高三数学一轮复习必备精品38:导数、定积分 备注:【高三数学一轮复习必备精品共42讲 全部免费 欢迎下载[
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2010年高考数学一轮复习精品学案(人教版 A 版)导数、定积分一.【课标要求】1 •导数及其应用(1)导数概念及其几何意义①通过对大量实例的分析,经历由平均变化率过渡到瞬时变化率的过程,了解导数概念的实际背景,知道瞬时变化率就是导数,体会导数的思想及其内涵;②通过函数图像直观地理解导数的几何意义.(2)导数的运算①能根据导数定义求函数y=c, y=x, y=x2, y=x3, y=1/x, y=x的导数;②能利用给出的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,能求简单的复合函数(仅限于形如 f (ax+b))的导数;③会使用导数公式表•(3)导数在研究函数中的应用①结合实例,借助几何直观探索并了解函数的单调性与导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求不超过三次的多项式函数的单调区间;②结合函数的图像,了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求不超过三次的多项式函数的极大值、极小值,以及闭区间上不超过三次的多项式函数最大值、最小值;体会导数方法在研究函数性质中的一般性和有效性。
(4)生活中的优化问题举例例如,使利润最大、用料最省、效率最高等优化问题,体会导数在解决实际问题中的作用.(5)定积分与微积分基本定理①通过实例(如求曲边梯形的面积、变力做功等),从问题情境中了解定积分的实际背景;借助几何直观体会定积分的基本思想,初步了解定积分的概念;②通过实例(如变速运动物体在某段时间内的速度与路程的关系),直观了解微积分基本定理的含义•(6)数学文化收集有关微积分创立的时代背景和有关人物的资料,并进行交流;体会微积分的建立在人类文化发展中的意义和价值。
具体要求见本《标准》中”数学文化”的要求。
二.【命题走向】导数是高中数学中重要的内容,是解决实际问题的强有力的数学工具,运用导数的有关知识,研究函数的性质:单调性、极值和最值是高考的热点问题。
在高考中考察形式多种多样,以选择题、填空题等主观题目的形式考察基本概念、运算及导数的应用,也经常以解答题形式和其它数学知识结合起来,综合考察利用导数研究函数的单调性、极值、最值,估计2010年高考继续以上面的几种形式考察不会有大的变化:(1)考查形式为:选择题、填空题、解答题各种题型都会考察,选择题、填空题一般难度不大,属于高考题中的中低档题,解答题有一定难度,一般与函数及解析几何结合,属于高考的中低档题;(2)2010年高考可能涉及导数综合题,以导数为数学工具考察:导数的物理意义及几何意义,复合函数、数列、不等式等知识。
§3.1导数的概念及其意义、导数的计算课标要求1.了解导数的概念、掌握基本初等函数的导数.2.通过函数图象,理解导数的几何意义.3.能够用导数公式和导数的运算法则求简单函数的导数,能求简单的复合函数的导数.知识梳理1.导数的概念(1)设函数y =f (x ),当自变量x 从x 0变到x 1时,函数值y 从f (x 0)变到f (x 1),则函数y =f (x )在点x 0处的导数,通常用符号f ′(x 0)表示,记作f ′(x 0)=()()101010lim x x f x f x x x →--=lim Δx →f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx .(2)函数y =f (x )的导函数f ′(x )=lim Δx →f (x +Δx )-f (x )Δx2.导数的几何意义函数y =f (x )在x 0处的导数f ′(x 0),是曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线的斜率,函数y =f (x )在x 0处切线的斜率反映了导数的几何意义.3.基本初等函数的导数公式函数导数y =c (c 是常数)y ′=0y =x α(α是实数)y ′=αx α-1y =a x (a >0,a ≠1)y ′=a x ln_a ,特别地(e x )′=e x y =log a x (a >0,a ≠1)y ′=1x ln a ,特别地(ln x )′=1xy =sin x y ′=cos_x y =cos x y ′=-sin_x y =tan xy ′=1cos 2x4.导数的运算法则若f ′(x ),g ′(x )存在,则有[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x );[f (x )g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x );f (x )g (x )′=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2(g (x )≠0);[kf (x )]′=kf ′(x )(k ∈R ).5.复合函数的定义及其导数复合函数y =f (φ(x ))对x 的导数为:y ′x =[f (φ(x ))]′=f ′(u )φ′(x ),其中u =φ(x ).常用结论1.在点处的切线与过点的切线的区别(1)在点处的切线,该点一定是切点,切线有且仅有一条.(2)过点的切线,该点不一定是切点,切线至少有一条.2.1f (x )′=-f ′(x )[f (x )]2(f (x )≠0).自主诊断1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)(1)f ′(x 0)是函数y =f (x )在x =x 0附近的平均变化率.(×)(2)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线.(×)(3)f ′(x 0)=[f (x 0)]′.(×)(4)(e -x )′=-e -x .(√)2.若函数f (x )=3x +sin 2x ,则()A .f ′(x )=3x ln 3+2cos 2xB .f ′(x )=3x +2cos 2xC .f ′(x )=3xln 3+cos 2xD .f ′(x )=3xln 3-2cos 2x答案A3.曲线y =12x 2-2处的切线的倾斜角是.答案π4解析y ′=x ,所以切线的斜率k =1,所以倾斜角为π4.4.设曲线y =e 2ax 在点(0,1)处的切线与直线2x -y +1=0垂直,则a 的值为.答案-14解析∵y =e 2ax ,∴y ′=e 2ax ·(2ax )′=2a ·e 2ax ,∴在点(0,1)处的切线斜率k =2a e 0=2a ,又∵切线与直线2x -y +1=0垂直,∴2a ×2=-1,∴a =-14.题型一导数的运算例1(1)(多选)下列求导正确的是()A .[(3x +5)3]′=9(3x +5)2B .(x 3ln x )′=3x 2ln x +x 2′=2x cos x +4sin xx 3D .(ln 2x )′=12x答案AB解析对于A ,[(3x +5)3]′=3(3x +5)2(3x +5)′=9(3x +5)2,故A 正确;对于B ,(x 3ln x )′=(x 3)′ln x +x 3(ln x )′=3x 2ln x +x 2,故B 正确;对于C =(2sin x )′x 2-2sin x (x 2)′x 4=2x cos x -4sin x x 3,故C 错误;对于D ,(ln 2x )′=2·12x =1x,故D 错误.(2)(2023·河南联考)已知函数f (x )满足f (x )=2f ′(1)ln x +xe (f ′(x )为f (x )的导函数),则f (e)等于()A .e -1 B.2e +1C .1D .-2e+1答案D解析f ′(x )=2f ′(1)x+1e ,当x =1时,f ′(1)=2f ′(1)+1e ,解得f ′(1)=-1e,故f (x )=-2ln x e +xe,所以f (e)=-2ln e e +e e =-2e+1.思维升华(1)求函数的导数要准确地把函数拆分成基本初等函数的和、差、积、商,再利用运算法则求导.(2)抽象函数求导,恰当赋值是关键,然后活用方程思想求解.