋1x －1. (2)证明：在曲线上任取一点⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0，x 0＋1x 0－1， 由f ′(x 0)＝1－1(x 0－1)2知，过此点的切线方程为 y －x 20－x 0＋1x 0－1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－1(x 0－1)2(x －x 0)． 令x ＝1得y ＝x 0＋1x 0－1，切线与直线x ＝1的交点为⎝ ⎛⎭⎪⎫1，x 0＋1x 0－1. 令y ＝x 得x ＝2x 0－1，切线与直线y ＝x 的交点为(2x 0－1,2x 0－1)．直线x ＝1与直线y ＝x 的交点为(1,1)．从而所围三角形的面积为12⎪⎪⎪⎪⎪⎪x 0＋1x 0－1－1·|2x 0－1－1|＝12⎪⎪⎪⎪⎪⎪2x 0－1·|2x 0－2|＝2. 所以所围三角形的面积为定值2.精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。
第13讲变化率与导数、导数的运算
=
图像上两点(x1,f(x1)),(
则
=,我们称它为函数y=f(x)在处的导数,记为,
f'(x0)就是函数图像在该点处切线的
'=-
偶(奇函数的导数是奇
'=
'=
'=
'=
[Cf
'=
'=-
0)
的导数之间具有关系
题组一常识题
(2)已知f sin f'
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这样可以减少运算量提高运算速度
的导数为
(2)1)(x+
导数的几何意义
考向
[总结反思
率是,
ln 2
[总结反思] f'
总结反思] (1)利用导数的几何意义求参数的基本方法
】若曲线
1.设曲线y=ax-ln (x+1)在点(0,0)处的切线方程为y=2x,则a= (。
§3.1 变化率与导数、导数的计算考纲展示► 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，能求简单复合函数(仅限于形如y ＝f (ax ＋b )的复合函数)的导数．考点1 导数的概念及运算法则1.导数的概念函数y ＝f (x )在x ＝x 0处的导数：称函数y ＝f (x )在x ＝x 0处的瞬时变化率lim Δx →0Δy Δx＝lim Δx →0fx 0＋Δx －f x 0Δx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 →0ΔyΔx＝lim Δx →0________.函数f (x )的导函数：称函数f ′(x )＝ lim Δx →0f x ＋Δx －f xΔx 为f (x )的导函数．答案：f x 0＋Δx －f x 0Δx2．基本初等函数的导数公式续表答案：0 αxα－1cos x －sin x e x a xln a xx ln a3．导数的运算法则(1)[f (x )±g (x )]′＝________； (2)[f (x )g (x )]′＝________； (3)⎣⎢⎡⎦⎥⎤f x g x ′＝fx g x －f x gx[g x2(g (x )≠0)．答案：(1)f ′(x )±g ′(x ) (2)f ′(x )g (x )＋f (x )g ′(x ) 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 ′＝________，即y 对x 的导数等于________的导数与________的导数的乘积．答案：y u ′·u x ′ y 对u u 对x(1)[教材习题改编]在高台跳水运动中，t s 时运动员相对于水面的高度(单位：m)是h (t )＝－4.9t 2＋6.5t ＋10.则运动员的速度v ＝________，加速度a ＝________.答案：－9.8t ＋6.5，－9.8(2)[教材习题改编]f (x )＝cos x 在点⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，0处的切线的倾斜角为________．答案：3π4导数运算中的两个误区：变量理解错误；运算法则用错． (1)若函数f (x )＝2x 3＋a 2，则f ′(x )＝________.答案：6x 2解析：本题易出现一种求导错解：f ′(x )＝6x 2＋2a ，没弄清函数中的变量是x ，而a 只是一个字母常量，其导数为0.(2)函数y ＝ln xe x 的导函数为__________．答案：y ′＝1－x ln xx e x解析：y ′＝1x ·e x －e x·ln x x 2＝1－x ln xx e x，易用错商的求导法则．[典题1] 分别求出下列函数的导数： (1)y ＝e xln x ；(2)y ＝x ⎝⎛⎭⎪⎫x 2＋1x ＋1x 3；(3)y ＝x －sin x2cos x2；(4)y ＝ln 1＋2x .[解] (1)y ′＝(e x )′ln x ＋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 2－2x3.(3)∵y ＝x －12sin x ，∴y ′＝1－12cos x .