苏教版 导数的概念及运算
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高二数学导数的概念苏教版【本讲教育信息】一. 教学内容: 导数的概念二. 教学目的:1. 理解导数的概念,学会求函数在一点处的导数的方法.2. 掌握导数的几何意义。
理解导数与瞬时变化率的关系。
教学重点:导数的定义与求导数的方法.教学难点:导数概念的理解,通过曲线切线的斜率与瞬时速度引出导数的概念,三. 内容梳理: 1. 曲线的切线如图,设曲线c 是函数()y f x =的图象,点00(,)P x y 是曲线 c 上一点。
作割线PQ ,当点Q 沿着曲线c 无限地趋近于点P ,割线PQ 无限地趋近于某一极限位置PT 我们就把极限位置上的直线PT ,叫做曲线c 在点P 处的切线。
2.确定曲线c 在点00(,)P x y 处的切线斜率的方法:因为曲线c 是给定的,根据解析几何中直线的点斜式方程的知识,只要求出切线的斜率就够了。
设割线PQ 的倾斜角为β,切线PT 的倾斜角为α,既然割线PQ 的极限位置上的直线PT 是切线,所以割线PQ 斜率的极限就是切线PQ 的斜率tan α,即0x ∆→时,0()()f x x f x x +∆-∆=A yx∆→∆一个常数=tan α 3. 瞬时速度定义:运动物体经过某一时刻(某一位置)的速度,叫做瞬时速度.4. 确定物体在某一点A 处的瞬时速度的方法:从t 0到t 0+Δt ,这段时间是Δt . 时间Δt 足够短,就是Δt 无限趋近于0. 当Δt →0时,平均速度就越接近于瞬时速度。
瞬时速度00()()0s t t s t t v t+∆-∆→→∆时,。
5. 导数的定义:设函数)(x f y =在0x x =处附近有定义,当自变量在0x x =处有增量x ∆时,则函数()y f x =相应地有增量)()(00x f x x f y -∆+=∆,如果0→∆x 时,y ∆与x ∆的比x y ∆∆(也叫函数的平均变化率)有极限,即xy∆∆无限趋近于某个常数,我们把这个极限值叫做函数)(x f y =在0x x →处的导数,记作0/x x y=,即/000()()0()f x x f x x f x x+∆-∆→→∆当时,注意:(1)函数应在点0x 的附近有定义,否则导数不存在。
导数的概念【教学目标】1.理解导数的概念,学会求函数在一点处的导数的方法. 2.理解掌握开区间内的导数概念,会求一个函数的导数. 3.理解函数在一点处可导,则函数在这点连续. 【教学重点】导数的定义与求导数的方法.【教学难点】导数概念的理解,通过曲线切线的斜率与瞬时速度引出导数的概念,从导数的定义归纳出求导数的方法. 【内容分析】我们物理中学习直线运动的速度时,已经学习了物体的瞬时速度的有关知识,现在我们从数学的角度重新来认识一下瞬时速度. 【教学过程】 一、复习引入: 1.曲线的切线如图,设曲线c 是函数()y f x =的图象,点00(,)P x y 是曲线 c 上一点作割线PQ 当点Q 沿着曲线c 无限地趋近于点P ,割线PQ 无限地趋近于某一极限位置PT .我们就把极限位置上的直线PT ,叫做曲线c 在点P 处的切线.2.确定曲线c 在点00(,)P x y 处的切线斜率的方法:因为曲线c 是给定的,根据解析几何中直线的点斜是方程的知识,只要求出切线的斜率就够了.设割线PQ 的倾斜角为β,切线PT 的倾斜角为α,既然割线PQ 的极限位置上的直线PT 是切线,所以割线PQ 斜率的极限就是切线PQ 的斜率tan α,即tan α=0lim →∆x =∆∆x y0lim →∆x 0()()f x x f x x+∆-∆.3.瞬时速度定义:运动物体经过某一时刻(某一位置)的速度,叫做瞬时速度.4. 确定物体在某一点A 处的瞬时速度的方法:从t 0到t 0+Δt ,这段时间是Δt . 时间Δt 足够短,就是Δt 无限趋近于0. 当Δt →0时,平均速度就越接近于瞬时速度,用极限表示瞬时速度 瞬时速度tt s t t s v v t t ∆-∆+==→∆→∆)()(limlim 0000.二、讲解新课:1.导数的定义:设函数)(x f y =在0x x =处附近有定义,当自变量在0x x =处有增量x ∆时,则函数()y f x =相应地有增量)()(00x f x x f y -∆+=∆,如果0→∆x 时,y ∆与x ∆的比xy ∆∆(也叫函数的平均变化率)有极限即xy∆∆无限趋近于某个常数,我们把这个极限值叫做函数)(x f y =在0x x →处的导数,记作0/x x y =,即xx f x x f x f x ∆-∆+=→∆)()(lim)(0000/.注意:(1)函数应在点0x 的附近有定义,否则导数不存在.(2)在定义导数的极限式中,x ∆趋近于0可正、可负、但不为0,而y ∆可能为0. (3)xy∆∆是函数)(x f y =对自变量x 在x ∆范围内的平均变化率,它的几何意义是过曲线)(x f y =上点()(,00x f x )及点)(,(00x x f x x ∆+∆+)的割线斜率. (4)导数xx f x x f x f x ∆-∆+=→∆)()(lim)(0000/是函数)(x f y =在点0x 的处瞬时变化率,它反映的函数)(x f y =在点0x 处变化的快慢程度.