(3)复合函数求导,应由外到内逐层求导,必要时要进行换元.跟踪训练1(多选)下列命题正确的是()A .若f (x )=x sin x -cos x ,则f ′(x )=sin x -x cos x +sin xB .设函数f (x )=x ln x ,若f ′(x 0)=2,则x 0=eC .已知函数f (x )=3x 2e x ,则f ′(1)=12eD .设函数f (x )的导函数为f ′(x ),且f (x )=x 2+3xf ′(2)+ln x ,则f ′(2)=-94答案BD解析对于选项A ,f ′(x )=sin x +x cos x +sin x ,故选项A 不正确;对于选项B ,f ′(x )=ln x +1,则f ′(x 0)=ln x 0+1=2,解得x 0=e ,故选项B 正确;对于选项C ,f ′(x )=6x e x +3x 2e x ,则f ′(1)=6e +3e =9e ,故选项C 不正确;对于选项D ,f ′(x )=2x +3f ′(2)+1x ,则f ′(2)=4+3f ′(2)+12,解得f ′(2)=-94,故选项D正确.题型二导数的几何意义命题点1求切线方程例2(1)(2023·全国甲卷)曲线y =e xx +1在点()A .y =e4xB .y =e2xC .y =e 4x +e4D .y =e 2x +3e4答案C解析因为y =e xx +1,所以y ′=e x (x +1)-e x (x +1)2=x e x(x +1)2,所以当x =1时,y ′=e4,所以曲线y =e x x +1在点y -e 2=e 4(x -1),即y =e 4x +e4.(2)(2022·新高考全国Ⅱ)曲线y =ln|x |过坐标原点的两条切线的方程为,.答案y =1ex y =-1ex解析先求当x >0时,曲线y =ln x 过原点的切线方程,设切点为(x 0,y 0),则由y ′=1x ,得切线斜率为1x 0,又切线的斜率为y 0x 0,所以1x 0=y0x 0,解得y 0=1,代入y =ln x ,得x 0=e ,所以切线斜率为1e ,切线方程为y =1e x .同理可求得当x <0时的切线方程为y =-1e x .综上可知,两条切线方程为y =1e x ,y =-1e x .命题点2求参数的值(范围)例3(1)(2024·泸州模拟)若直线y =kx +1为曲线y =ln x 的一条切线,则实数k 的值是()A .eB .e 2 C.1eD.1e 2答案D解析设直线y =kx +1在曲线y =ln x 上的切点为P (x 0,y 0),因为y =ln x ,所以y ′=1x ,所以切线在点P 处的斜率k =1x 0,所以曲线y =ln x 在点P (x 0,y 0)处的切线方程为y -y 0=1x 0(x -x 0),又y 0=ln x 0,所以切线方程为y =1x 0·x -1+ln x 0,又切线方程为y =kx +1,=1x 0,=-1+ln x 0,0=e 2,=1e2.(2)(2022·新高考全国Ⅰ)若曲线y =(x +a )e x 有两条过坐标原点的切线,则a 的取值范围是.答案(-∞,-4)∪(0,+∞)解析因为y =(x +a )e x ,所以y ′=(x +a +1)e x .设切点为000(,()e )xA x x a +,O 为坐标原点,依题意得,切线斜率k OA =0000()e (1)e x x x a x a x +++=,化简,得x 20+ax 0-a =0.因为曲线y =(x +a )e x 有两条过坐标原点的切线,所以关于x 0的方程x 20+ax 0-a =0有两个不同的根,所以Δ=a 2+4a >0,解得a <-4或a >0,所以a 的取值范围是(-∞,-4)∪(0,+∞).思维升华(1)处理与切线有关的问题,关键是根据曲线、切线、切点的三个关系列出参数的方程:①切点处的导数是切线的斜率;②切点在切线上;③切点在曲线上.(2)注意区分“在点P 处的切线”与“过点P 的切线”.跟踪训练2(1)(2023·深圳质检)已知f (x )为偶函数,当x <0时,f (x )=x 3-x ,则曲线y =f (x )在点(1,0)处的切线方程是()A .2x -y -2=0B .4x -y -4=0C .2x +y -2=0D .4x +y -4=0答案C解析当x <0时,f (x )=x 3-x ,则f ′(x )=3x 2-1,所以f ′(-1)=2,由f (x )为偶函数,得f ′(1)=-f ′(-1)=-2,则曲线y =f (x )在点(1,0)处的切线方程是y =-2(x -1),即2x +y -2=0.(2)若函数f (x )=x -1x +a ln x 存在与x 轴平行的切线,则实数a 的取值范围是.答案(-∞,-2]解析f ′(x )=1+1x 2+ax(x >0),依题意得f ′(x )=1+1x 2+ax =0有解,即-a =x +1x有解,∵x >0,∴x +1x ≥2,当且仅当x =1时取等号,∴-a ≥2,即a ≤-2.题型三两曲线的公切线例4(1)(2024·青岛模拟)已知定义在区间(0,+∞)上的函数f (x )=-2x 2+m ,g (x )=-3ln x -x ,若以上两函数的图象有公共点,且在公共点处切线相同,则m 的值为()A .2B .5C .1D .0答案C解析根据题意,设两曲线y =f (x )与y =g (x )的公共点为(a ,b ),其中a >0,由f (x )=-2x 2+m ,可得f ′(x )=-4x ,则切线的斜率k =f ′(a )=-4a ,由g (x )=-3ln x -x ,可得g ′(x )=-3x -1,则切线的斜率k =g ′(a )=-3a-1,因为两函数的图象有公共点,且在公共点处切线相同,所以-4a =-3a -1,解得a =1或a =-34(舍去),又由g (1)=-1,即公共点的坐标为(1,-1),将点(1,-1)代入f (x )=-2x 2+m ,可得m =1.(2)若两曲线y =ln x -1与y =ax 2存在公切线,则正实数a 的取值范围是()A .(0,2e] B.12e -3,12e -3D .[2e ,+∞)答案B解析设公切线与曲线y =ln x -1和y =ax 2的切点分别为(x 1,ln x 1-1),(x 2,ax 22),其中x 1>0,对于y =ln x -1有y ′=1x,则切线方程为y -(ln x 1-1)=1x 1(x -x 1),即y =xx 1+ln x 1-2,对于y =ax 2有y ′=2ax ,则切线方程为y -ax 22=2ax 2(x -x 2),即y =2ax 2x -ax 22,2ax 2,x 1-2=-ax 22,则-14ax 21=ln x 1-2,即14a=2x 21-x 21ln x 1(x 1>0),令g (x )=2x 2-x 2ln x ,x >0,则g ′(x )=3x -2x ln x =x (3-2ln x ),令g ′(x )=0,得x =32e ,当x ∈32(0,e )时,g ′(x )>0,g (x )单调递增;当x ∈32(e ,) 时,g ′(x )<0,g (x )单调递减,所以g (x )max =32(e )g =12e 3,故0<14a ≤12e 3,即a ≥12e -3.思维升华公切线问题应根据两个函数在切点处的斜率相等,且切点既在切线上又在曲线上,列出有关切点横坐标的方程组,通过解方程组求解.或者分别求出两函数的切线,利用两切线重合列方程组求解.跟踪训练3(1)(2023·青岛模拟)若曲线C 1:f (x )=x 2+a 和曲线C 2:g (x )=4ln x -2x 存在有公共切点的公切线,则a =.答案-3解析f (x )=x 2+a ,g (x )=4ln x -2x ,则有f ′(x )=2x ,g ′(x )=4x -2.设公共切点的坐标为(x 0,y 0),则f ′(x 0)=2x 0,g ′(x 0)=4x 0-2,f (x 0)=x 20+a ,g (x 0)=4ln x 0-2x 0.x 0=4x 0-2,20+a =4ln x 0-2x 0,0>0,0=1,=-3.