(4)∵y ＝ln 1＋2x ＝12ln(1＋2x )，∴y ′＝12·11＋2x ·(1＋2x )′＝11＋2x .[点石成金] 导数的运算方法(1)连乘积形式：先展开化为多项式的形式，再求导．(2)分式形式：观察函数的结构特征，先化为整式函数或较为简单的分式函数，再求导． (3)对数形式：先化为和、差的形式，再求导． (4)根式形式：先化为分数指数幂的形式，再求导．(5)三角形式：先利用三角函数公式转化为和或差的形式，再求导． (6)复合函数：确定复合关系，由外向内逐层求导．考点2 导数运算的应用[典题2] (1)[2017·吉林实验中学高三]函数f (x )的导函数f ′(x )，对∀x ∈R ，都有f ′(x )>f (x )成立，若f (ln 2)＝2，则满足不等式f (x )>e x 的x 的范围是( )A ．(1，＋∞)B ．(0,1)C ．(ln 2，＋∞)D ．(0，ln 2)[答案] C [解析] 设F (x )＝f xex，F ′(x )＝f xx－f xxx2＝f x －f xex>0，∴F (x )在定义域R 上单调递增，不等式f (x )>e x即F (x )>1， ∵f (ln 2)＝2，∴F (ln 2)＝1，即F (x )>F (ln 2)， ∴x >ln 2，故选C.(2)已知f (x )＝12x 2＋2xf ′(2 016)＋2 016ln x ，则f ′(2 016)＝________.[答案] －2 017[解析] 由题意得f ′(x )＝x ＋2f ′(2 016)＋2 016x，所以f ′(2 016)＝2 016＋2f ′(2016)＋2 0162 016，即f ′(2 016)＝－(2 016＋1)＝－2 017.(3)在等比数列{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)的值为________．[答案] 212[解析] 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.[点石成金] 在求导过程中，要仔细分析函数解析式的特点，紧扣法则，记准公式，预防运算错误．1.若函数f(x)＝ax4＋bx2＋c满足f′(1)＝2，则f′(－1)＝( )A．－1 B．－2C．2 D．0答案：B解析：∵f(x)＝ax4＋bx2＋c，∴f′(x)＝4ax3＋2bx.又f′(1)＝2，∴4a＋2b＝2，∴f′(－1)＝－4a－2b＝－2.2．设f0(x)＝sin x，f1(x)＝f0′(x)，f2(x)＝f1′(x)，…，f n(x)＝f′n－1(x)，n∈N*，则f2 017(x)＝( )A．sin x B．－sin xC．cos x D．－cos x答案：C解析：f1(x)＝f0′(x)＝cos x，f2(x)＝f1′(x)＝－sin x，f3(x)＝f2′(x)＝－cos x，f4(x)＝f3′(x)＝sin x，…，由规律知，这一系列函数式值的周期为4，故f2 017(x)＝cos x.考点3 导数的几何意义导数的几何意义函数f(x)在点x0处的导数f′(x0)的几何意义是在曲线y＝f(x)上点________处的________(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________．答案：P(x0，y0) 切线的斜率y－y0＝f′(x0)(x－x0)曲线y＝2x3－3x＋5在点(2,15)处的切线的斜率为________．答案：21解析：因为y′＝6x2－3，所以曲线在点(2,15)处的切线的斜率k＝6×22－3＝21.求曲线的切线方程：确定切点；求导数；得出斜率；写出切线方程． (1) 曲线y ＝x e x＋2x －1在点(0，－1)处的切线方程为__________． 答案：3x －y －1＝0解析：依题意得y ′＝(x ＋1)e x＋2，则曲线y ＝x e x＋2x －1在点(0，－1)处的切线的斜率k ＝(0＋1)e 0＋2＝3，故曲线y ＝x e x ＋2x －1在点(0，－1)处的切线方程为y ＋1＝3x ，即3x －y －1＝0.(2)若曲线y ＝ax 2－ln x 在点(1，a )处的切线平行于x 轴，则a ＝__________. 答案：12解析：易知点(1，a )在曲线y ＝ax 2－ln x 上，y ′＝2ax －1x，∴y ′|x ＝1＝2a －1＝0，∴a ＝12.[考情聚焦] 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．主要有以下几个命题角度： 角度一 求切线方程[典题3] (1)[2017·河北唐山模拟]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＝0 D ．(e －1)x －y －1＝0 [答案] C[解析] 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)[2017·四川雅安模拟]设曲线y ＝e x＋12ax 在点(0,1)处的切线与直线x ＋2y －1＝0垂直，则实数a ＝( )A ．3B ．1C ．2D ．0[答案] C[解析] ∵与直线x ＋2y －1＝0垂直的直线斜率为2， ∴f ′(0)＝e 0＋12a ＝2，解得a ＝2.