它的几何意义是曲线)(x f y =上点()(,00x f x )处的切线的斜率.因此,如果)(x f y =在点0x 可导,则曲线)(x f y =在点()(,00x f x )处的切线方程为))(()(00/0x x x f x f y -=-.(5)导数是一个局部概念,它只与函数)(x f y =在0x 及其附近的函数值有关,与x ∆无关.(6)在定义式中,设x x x ∆+=0,则0x x x -=∆,当x ∆趋近于0时,x 趋近于0x ,因此,导数的定义式可写成0000/)()(lim )()(lim)(0x x x f x f x x f x x f x f x x ox --=∆-∆+=→→∆ (7)若极限xx f x x f x ∆-∆+→∆)()(lim000不存在,则称函数)(x f y =在点0x 处不可导.(8)若)(x f 在0x 可导,则曲线)(x f y =在点()(,00x f x )有切线存在反之不然,若曲线)(x f y =在点()(,00x f x )有切线,函数)(x f y =在0x 不一定可导,并且,若函数)(x f y =在0x 不可导,曲线在点()(,00x f x )也可能有切线. 2.导函数(导数):如果函数)(x f y =在开区间),(b a 内的每点处都有导数,此时对于每一个),(b a x ∈,都对应着一个确定的导数)(/x f ,从而构成了一个新的函数)(/x f , 称这个函数)(/x f 为函数)(x f y =在开区间内的导函数,简称导数,也可记作/y ,即)(/x f =/y =xx f x x f x y x x ∆-∆+=∆∆→∆→∆)()(lim lim00.函数)(x f y =在0x 处的导数0/x x y =就是函数)(x f y =在开区间),(b a )),((b a x ∈上导数)(/x f 在0x 处的函数值,即0/x x y ==)(0/x f .所以函数)(x f y =在0x 处的导数也记作)(0/x f注意:导数与导函数都称为导数,这要加以区分:求一个函数的导数,就是求导函数;求一个函数在给定点的导数,就是求导函数值.它们之间的关系是函数)(x f y =在点0x 处的导数就是导函数)(/x f 在点0x 的函数值.3.可导:如果函数)(x f y =在开区间),(b a 内每一点都有导数,则称函数)(x f y =在开区间),(b a 内可导.4.可导与连续的关系:如果函数y =f (x )在点x 0处可导,那么函数y =f (x )在点x 0处连续,反之不成立.函数具有连续性是函数具有可导性的必要条件,而不是充分条件.从f (x )在x 0处可导的定义可以知道,f (x )在x 0处有定义,考察 f (x )在x 0处是否有极限,并且是否等于f (x 0). 已知f ′(x 0)=xx f x x f x ∆-∆+→∆)()(lim000,令x =x 0+Δx ,当Δx →0时,x →x 0∴0lim →∆x f (x )=0lim →∆x f (x 0+Δx )=0lim →∆x [f (x 0+Δx )-f (x 0)+f (x 0)]=0lim →∆x [xx f x x f ∆-∆+)()(00·Δx +f (x 0)]=0lim →∆x xx f x x f ∆-∆+)()(00·0lim →∆x Δx +0lim →∆x f (x 0)=f ′(x 0)·0+f (x 0)=f (x 0) ∴f (x )在x 0处连续.连续未必可导可通过反例说明,如y =|x |=⎩⎨⎧<-≥0 0x x x x 在x 0=0处∵-→0lim x y =-→0lim x (-x )=0,+→0lim x y =+→0lim x x =0,∴0lim →x y =0,∴y =|x |在x =0处连续. 0lim→∆x x y∆∆==∆∆=∆-∆→∆→∆x x x x x x ||lim |0|||lim 00⎩⎨⎧<∆->∆010 1x x∴y =|x |在x 0=0处不可导.5. 求函数)(x f y =的导数的一般方法: (1)求函数的改变量)()(x f x x f y -∆+=∆. (2)求平均变化率xx f x x f x y ∆-∆+=∆∆)()(.(3)取极限,得导数/y =()f x '=xy x ∆∆→∆0lim .三、讲解范例:例1求y =x 2在点x =1处的导数.分析:根据求函数在一点处的导数的方法的三个步骤,先求Δy ,再求xy∆∆,最后求0lim→∆x xy ∆∆. 解:Δy =(1+Δx )2-12=2Δx +(Δx )2,xx x x y ∆∆+∆=∆∆2)(2=2+Δx ∴0lim→∆x x y∆∆=0lim →∆x (2+Δx )=2. ∴y ′|x =1=2. 注意:(Δx )2括号别忘了写. 例2已知y =x ,求y ′.分析:求函数在一点的导数,与求函数在一个区间上的导数,方法是一样的,也是三个步骤,只是把x 0换成x . 