(2)已知f (x )=e x -1,g (x )=ln x +1,则f (x )与g (x )的公切线有()A .0条B .1条C .2条D .3条答案C解析根据题意,设直线l 与f (x )=e x -1相切于点(m ,e m -1),与g (x )相切于点(n ,ln n +1),对于f (x )=e x -1,有f ′(x )=e x ,则直线l 的斜率k =e m ,则直线l 的方程为y +1-e m =e m (x -m ),即y =e m x +(1-m )e m -1,对于g (x )=ln x +1,有g ′(x )=1x ,则直线l 的斜率k =1n,则直线l 的方程为y -(ln n +1)=1n (x -n ),即y =1n x +ln n m =1n ,-m )e m =ln n +1,可得(1-m )(e m -1)=0,即m =0或m =1,则切线方程为y =e x -1或y =x ,故f (x )与g (x )的公切线有2条.课时精练一、单项选择题1.若函数f (x )=e x sin 2x ,则f ′(0)等于()A .2B .1C .0D .-1答案A解析因为f (x )=e x sin 2x ,则f ′(x )=e x (sin 2x +2cos 2x ),所以f ′(0)=e 0(sin 0+2cos 0)=2.2.函数y =f (x )的图象如图所示,f ′(x )是函数f (x )的导函数,则下列大小关系正确的是()A .2f ′(3)<f (5)-f (3)<2f ′(5)B .2f ′(3)<2f ′(5)<f (5)-f (3)C .f (5)-f (3)<2f ′(3)<2f ′(5)D .2f ′(5)<2f ′(3)<f (5)-f (3)答案A解析由图可知,f ′(3)<f (5)-f (3)5-3<f ′(5),即2f ′(3)<f (5)-f (3)<2f ′(5).3.(2023·榆林模拟)已知函数f (x )=a ln x +x 2的图象在x =1处的切线方程为3x -y +b =0,则a +b 等于()A .-2B .-1C .0D .1答案B解析因为f (x )=a ln x +x 2,所以f ′(x )=ax+2x .又函数f (x )的图象在x =1处的切线方程为3x -y +b =0,所以f ′(1)=a +2=3,解得a =1,则f (x )=ln x +x 2,所以f (1)=1,代入切线方程得3-1+b =0,解得b =-2,故a +b =-1.4.(2023·成都川大附中模拟)若点P 是曲线y =ln x -x 2上任意一点,则点P 到直线l :x +y -4=0距离的最小值为()A.22B.2C .22D .42答案C解析过点P 作曲线y =ln x -x 2的切线,当切线与直线l :x +y -4=0平行时,点P 到直线l :x +y -4=0的距离最小.设切点为P (x 0,y 0)(x 0>0),又y ′=1x-2x ,所以切线斜率k =1x 0-2x 0,由题意知1x 0-2x 0=-1,解得x 0=1或x 0=-12(舍),所以P (1,-1),此时点P 到直线l :x +y -4=0的距离d =|1-1-4|2=2 2.5.直线l 与曲线y =e x +1和y =e x +1均相切,则l 的斜率为()A.12B .1C .2D .e答案B解析由y =e x +1,可得y ′=e x ;由y =e x +1,可得y ′=e x +1,设两个切点分别为(x 1,1e x +1)和(x 2,21e x +),直线l 的斜率k =121e e x x +=,故x 1=x 2+1,即x 1≠x 2,所以k =21121e e 1x x x x +---=-1-1=1,即直线l 的斜率为1.6.若函数f (x )=x 2-2ax2+ln(x +1)的图象上不存在互相垂直的切线,则a 的取值范围是()A .a ≤1B .a <0C .a ≥1D .a ≤0答案A解析因为函数f (x )=x 2-2ax2+ln(x +1)(x >-1),所以f ′(x )=x +1x +1-a =x +1+1x +1-a -1≥2(x +1)·1x +1-a -1=1-a ,当且仅当x +1=1x +1,即x =0时,等号成立,因为函数f (x )的图象上不存在互相垂直的切线,所以f ′(x )min ≥0,即1-a ≥0,解得a ≤1.二、多项选择题7.对于函数f (x )=ln x -1,则下列判断正确的是()A .直线y =xe 2是f (x )过原点的一条切线B .f (x )关于y =x 对称的函数是y =e x-1C .若过点(a ,b )有2条直线与f (x )相切,则ln a <b +1D .f (x )≤x -2答案ACD解析对于A ,设切点为(m ,ln m -1),则k =f ′(m )=1m =ln m -1-0m -0,∴ln m -1=1m ·m ,∴ln m =2,∴m =e 2,k =1e2∴过原点的切线方程为y =xe2,故A 正确;对于B ,由反函数的概念可得y +1=ln x ⇒e y +1=x ,故与f (x )关于y =x 对称的函数为y =e x +1,故B 错误;对于C ,若过点(a ,b )有2条直线与f (x )相切,则点(a ,b )在f (x )上方,如图所示,即b >f (a ),即b >ln a -1,故C 正确;对于D ,由于∀x >0,设g (x )=x -ln x -1⇒g ′(x )=x -1x ,令g ′(x )>0⇒x >1,令g ′(x )<0⇒0<x <1,∴g (x )在(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减,∴g (x )≥g (1)=0⇒ln x ≤x -1⇒f (x )≤x -2,故D 正确.8.(2023·唐山质检)给出定义:若函数f (x )在D 上可导,即f ′(x )存在,且导函数f ′(x )在D 上也可导,则称f (x )在D 上存在二阶导函数,记f ″(x )=(f ′(x ))′,若f ″(x )<0在D 上恒成立,则称f (x )在D ()A .f (x )=sin x -cos xB .f (x )=ln x -3xC .f (x )=-x 3+3x -1D .f (x )=x e -x答案BCD解析对于A ,f ′(x )=cos x +sin x ,f ″(x )=-sin x +cos x =-2sin当x ,f ″(x )=-2sin ,故A 错误;对于B ,f ′(x )=1x -3,f ″(x )=-1x 2<0B 正确;对于C ,f ′(x )=-3x 2+3,f ″(x )=-6x <0C 正确;对于D ,f ′(x )=e -x -x e -x =(1-x )e -x ,f ″(x )=-e -x -(1-x )e -x =-(2-x )e -x ,因为x 2-x >0,所以f ″(x )=-(2-x )e -x<0D 正确.三、填空题9.(2024·呼和浩特模拟)若曲线y =2sin x -2cos x x -ay +1=0垂直,则实数a =.答案-2解析∵y =2sin x -2cos x ,∴y ′=2cos x +2sin x ,∴曲线y =2sin x -2cos x k =2cos π2+2sin π2=2,∵切线与直线x -ay +1=0垂直,∴直线x -ay +1=0的斜率为-12,即1a =-12,∴a =-2.10.(2023·本溪模拟)请写出与曲线y =sin x 在原点(0,0)处具有相同切线的另一个函数.答案y =x 3+x (答案不唯一)解析∵y =sin x 的导函数为y ′=cos x ,又y =sin x 过原点,∴y =sin x 在原点(0,0)处的切线斜率k =cos 0=1,∴y =sin x 在原点(0,0)处的切线方程为y =x .所求曲线只需满足过点(0,0)且在x =0处的导数值y ′=1即可,如y =x 3+x ,∵y ′=3x 2+1,∴y =x 3+x 在原点处的切线斜率为1,又y =x 3+x 过原点,∴y =x 3+x 在原点(0,0)处的切线方程为y =x .11.(2023·南京模拟)若直线y =x +m 与曲线y =ax 2和y =ln x 均相切,则a =.答案14解析设直线y =x +m 与y =ln x 相切于点(x 0,ln x 0),因为y =ln x 的导函数为y ′=1x ,所以1x 0=1,且ln x 0=x 0+m ,解得x 0=1,m =-1.因为直线y =x -1与曲线y =ax 2相切,联立得ax 2-x +1=0,a ≠0且Δ=1-4a =0,即a =14.12.