(3)过点A (2,1)作曲线f (x )＝x 3－3x 的切线最多有( ) A ．3条 B ．2条 C ．1条 D ．0条[答案] A[解析] 由题意得，f ′(x )＝3x 2－3，设切点为(x 0，x 30－3x 0)，那么切线的斜率为k ＝3x 2－3，利用点斜式方程可知切线方程为y －(x 30－3x 0)＝(3x 20－3)(x －x 0)，将点A (2,1)代入可得关于x 0的一元三次方程2x 30－6x 20＋7＝0.令y ＝2x 30－6x 20＋7，则y ′＝6x 20－12x 0.由y ′＝0得x 0＝0或x 0＝2.当x 0＝0时，y ＝7＞0；当x 0＝2时，y ＝－1＜0.结合函数y ＝2x 30－6x 20＋7的单调性可得方程2x 30－6x 20＋7＝0有3个解．故过点A (2,1)作曲线f (x )＝x 3－3x 的切线最多有3条，故选A.角度二 求切点坐标[典题4] 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________．[答案] (e ，e)[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)．角度三 求参数的值[典题5] (1)若曲线f (x )＝a cos x 与曲线g (x )＝x 2＋bx ＋1在交点(0，m )处有公切线，则a ＋b ＝( )A ．－1B ．0C ．1D ．2[答案] C[解析] ∵两曲线的交点为(0，m )，∴⎩⎪⎨⎪⎧m ＝a ，m ＝1，即a ＝1，∴f (x )＝cos x ，∴f ′(x )＝－sin x ，则f ′(0)＝0，f (0)＝1.又g ′(x )＝2x ＋b ，∴g ′(0)＝b ， ∴b ＝0，∴a ＋b ＝1.(2)若函数f (x )＝12x 2－ax ＋ln x 上存在垂直于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 ，∴f ′(x )＝x －a ＋1x.∵f (x )存在垂直于y 轴的切线， ∴f ′(x )存在零点， ∴x ＋1x－a ＝0有解，∴a ＝x ＋1x≥2(x ＞0)．[点石成金] 1.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．2．已知斜率k ，求切点A (x 0，f (x 0))，即解方程f ′(x 0)＝k .3．(1)根据导数的几何意义求参数的值时，一般是利用切点P (x 0，y 0)既在曲线上又在切线上构造方程组求解．(2)当切线方程中x (或y )的系数含有字母参数时，则切线恒过定点.[方法技巧] 1.f ′(x 0)代表函数f (x )在x ＝x 0处的导数值；[f (x 0)]′是函数值f (x 0)的导数，而函数值f (x 0)是一个常数，其导数一定为0，即[f (x 0)]′＝0.2．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．3．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． [易错防范] 1.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：前者P (x 0，y 0)为切点，而后者P (x 0，y 0)不一定为切点．2．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． 3．直线与曲线公共点的个数不是切线的本质，直线与曲线只有一个公共点，但直线不一定是曲线的切线；同样，直线是曲线的切线，但直线与曲线可能有两个或两个以上的公共点．4．曲线未必在其切线的同侧，如曲线y ＝x 3在其过点(0,0)的切线y ＝0的两侧．真题演练集训1．[2014·大纲全国卷]曲线y ＝x e x －1在点(1,1)处切线的斜率等于( )A ．2eB ．eC ．2D ．1答案：C 解析：y ′＝ex －1＋x ex －1＝(x ＋1)ex －1，故曲线在点(1,1)处的切线斜率为y ′|x ＝1＝2.2．[2014·新课标全国卷Ⅱ]设曲线y ＝ax －ln(x ＋1)在点(0,0)处的切线方程为y ＝2x ，则a ＝( )A ．0B ．1C ．2D ．3答案：D 解析：y ′＝a －1x ＋1，由题意得y ′|x ＝0＝2，即a －1＝2，所以a ＝3. 3．[2016·新课标全国卷Ⅲ]已知f (x )为偶函数，当x ＜0时，f (x )＝ln(－x )＋3x ，则曲线y ＝f (x )在点(1，－3)处的切线方程是________．答案：y ＝－2x －1解析：由题意可得，当x >0时，f (x )＝ln x －3x ，则f ′(x )＝1x－3，f ′(1)＝－2，则在点(1，－3)处的切线方程为y ＋3＝－2(x －1)，即y ＝－2x －1.4．[2016·新课标全国卷Ⅱ]若直线y ＝kx ＋b 是曲线y ＝ln x ＋2的切线，也是曲线y ＝ln(x ＋1)的切线，则b ＝________.