已知直线y =k 1x 与y =k 2x (k 1>k 2)是曲线y =ax +2ln|x |(a ∈R )的两条切线,则k 1-k 2=.答案4e解析由已知得,曲线的切线过点(0,0),当x >0时,曲线为y =ax +2ln x ,设x 1>0,直线y =k 1x 在曲线上的切点为(x 1,ax 1+2ln x 1),y ′=a +2x 1,∴切线方程为y -(ax 1+2ln x 1)x -x 1),又切线过点(0,0),∴-ax 1-2ln x 1-x 1),∴x 1=e ,k 1=a +2e;同理,当x <0时,曲线为y =ax +2ln(-x ),设x 2<0,直线y =k 2x 在曲线上的切点为(x 2,ax 2+2ln(-x 2)),y ′=a +2x 2,∴切线方程为y -[ax 2+2ln(-x 2)]x -x 2),又切线过点(0,0),∴-ax 2-2ln(-x 2)-x 2),∴x 2=-e ,k 2=a -2e ,∴k 1-k 2=4e .四、解答题13.已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),且满足f (x )=2xf ′(e)+ln x .(1)求f ′(e)及f (e)的值;(2)求f (x )在点(e 2,f (e 2))处的切线方程.解(1)∵f (x )=2xf ′(e)+ln x ,∴f ′(x )=2f ′(e)+1x ,f ′(e)=2f ′(e)+1e ,∴f ′(e)=-1e ,f (x )=-2xe +ln x ,∴f (e)=-2ee+ln e =-1.(2)∵f (x )=-2x e +ln x ,f ′(x )=-2e +1x ,∴f (e 2)=-2e 2e +ln e 2=2-2e ,f ′(e 2)=-2e +1e2,∴f (x )在点(e 2,f (e 2))处的切线方程为y -(2-2e)-2e +x -e 2),即(2e -1)x +e 2y -e 2=0.14.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 +bx 2,a -b 2=12,+b 4=74,=1,=3,∴f (x )=x -3x.(2)设P (x 0,y 0)为曲线y =f (x )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yx -x 0).令x =0,得y =-6x 0,∴切线与直线x =0令y =x ,得y =x =2x 0,∴切线与直线y =x 的交点坐标为(2x 0,2x 0).∴曲线y =f (x )在点P (x 0,y 0)处的切线与直线x =0和y =x 所围成的三角形的面积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和y =x 所围成的三角形面积为定值,且此定值为6.15.已知函数f (x )=ln x +x 的零点为x 0,过原点作曲线y =f (x )的切线l ,切点为P (m ,n ),则00e x mx 等于()A.1eB .e C.1e 2D .e 2答案B解析f ′(x )=1x+1,切点为P (m ,ln m +m ),则切线方程为yx -m )+ln m +m ,因为l 过原点,所以0-m )+ln m +m ,解得m =e ,则P (e ,e +1),由ln x 0+x 0=0,可得x 0=-ln x 0,故00e xmx =e x 0·0ln ex -=e x 0·1x 0=e.16.(2021·新高考全国Ⅱ)已知函数f (x )=|e x -1|,x 1<0,x 2>0,函数f (x )的图象在点A (x 1,f (x 1))和点B (x 2,f (x 2))的两条切线互相垂直,且分别交y 轴于M ,N 两点,则|AM ||BN |的取值范围是.答案(0,1)解析由题意得,f (x )=|e x -1|-e x ,x <0,x -1,x ≥0,则f ′(x )e x ,x <0,x ,x ≥0,所以点A (x 1,1-1e x)和点B (x 2,2e x-1),k AM =1e x-,k BN =2e x,所以12e e xx⋅-=-1,x 1+x 2=0,所以AM :y -1+1e x=11111(),(0,e e 1),e x x xM x x x -+--所以|AM |=x 1|,同理|BN |·|x 2|,所以|AM ||BN |1e x ===∈(0,1).。
高三导数复习导数概念与运算知识清单1.导数的概念函数y=f(x),如果自变量x 在x 0处有增量x ∆,那么函数y 相应地有增量y ∆=f (x 0+x ∆)-f (x 0),比值x y ∆∆叫做函数y=f (x )在x 0到x 0+x ∆之间的平均变化率,即x y ∆∆=x x f x x f ∆-∆+)()(00。
如果当0→∆x 时,xy∆∆有极限,我们就说函数y=f(x)在点x 0处可导,并把这个极限叫做f (x )在点x 0处的导数,记作f’(x 0)或y’|0x x =。
即f (x 0)=0lim →∆x xy∆∆=0lim →∆x x x f x x f ∆-∆+)()(00。
说明:(1)函数f (x )在点x 0处可导,是指0→∆x 时,x y ∆∆有极限。
如果xy ∆∆不存在极限,就说函数在点x 0处不可导,或说无导数。
(2)x ∆是自变量x 在x 0处的改变量,0≠∆x 时,而y ∆是函数值的改变量,可以是零。
由导数的定义可知,求函数y=f (x )在点x 0处的导数的步骤(可由学生来归纳): (1)求函数的增量y ∆=f (x 0+x ∆)-f (x 0);(2)求平均变化率xy ∆∆=x x f x x f ∆-∆+)()(00;(3)取极限,得导数f’(x 0)=xy x ∆∆→∆0lim 。
2.导数的几何意义函数y=f (x )在点x 0处的导数的几何意义是曲线y=f (x )在点p (x 0,f (x 0))处的切线的斜率。
也就是说,曲线y=f (x )在点p (x 0,f (x 0))处的切线的斜率是f’(x 0)。
相应地,切线方程为y -y 0=f /(x 0)(x -x 0)。
3.几种常见函数的导数:①0;C '= ②()1;n n x nx -'= ③(sin )cos x x '=; ④(cos )sin x x '=-;⑤();x x e e '=⑥()ln x x a a a '=; ⑦()1ln x x '=; ⑧()1l g log a a o x e x'=.4.两个函数的和、差、积的求导法则法则1:两个函数的和(或差)的导数,等于这两个函数的导数的和(或差),即: (.)'''v u v u ±=± 法则2:两个函数的积的导数,等于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:.)('''uv v u uv +=若C 为常数,则'''''0)(Cu Cu Cu u C Cu =+=+=.即常数与函数的积的导数等于常数乘以函数的导数: .)(''Cu Cu =法则3:两个函数的商的导数,等于分子的导数与分母的积,减去分母的导数与分子的积,再除以分母的平方:⎪⎭⎫⎝⎛v u '=2''v uv v u -(v ≠0)。
第6节导数与函数的最值【基础知识】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.【规律技巧】设函数f(x)在[a ,b]上连续,在(a ,b)内可导,求f(x)在[a ,b]上的最大值和最小值的步骤如下:①求f(x)在(a ,b)内的极值;②将f(x)的各极值与f(a),f(b)进行比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.【典例讲解】例1已知函数f(x)=e x -ax 2-bx -1,其中a ,b ∈R ,e =2.71828…为自然对数的底数.设g(x)是函数f(x)的导函数,求函数g(x)在区间[0,1]上的最小值.【解析】由f(x)=e x -ax 2-bx -1,有g(x)=f ′(x)=e x -2ax -b.所以g ′(x)=e x-2a.因此,当x ∈[0,1]时,g ′(x)∈[1-2a ,e -2a].当a ≤12时,g ′(x)≥0,所以g(x)在[0,1]上单调递增,因此g(x)在[0,1]上的最小值是g(0)=1-b ;当a ≥e 2时,g ′(x)≤0,所以g(x)在[0,1]上单调递减,因此g(x)在[0,1]上的最小值是g(1)=e -2a -b ;当12<a<e 2时,令g ′(x)=0得x =ln(2a)∈(0,1),所以函数g(x)在区间[0,ln(2a)]上单调递减,在区间[ln(2a),1]上单调递增.于是,g(x)在[0,1]上的最小值是g(ln(2a))=2a -2aln(2a)-b.综上所述,当a ≤12时,g(x)在[0,1]上的最小值是g(0)=1-b ;当12<a<e 2时,g(x)在[0,1]上的最小值是g(ln(2a))=2a -2aln(2a)-b ;当a ≥e 2时,g(x)在[0,1]上的最小值是g(1)=e -2a -b.【拓展提升】(1)求解函数的最值时,要先求函数y =f(x)在(a ,b)内所有使f ′(x)=0的点,再计算函数y =f(x)在区间内所有使f ′(x)=0的点和区间端点处的函数值,最后比较即得.(2)可以利用列表法研究函数在一个区间上的变化情况.【变式探究】已知函数f (x)=(x -k)e x .(1)求f (x)的单调区间;(2)求f (x)在区间[0,1]上的最小值.【针对训练】1、已知函数32()1f x x bxcx 有两个极值点12,x x 且12[2,1],[1,2]x x ,则(1)f 的取值范围是()A .[3,12]B .3[,6]2C .3[,3]2D .3[,12]2【答案】A 2、已知函数f(x)=x 3+ax 2+bx +a 2(a ,b ∈R).(1)若函数f(x)在x =1处有极值10,求b 的值;(2)若对于任意的a ∈[-4,+∞),f(x)在x ∈[0,2]上单调递增,求b 的最小值.【答案】(1)b =-11;(2)163.【综合点评】求一个函数在闭区间上的最值和在无穷区间(或开区间)上的最值时,方法是不同的.求函数在无穷区间(或开区间)上的最值,不仅要研究其极值情况,还要研究其单调性,并通过单调性和极值情况,画出函数的大致图像,然后借助图像观察得到函数的最值.【练习巩固】1、设函数f(x)=1+(1+a)x -x 2-x 3,其中a >0.(1)讨论f(x)在其定义域上的单调性;(2)当x ∈[0,1]时,求f(x)取得最大值和最小值时的x 的值.2、若不等式29ln bx c x x 对任意的0+x ,,03b ,恒成立,则实数c 的取值范围是.【答案】9ln 3,3、已知函数()ln()x f x e x m .x =0是f(x)的极值点,则m= ,函数的增区间为,减区间为.【答案】1,(0,),(1,0).4、已知函数f(x)=(x 2+bx +b)1-2x(b ∈R).(1)当b =4时,求f(x)的极值;(2)若f (x)在区间0,13上单调递增,求b 的取值范围.5、设L 为曲线C :y =ln xx 在点(1,0)处的切线.(1)求L 的方程;(2)证明:除切点(1,0)之外,曲线C 在直线L 的下方.【解析】(1)设f(x)=ln x x ,则f ′(x)=1-ln xx 2.所以f ′(1)=1.所以L 的方程为y =x -1.(2)令g(x)=x -1-f(x),则除切点之外,曲线C 在直线L 的下方等价于,x ≠1).g(x)满足g(1)=0,且g ′(x)=1-f ′(x)=x 2-1+ln xx 2.当0<x<1时,x 2-1<0,ln x<0,所以g ′(x)<0,故g(x)单调递减;当x>1时,x 2-1>0,ln x>0,所以g ′(x)>0,故g(x)单调递增.所以g(x)>g(1)=,x ≠1).所以除切点之外,曲线C 在直线L 的下方.6、已知函数f(x)=(x-k)e x.(1)求f(x)的单调区间;(2)求f(x)在区间[0,1]上的最小值.易错分析:解答本题时,易于忽视对k-1不同取值情况的讨论,而错误得到f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(k-1).温馨提醒:1.求函数极值时,易于误把导数为0的点作为极值点;极值点的导数也不一定为0.2.极值与最值:注意函数最值是个“整体”概念,而极值是个“局部”概念.。
第十三节 定积分与微积分基本定理积分的运算及应用(1)了解定积分的实际背景,了解定积分的基本思想,了解定积分的概念. (2)了解微积分基本定理的含义.知识点一 定积分 1.定积分的性质(1)⎠⎛a bkf (x )d x =k⎠⎛a bf (x )d x (k 为常数).(2)⎠⎛a b [f (x )±g (x )]d x =⎠⎛a b f (x )d x ±⎠⎛a bg (x )d x .(3)⎠⎛a bf (x )d x =⎠⎛a cf (x )d x +⎠⎛c bf (x )d x (其中a <c <b ). 2.定积分的几何意义(1)当函数f (x )在区间[a ,b ]上恒为正时,定积分⎠⎛a bf (x )d x 的几何意义是由直线x =a ,x =b (a ≠b ),y =0和曲线y =f (x )所围成的曲边梯形的面积(图(1)中阴影部分).(2)一般情况下,定积分⎠⎛a bf (x )d x 的几何意义是介于x 轴、曲线f (x )以及直线x =a 、x =b 之间的曲边梯形面积的代数和(图(2)中阴影所示),其中在x 轴上方的面积等于该区间上的积分值,在x 轴下方的面积等于该区间上积分值的相反数.易误提醒 (1)若积分式子中有几个不同的参数,则必须先分清谁是被积变量. (2)定积分式子中隐含的条件是积分上限大于积分下限.(3)定积分的几何意义是曲边梯形的面积,但要注意:面积非负,而定积分的结果可以为负.[自测练习]1.设f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2 (x ≥0),2x (x <0),则⎠⎛1-1f (x )d x 的值是( ) A.⎠⎛1-1x 2d x B.⎠⎛1-12xd x C.⎠⎛0-1x 2d x +⎠⎛102x d x D.⎠⎛0-12x d x +⎠⎛10x 2d x解析:由分段函数的定义及积分运算性质,∴⎠⎛1-1f (x )d x =⎠⎛0-12xd x +⎠⎛10x 2d x . 答案:D2.已知f (x )是偶函数,且⎠⎛06f (x )d x =8,则⎠⎛6-6f (x )d x =( ) A .0 B .4 C .6D .16解析:因为函数f (x )是偶函数,所以函数f (x )在y 轴两侧的图象对称,所以⎠⎛6-6f (x )d x =⎠⎛0-6f (x )d x +⎠⎛06f (x )d x =2⎠⎛06f (x )d x =16.答案:D知识点二 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⎠⎛a bf (x )d x =F (b )-F (a ).这个结论叫作微积分基本定理,又叫作牛顿—莱布尼兹公式.为了方便,常把F (b )-F (a )记成F (x )| b a ,即⎠⎛a bf (x )d x =F (x )| b a =F (b )-F (a ).必备方法 运用微积分基本定理求定积分的方法: (1)对被积函数要先化简,再求积分.(2)求被积函数为分段函数的定积分,依据定积分“对区间的可加性”,分段积分再求和. (3)对于含有绝对值符号的被积函数,要先去掉绝对值号再求积分. (4)注意用“F ′(x )=f (x )”检验积分的对错.[自测练习]3.设a =⎠⎛01x -13d x ,b =1-⎠⎛01x 12d x ,c =⎠⎛01x 3d x ,则a ,b ,c 的大小关系为( )A .a >b >cB .b >a >cC .a >c >bD .b >c >a解析:a =⎠⎛01x -13d x =32x 23| 10=32, b =1-⎠⎛01x 12d x =1-23x 32| 10=13, c =⎠⎛01x 3d x =14x 4| 10=14,因此a >b >c ,故选A. 答案:A4.由曲线y =x 2,y =x 3围成的封闭图形的面积为( ) A.112 B.14 C.13D.712解析:由⎩⎪⎨⎪⎧ y =x 2,y =x 3得⎩⎪⎨⎪⎧ x =0,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1.结合图形知(图略)所求封闭图形的面积为⎠⎛01(x 2-x 3)d x =⎝⎛⎭⎫13x 3-14x 4| 10=112,故选A. 