答案：1－ln 2解析：设y ＝kx ＋b 与y ＝ln x ＋2和y ＝ln(x ＋1)的切点分别为(x 1，ln x 1＋2)和(x 2，ln(x 2＋1))，则切线分别为y －ln x 1－2＝1x 1(x －x 1)，y －ln(x 2＋1)＝1x 2＋1(x －x 2)， 化简得y ＝1x 1x ＋ln x 1＋1，y ＝1x 2＋1x －x 2x 2＋1＋ln(x 2＋1)，依题意，得⎩⎪⎨⎪⎧1x 1＝1x 2＋1，ln x 1＋1＝－x2x 2＋1＋ln x 2＋，解得x 1＝12，从而b ＝ln x 1＋1＝1－ln 2.5．[2015·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________．答案：(1,1)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 1k 2＝－1，所以m ＝1，n ＝1，则点P 的坐标为(1,1)．课外拓展阅读求解导数问题最有效的两种解题方法方法一 公式法利用导数公式和运算法则求导数的方法为公式法，其基本的解题步骤是： 第一步，用公式，运用导数公式和运算法则对所给函数进行求导； 第二步，得结论； 第三步，解后反思．[典例1] [改编题]求函数y ＝sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π3的导数． [思路分析][解] 解法一：y ′＝2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x ＋π3⎣⎢⎡⎦⎥⎤sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π3′ ＝2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x ＋π3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π3·⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π3′ ＝4sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x ＋π3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π3 ＝2sin ⎝⎛⎭⎪⎫4x ＋2π3. 解法二：设y ＝u 2，u ＝sin v ，v ＝2x ＋π3， 则y ′＝y u ′·u v ′·v x ′＝2u ·cos v ·2＝4sin v cos v＝4sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x ＋π3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π3 ＝2sin ⎝⎛⎭⎪⎫4x ＋2π3. 温馨提示当函数中既有复合函数求导，又有函数的四则运算时，要根据题中给出的表达式决定是先用四则运算还是先用复合函数求导法则，同时需要注意，复合函数的求导原则是从外层到内层进行，不要遗漏．方法二 构造法有些与函数有关的问题无法直接用导数来处理的，需要构造新的函数进行解决，这样的方法称为构造法，其基本的解题步骤是：第一步，构造函数，对要求的函数进行变形，或构造一个新的函数；第二步，运用公式，对变形后的函数或新构造的函数运用导数公式和运算法则进行求导； 第三步，得出结论．[典例2] 证明：当x ＞1时，有ln 2(x ＋1)＞ln x ·ln(x ＋2)．[思路分析][证明] 构造辅助函数f (x )＝x ＋ln x (x ＞1)，于是有f ′(x )＝x ln x －x ＋x ＋x x ＋2x .因为1＜x ＜x ＋1，所以0＜ln x ＜ln(x ＋1)，即x ln x ＜(x ＋1)ln(x ＋1)．则在(1，＋∞)内恒有f ′(x )＜0，故f (x )在(1，＋∞)内单调递减．又1＜x ＜x ＋1，则f (x )＞f (x ＋1)， 即x ＋ln x ＞x ＋x ＋， 所以ln 2(x ＋1)＞ln x ·ln(x ＋2)．技巧点拨要证明f (x )＞g (x )，x ∈(a ，b )，可以构造函数F (x )＝f (x )－g (x )，如果F ′(x )＞0，则F (x )在(a ，b )内是增函数，同时F (a )≥0，则有x ∈(a ，b )时，F (x )＞0，即证明了f (x )＞g (x )．同理可证明f (x )＜g (x )．但要注意，此法中所构造的函数F (x )在给定区间内应是单调的．混淆“在某点处的切线”与“过某点的切线”致误[典例3] 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 ＝( ) A ．－1或－2564B ．－1或214C ．－74或－2564D ．－74或7[易错分析] 没有对点(1,0)是否为切点进行分析，误认为是切点而出错．[解析] 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. [答案] A易错提醒1．对于曲线切线方程问题的求解，对曲线的求导是一个关键点，因此求导公式、求导法则及导数的计算原则要熟练掌握．2．对于已知的点，应先确定其是否为曲线的切点，进而选择相应的方法求解．。