答案:A考点一 定积分的计算|1.定积分⎠⎛039-x 2d x 的值为( ) A .9π B .3π C.94π D.92π 解析:由定积分的几何意义知,⎠⎛039-x 2d x 是由曲线y =9-x 2,直线x =0,x =3,y =0围成的封闭图形的面积,故⎠⎛039-x 2d x =π·324=9π4,故选C.答案:C2.(2016·临沂模拟)若∫π20(sin x +a cos x )d x =2,则实数a 等于( ) A .-1 B .1 C. 3D .- 3解析:∵(a sin x -cos x )′=sin x +a cos x . ∴∫π20(sin x +a cos x )d x =(a sin x -cos x )⎪⎪π20 =⎝⎛⎭⎫a sin π2-cos π2-(a sin 0-cos 0)=a +1=2. ∴a =1. 答案:B3.(2015·西安模拟)已知A =⎠⎛03|x 2-1|d x ,则A =________.解析:A =⎠⎛03|x 2-1|d x =⎠⎛01(1-x 2)d x +⎠⎛13(x 2-1)d x =⎝⎛⎭⎫x -13x 3| 10+⎝⎛⎭⎫13x 3-x | 31=223. 答案:223定积分计算的三种方法定义法、几何意义法和微积分基本定理法,其中利用微积分基本定理是最常用的方法,若被积函数有明显的几何意义,则考虑用几何意义法,定义法太麻烦,一般不用.考点二 利用定积分求平面图形的面积|设抛物线C :y =x 2与直线l :y =1围成的封闭图形为P ,则图形P 的面积S 等于( )A .1 B.13 C.23D.43[解析] 由⎩⎪⎨⎪⎧y =x 2,y =1,得x =±1.如图,由对称性可知,S =2()1×1-⎠⎛01x 2d x =2⎝⎛⎭⎫1×1-13x 3| 10=43,选D.[答案] D利用定积分求平面图形面积的三个步骤(1)画图象:在直角坐标系内画出大致图象.(2)确定积分上、下限:借助图象的直观性求出交点坐标,确定积分上限和下限. (3)用牛顿-莱布尼茨公式求面积:将曲边多边形的面积表示成若干定积分的和,计算定积分,写出结果.1.(2015·衡中三模)由曲线y =2-x 2,直线y =x 及x 轴所围成的封闭图形(图中的阴影部分)的面积是________.解析:把阴影部分分成两部分求面积. S =S 1+S 2=⎠⎛0-2(2-x 2)d x +⎠⎛01(2-x 2-x )d x=⎝⎛⎭⎫2x -x 33| 0-2+⎝⎛⎭⎫2x -x 33-x 22| 10 =22-(2)33+2-13-12=423+76. 答案:423+76考点三 定积分物理意义的应用|一物体做变速直线运动,其v -t 曲线如图所示,则该物体在12s ~6 s 间的运动路程为________.[解析] 由图象可知,v (t )=⎩⎪⎨⎪⎧2t ,0≤t <1,2,1≤t <3,13t +1,3≤t ≤6,所以12s ~6 s 间的运动路程s =⎠⎜⎛126 v (t )= ⎠⎜⎛1262t d t +⎠⎛132d t +⎠⎛36⎝⎛⎭⎫13t +1d t=36111322149264t t t ⎛⎫+++=⎪⎝⎭. [答案]494利用定积分解决变速直线运动问题和变力做功问题时,关键是求出物体做变速直线运动的速度函数和变力与位移之间的函数关系,确定好积分区间,得到积分表达式,再利用微积分基本定理计算即得所求.2.一物体在力F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧10,(0≤x ≤2),3x +4,(x >2),(单位:N)的作用下沿与力F (x )相同的方向运动了4米,力F (x )做功为( )A .44 JB .46 JC .48 JD .50 J解析:力F (x )做功为⎠⎛0210d x +⎠⎛24(3x +4)d x=10x | 20+⎝⎛⎭⎫32x 2+4x | 42 =20+26=46. 答案:B5.混淆图形面积与定积分关系致误【典例】 已知函数y =f (x )的图象是折线段ABC ,其中A (0,0),B ⎝⎛⎭⎫12,5,C (1,0).函数y =xf (x )(0≤x ≤1)的图象与x 轴围成的图形的面积为________.[解析] 由题意可得f (x )=⎩⎨⎧10x ,0≤x ≤12,10-10x ,12<x ≤1,所以y =xf (x )=⎩⎨⎧10x 2,0≤x ≤12,10x -10x 2,12<x ≤1与x 轴围成图形的面积为120⎰10x 2d x +112⎰(10x -10x 2)d x =103x 3112012231053x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭=54. [答案] 54[易误点评] (1)本题易写错图形面积与定积分间的关系而导致解题错误.(2)本题易弄错积分上、下限而导致解题错误,实质是解析几何的相关知识和运算能力不够致错.[防范措施] 解决利用定积分求平面图形的面积问题时,应处理好以下两个问题: (1)熟悉常见曲线,能够正确作出图形,求出曲线交点,必要时能正确分割图形.(2)准确确定被积函数和积分变量.[跟踪练习] (2015·洛阳期末)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +1,-1≤x <0e x ,0≤x ≤1的图象与直线x =1及x 轴所围成的封闭图形的面积为________.解析:由题意知,所求面积为⎠⎛0-1(x +1)d x +⎠⎛01e x d x =⎝⎛⎭⎫12x 2+x | 0-1+e x | 10=-⎝⎛⎭⎫12-1+(e -1)=e -12.答案:e -12A 组 考点能力演练1.已知t >0,若⎠⎛0t(2x -2)d x =8,则t =( ) A .1 B .-2 C .-2或4D .4解析:由⎠⎛0t(2x -2)d x =8得(x 2-2x )| t0=t 2-2t =8,解得t =4或t =-2(舍去),故选D.答案:D2.(2015·青岛模拟)设f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,x ∈[0,1],1x ,x ∈(1,e](其中e 为自然对数的底数),则⎠⎛0e f (x )d x的值为( )A.43 B.54 C.65D.76解析:⎠⎛0ef (x )d x =⎠⎛01f (x )d x +⎠⎛1ef (x )d x =⎠⎛01x 2d x +⎠⎛1e1x d x =x 33| 10+ln x | e1=13+ln e =43,故选A.答案:A3.(2016·武汉模拟)设a =⎠⎛12(3x 2-2x )d x ,则⎝⎛⎭⎫ax 2-1x 6的展开式中的第4项为( ) A .-1 280x 3 B .-1 280C .240D .-240解析:本题考查定积分的计算与二项式定理.依题意得a =(x 3-x 2)| 21=4,二项式⎝⎛⎭⎫4x 2-1x 6的展开式的第四项是T 4=C 36·(4x 2)3·⎝⎛⎭⎫-1x 3=-1 280x 3,故选A. 答案:A4.如图所示,设D 是图中边长分别为1和2的矩形区域,E 是D 内位于函数y =1x(x >0)图象下方的区域(阴影部分),从D 内随机取一点M ,则点M 取自E 内的概率为( )A.ln 22B.1-ln 22C.1+ln 22D.2-ln 22解析:本题考查定积分的计算与几何概率的意义.依题意,题中的矩形区域的面积是1×2=2,题中的阴影区域的面积等于2×12+eq \a\vs4\al(\i\in(1xd x =1+ln x eq \b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\o\al(1,=1+ln 2,因此所求的概率等于1+ln 22,故选C.答案:C5.已知数列{a n }是等差数列,且a 2 013+a 2 015=⎠⎛024-x 2d x ,则a 2 014(a 2 012+2a 2 014+a 2016)的值为()A .π2B .2πC .πD .4π2解析:⎠⎛024-x 2d x 表示圆x 2+y 2=4在第一象限的面积,即⎠⎛024-x 2d x =π,又数列{a n }是等差数列,所以a 2 013+a 2 015=a 2 012+a 2 016=2a 2 014,所以得a 2 014·(a 2 012+2a 2 014+a 2 016)=π2×2π=π2,故选A.答案:A6.(2015·南昌模拟)直线y =13x 与抛物线y =x -x 2所围图形的面积等于________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧y =13x ,y =x -x 2,解得x =0或23,所以所求面积为∫230⎝⎛⎭⎫x -x 2-13x d x =∫230⎝⎛⎭⎫23x -x 2d x=⎝⎛⎭⎫13x 2-13x 3⎪⎪230=13×⎝⎛⎭⎫232-13×⎝⎛⎭⎫233-0=481. 答案:4817.(2015·长春二模)已知a >0且曲线y =x 、x =a 与y =0所围成的封闭区域的面积为a 2,则a =________.解析:由题意a 2=⎠⎛0ax d x =23x 32| a 0,所以a =49.答案:498.已知a ∈⎣⎡⎦⎤0,π2,则⎠⎛0a (cos x -sin x )d x 取最大值时,a =________.解析:⎠⎛0a(cos x -sin x )d x =(sin x +cos x )| a 0=sin a +cos a -1=2sin ⎝⎛⎭⎫a +π4-1.∵a ∈⎣⎡⎦⎤0,π2,∴当a =π4时,[]⎠⎛0a(cos x -sin x )d x max =2-1.答案:π49.求曲线y =x ,y =2-x ,y =-13x 所围成图形的面积.解:如图,由⎩⎪⎨⎪⎧y =x ,y =2-x ,得交点A (1,1);由⎩⎪⎨⎪⎧y =2-x ,y =-13x ,得交点B (3,-1).故所求面积S =⎠⎛01⎝⎛⎭⎫x +13x d x +⎠⎛13⎝⎛⎭⎫2-x +13x d x =⎝⎛⎭⎫23x 32+16x 2| 10+⎝⎛⎭⎫2x -13x 2| 31=23+16+43=136. 10.汽车以54 km /h 的速度行驶,到某处需要减速停车,设汽车以等加速度-3 m/s 2刹车,问从开始刹车到停车,汽车走了多远?解:由题意,得v 0=54 km /h =15 m/s. 所以v (t )=v 0+at =15-3t . 令v (t )=0,得15-3t =0.解得t =5.所以开始刹车5 s 后,汽车停车. 所以汽车由刹车到停车所行驶的路程为 s =⎠⎛05v (t )d t =⎠⎛05(15-3t )d t =⎝⎛⎭⎫15t -32t 2| 50=37.5(m). 故汽车走了37.5 m.B 组 高考题型专练1.(2014·高考陕西卷)定积分⎠⎛01(2x +e x )d x 的值为( )A .e +2B .e +1C .eD .e -1解析:⎠⎛01(2x +e x )d x =(x 2+e x )| 10=1+e 1-1=e.答案:C2.(2014·高考江西卷)若f (x )=x 2+2⎠⎛01f (x )d x ,则⎠⎛01f (x )d x =( )A .-1B .-13C.13D .1解析:令⎠⎛01f (x )d x =m ,则f (x )=x 2+2m ,所以⎠⎛01f (x )d x =⎠⎛01(x 2+2m )d x =⎝⎛⎭⎫13x 3+2mx | 10=13+2m =m ,解得m =-13,故选B. 答案:B3.(2013·高考湖北卷)一辆汽车在高速公路上行驶,由于遇到紧急情况而刹车,以速度v (t )=7-3t +251+t(t 的单位:s ,v 的单位:m/s)行驶至停止.在此期间汽车继续行驶的距离(单位:m)是( )A .1+25ln 5B .8+25ln113C .4+25ln 5D .4+50ln 2解析:由v (t )=0得t =4.故刹车距离为 s =⎠⎛04v (t )d t =⎠⎛04⎝ ⎛⎭⎪⎫7-3t +251+t d t=⎣⎡⎦⎤-32t 2+7t +25ln (1+t )| 40=4+25ln 5.答案:C4.(2014·高考山东卷)直线y =4x 与曲线y =x 3在第一象限内围成的封闭图形的面积为( )A .2 2B .4 2C .2D .4解析:由⎩⎪⎨⎪⎧y =4x ,y =x 3得x =0或x =2或x =-2(舍). ∴S =⎠⎛02(4x -x 3)d x =⎝⎛⎭⎫2x 2-14x 4| 20=4. 答案:D5.(2015·高考天津卷)曲线y =x 2与直线y =x 所围成的封闭图形的面积为________. 解析:由题意,可得封闭图形的面积为⎠⎛01(x -x 2)d x =⎝⎛⎭⎫12x 2-13x 3| 10=12-13=16. 答案:166.(2015·高考陕西卷)如图,一横截面为等腰梯形的水渠,因泥沙沉积,导致水渠截面边界呈抛物线型(图中虚线所示),则原始的最大流量与当前最大流量的比值为________.解析:建立如图所示的直角坐标系,可设抛物线的方程为x 2=2py (p >0),由图易知(5,2)在抛物线上,可得p =254,抛物线方程为x 2=252y ,所以当前最大流量对应的截面面积为2⎠⎛05⎝⎛⎭⎫2-225x 2d x =403,原始的最大流量对应的截面面积为2×(6+10)2=16,所以原始的最大流量与当前最大流量的比值为16403=1.2. 答案:1.2。
备注:【高三数学一轮复习必备精品共42讲全部免费欢迎下载】一.【课标要求】1 •通过已学过的函数特别是二次函数,理解函数的单调性、最大(小)值及其几何意义;2 .结合具体函数,了解奇偶性的含义;二.【命题走向】从近几年来看,函数性质是高考命题的主线索,不论是何种函数,必须与函数性质相关联,因此在复习中,针对不同的函数类别及综合情况,归纳出一定的复习线索预测2010年高考的出题思路是:通过研究函数的定义域、值域,进而研究函数的单调性、奇偶性以及最值.预测明年的对本讲的考察是:(1)考察函数性质的选择题1个或1个填空题,还可能结合导数出研究函数性质的大题;(2)以中等难度、题型新颖的试题综合考察函数的性质,以组合形式、一题多角度考察函数性质预计成为新的热点「三.【要点精讲】1. 奇偶性(1)定义:如果对于函数f(x)定义域内的任意x都有f ( —x)= —f(x),则称f(x)为奇函数;如果对于函数f (x)定义域内的任意x都有f ( —x)=f (x),则称f (x)为偶函数。
如果函数f(x)不具有上述性质,则f(x)不具有奇偶性•如果函数同时具有上述两条性质,则f(x)既是奇函数,又是偶函数。
①函数是奇函数或是偶函数称为函数的奇偶性,函数的奇偶性是函数的整体性质;②由函数的奇偶性定义可知,函数具有奇偶性的一个必要条件是,对于定义域内的任意一个x,则—x也一定是定义域内的一个自变量(即定义域关于原点对称)。
(2)利用定义判断函数奇偶性的格式步骤:①首先确定函数的定义域,并判断其定义域是否关于原点对称;②确定f ( —x)与f (x)的关系;③作出相应结论:若f ( —x) = f (x)或f ( —x) —f (x) = 0,则f (x)是偶函数;若f ( —x) = —f (x)或f( —x) + f (x) = 0,则f(x)是奇函数.(3)简单性质:①图象的对称性质:一个函数是奇函数的充要条件是它的图象关于原点对称;一个函数是偶函数的充要条件是它的图象关于y轴对称;②设f(x) , g(x)的定义域分别是D,D2,那么在它们的公共定义域上:奇+奇=奇,奇奇=偶,偶+偶=偶,偶偶=偶,奇偶=奇2. 单调性(1)定义:一般地,设函数y=f(x)的定义域为I , 如果对于定义域I内的某个区间D 内的任意两个自变量X1, X2,当X1<X2时,都有f(X1)<f(X2)( f(X1)>f(X2)),那么就说f (x)在区间D上是增函数(减函数);①函数的单调性是在定义域内的某个区间上的性质,是函数的局部性质;②必须是对于区间D内的任意两个自变量X1, X2;当X1 <X2时,总有f(x"<f(X2)(2 )如果函数y=f(x)在某个区间上是增函数或是减函数,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,区间 D 叫做y =f (x )的单调区间。
第38讲 导数、定积分 备注:【高三数学一轮复习必备精品共42讲 全部免费 欢迎下载】 一.【课标要求】 1.导数及其应用 (1)导数概念及其几何意义 ① 通过对大量实例的分析,经历由平均变化率过渡到瞬时变化率的过程,了解导数概念的实际背景,知道瞬时变化率就是导数,体会导数的思想及其内涵; ②通过函数图像直观地理解导数的几何意义 (2)导数的运算 ① 能根据导数定义求函数y=c,y=x,y=x2,y=x3,y=1/x,y=x 的导数; ② 能利用给出的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,能求简单的复合函数(仅限于形如f(ax+b))的导数; ③ 会使用导数公式表 (3)导数在研究函数中的应用 ① 结合实例,借助几何直观探索并了解函数的单调性与导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求不超过三次的多项式函数的单调区间; ② 结合函数的图像,了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求不超过三次的多项式函数的极大值、极小值,以及闭区间上不超过三次的多项式函数最大值、最小值;体会导数方法在研究函数性质中的一般性和有效性。 (4)生活中的优化问题举例 例如,使利润最大、用料最省、效率最高等优化问题,体会导数在解决实际问题中的作用 (5)定积分与微积分基本定理 ① 通过实例(如求曲边梯形的面积、变力做功等),从问题情境中了解定积分的实际背景;借助几何直观体会定积分的基本思想,初步了解定积分的概念; ② 通过实例(如变速运动物体在某段时间内的速度与路程的关系),直观了解微积分基本定理的含义
(6)数学文化 收集有关微积分创立的时代背景和有关人物的资料,并进行交流;体会微积分的建立在人类文化发展中的意义和价值。具体要求见本《标准》中"数学文化"的要求。 二.【命题走向】 导数是高中数学中重要的内容,是解决实际问题的强有力的数学工具,运用导数的有关知识,研究函数的性质:单调性、极值和最值是高考的热点问题。在高考中考察形式多种多样,以选择题、填空题等主观题目的形式考察基本概念、运算及导数的应用,也经常以解答题形式和其它数学知识结合起来,综合考察利用导数研究函数的单调性、极值、最值,估计2010年高考继续以上面的几种形式考察不会有大的变化: (1)考查形式为:选择题、填空题、解答题各种题型都会考察,选择题、填空题一般难度不大,属于高考题中的中低档题,解答题有一定难度,一般与函数及解析几何结合,属于高考的中低档题; (2)2010年高考可能涉及导数综合题,以导数为数学工具考察:导数的物理意义及几何意义,复合函数、数列、不等式等知识。 定积分是新课标教材新增的内容,主要包括定积分的概念、微积分基本定理、定积分的简单应用,由于定积分在实际问题中非常广泛,因而07年的高考预测会在这方面考察,预测2010年高考呈现以下几个特点: (1)新课标第1年考察,难度不会很大,注意基本概念、基本性质、基本公式的考察及简单的应用;高考中本讲的题目一般为选择题、填空题,考查定积分的基本概念及简单运算,属于中低档题; (2)定积分的应用主要是计算面积,诸如计算曲边梯形的面积、变速直线运动等实际问题要很好的转化为数学模型 三.【要点精讲】 1.导数的概念 函数y=f(x),如果自变量x在x0处有增量x,那么函数y相应地有增量y=f(x0+x)-f(x0),比
值xy叫做函数y=f(x)在x0到x0+x之间的平均变化率,即xy=xxfxxf)()(00。 如果当0x时,xy有极限,我们就说函数y=f(x)在点x0处可导,并把这个极限叫做f(x)在点x0处的导数,记作f’(x0)或y’|0xx。
即f(x0)=0limxxy=0limxxxfxxf)()(00。 说明: (1)函数f(x)在点x0处可导,是指0x时,xy有极限。如果xy不存在极限,就说函数在
点x0处不可导,或说无导数 (2)x是自变量x在x0处的改变量,0x时,而y是函数值的改变量,可以是零。 由导数的定义可知,求函数y=f(x)在点x0处的导数的步骤(可由学生来归纳): (1)求函数的增量y=f(x0+x)-f(x0);
(2)求平均变化率xy=xxfxxf)()(00; (3)取极限,得导数f’(x0)=xyx0lim。 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是曲线y=f(x)在点p(x0,f(x0)) 处的切线的斜
率。也就是说,曲线y=f(x)在点p(x0,f(x0))处的切线的斜率是f’(x0)。相应地,切线方程为y-y0=f/(x0)(x-x0)。 3.常见函数的导出公式. (1)0)(C(C为常数) (2)1)(nnxnx
(3)xxcos)(sin (4)xxsin)(cos 4.两个函数的和、差、积的求导法则 法则1:两个函数的和(或差)的导数,等于这两个函数的导数的和(或差),
即: (.)'''vuvu 法则2:两个函数的积的导数,等于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:.)('''uvvuuv
若C为常数,则'''''0)(CuCuCuuCCu.即常数与函数的积的导数等于常数乘以函数的导数: .)(''CuCu 法则3两个函数的商的导数,等于分子的导数与分母的积,减去分母的导数与分子的积,再除以分母
的平方:vu‘=2''vuvvu(v0)。
形如y=fx()的函数称为复合函数。复合函数求导步骤:分解——求导——回代。法则:y'|X= y'|U ·u'|X 5.导数的应用 (1)一般地,设函数)(xfy在某个区间可导,如果'f)(x0,则)(xf为增函数;如果'f0)(x,则)(xf为减函数;如果在某区间内恒有'f0)(x,则)(xf为常数; (2)曲线在极值点处切线的斜率为0,极值点处的导数为0;曲线在极大值点左侧切线的斜率为正,右侧为负;曲线在极小值点左侧切线的斜率为负,右侧为正;
(3)一般地,在区间[a,b]上连续的函数f)(x在[a,b]上必有最大值与最小值。①求函数ƒ)(x在(a,
b)内的极值; ②求函数ƒ)(x在区间端点的值ƒ(a)、ƒ(b); ③将函数ƒ )(x的各极值与ƒ(a)、ƒ(b)比较,其中最大的是最大值,其中最小的是最小值 6.定积分 (1)概念
设函数f(x)在区间[a,b]上连续,用分点a=x0
在每个小区间[xi-1,xi]上取任一点ξi(i=1,2,…n)作和式In=nif1=(ξi)△x(其中△x为小区间长度),把n→∞即△x→0时,和式In的极限叫做函数f(x)在区间[a,b]上的定积分,记作:badxxf)(,即badxxf)(
=ninf1lim(ξi)△x。 这里,a与b分别叫做积分下限与积分上限,区间[a,b]叫做积分区间,函数f(x)叫做被积函数,x叫做积分变量,f(x)dx叫做被积式
基本的积分公式:dx0=C;dxxm=111mxm+C(m∈Q, m≠-1);x1dx=lnx+C;dxe
x
=xe+C;dxax=aaxln+C;xdxcos=sinx+C;xdxsin=-cosx+C(表中C均为常数) (2)定积分的性质 ①babadxxfkdxxkf)()((k为常数);
②bababadxxgdxxfdxxgxf)()()()(; ③bacabcdxxfdxxfdxxf)()()((其中a<c<b)。 (3)定积分求曲边梯形面积 由三条直线x=a,x=b(a
边梯的面积badxxfS)(。
如果图形由曲线y1=f1(x),y2=f2(x)(不妨设f1(x)≥f2(x)≥0),及直线x=a,x=b(a曲边梯形DMNC
=babadxxfdxxf)()(21。 四.【典例解析】 题型1:导数的概念
例1.已知s=221gt,(1)计算t从3秒到3.1秒 、3.001秒 、 3.0001秒….各段内平均速度;(2)求t=3秒是瞬时速度 解析:(1)tt,1.031.3,1.3,3指时间改变量;
.3059.03211.321)3()1.3(22ggssss
指时间改变量
059.313059.0tsv。
其余各段时间内的平均速度,事先刻在光盘上,待学生回答完第一时间内的平均速度后,即用多媒体出示,让学生思考在各段时间内的平均速度的变化情况。
(2)从(1)可见某段时间内的平均速度ts随t变化而变化,t越小,ts越接近于一个定值,由
极限定义可知,这个值就是0t时,ts的极限,
V=0limxts=0limxtsts)3()3(0limxtgtg22321)3(21 =g210limx(6+)t=3g=29.4(米/秒)。 例2.求函数y=24x的导数。 解析:2222)()2(44)(4xxxxxxxxxy,