解:Δy =x x x -∆+,xxx x x y ∆-∆+=∆∆∴)(lim lim lim000x x x x x x x x x x x x y x x x +∆+∆-∆+=∆-∆+=∆∆→∆→∆→∆=xx x x x 211lim=+∆+→∆. 点评:求函数的导数也主要是求极限的值,所以极限是求函数的导数的基础,求极限的一些基本方法不能忘掉.例3 已知y =x 3-2x +1,求y ′,y ′|x =2.解:Δy =(x +Δx )3-2(x +Δx )+1-(x 3-2x +1)=x 3+3x 2Δx +3x (Δx )2+(Δx )3-2x -2Δx +1-x 3+2x -1=(Δx )3+3x (Δx )2+(3x 2-2)Δxx y ∆∆=(Δx )2+3x Δx +3x 2-2,∴y ′=0lim →∆x xy ∆∆=0lim →∆x [(Δx )2+3x Δx +3x 2-2]=3x 2-2.方法一:∵y ′=3x 2-2,∴y ′|x =2=3×22-2=10.方法二:Δy =(2+Δx )3-2(2+Δx )+1-(23-2·2+1)=(Δx )3+6(Δx )2+10Δxxy ∆∆=(Δx )2+6Δx +10,∴y ′|x =2=0lim →∆x x y ∆∆=0lim →∆x [(Δx )2+6Δx +10]=10.点评:如果题目中要求y ′,那么求y ′|x =2时用方法一简便.如果只要求y ′|x =2,用方法二比较简便. 四、课堂练习:1.求y =2x 2+4x 在点x =3处的导数.解:Δy =2(3+Δx )2+4(3+Δx )-(2×32+4×3)=2(Δx )2+16Δx ,xy∆∆=2Δx +16 ∴0lim→∆x x y∆∆=0lim →∆x (2Δx +16)=16,即y ′|x =3=16 2.已知y =4+x ,求y ′ 解:Δy =44+-+∆+x x x ,xx x x x y ∆+-+∆+=∆∆44∴0lim→∆x x y∆∆=44(lim 44lim 00+++∆+∆∆=∆+-+∆+→∆→∆x x x x x x x x x x x=421441lim+=+++∆+→∆x x x x x ,∴y ′=421+x . 五、小结 :这节课主要学习了导数的定义,以及求导数方法的三个步骤.f ′(x 0)=y ′|0x x = =0lim →∆x x y∆∆=xx f x x f x ∆-∆+→∆)()(lim 000 f ′(x )=y ′=0lim→∆x x y∆∆=xx f x x f x ∆-∆+→∆)()(lim 00三个步骤:①求函数的增量Δy ,②求平均变化率x y ∆∆,③取极限f ′(x 0)= 0lim →∆x xy∆∆,以及函数的连续性是函数的可导性的必要条件而不是充分条件.。
1.2导数的概念及其运算一、学习目标掌握导数的求导公式及运算法则。
能利用导数的几何意义求切线方程。
二、知识梳理1、基本初等函数的导数公式2、导数运算法则(1)/[()()]f x g x ±= ;(2)/[()()]f x g x = ; (3)/()[]()f xg x = [()0].g x ≠ 3.简单复合函数的导数:若(),y f u u ax b ==+,则x u x y y u '''=⋅,即x y '= .三、热身训练1. 1、求下列函数的导数:(1)3sin y x x =+ (2)222354y x x x =-+-(3)2(23)(32)y x x =+- (4)n xy x e =(5)tan y x = (6)ln xy x= 2.已知函数nm mxx f -=)(的导数为38)(x x f =',则=nm ________3.函数2)1)(1(+-=x x y 的导数为_____________4.若对任意x R ∈,3()4,(1)1f x x f '==-,则)(x f =_________ 5.已知2()2(2)f x x xf =+',则(2)f '=__________四、例题分析例1、 求下列函数的导数:(1)y=(2x 2-1)(3x+1) (2)x x y sin 2= (3)求2sin xy x=的导数;(4) ()ln 32y x =+ (5)y=sin(2)3x π+变式训练:设ln(1), 0()0, 010x x f x x x x⎧⎪+>⎪==⎨⎪⎪<⎩ 求()f x '.例2 已知曲线34313+=x y 。
(1)求曲线在点P (2,4)处的切线方程;(2)求曲线过点P (2,4)的切线方程; (3)求曲线斜率为4的切线方程。
例3.设函数()bf x ax x=-,曲线()y f x =在点(2(2))f ,处的切线方程为74120x y --=.(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0x =和直线y x =所围成的三角形面积为定值,并求此定值.五、巩固训练1.函数()()()y x a x b x c =---的导数是 。
苏教版数学导数知识点总结一、导数的定义导数的定义是微积分的基础,它描述了函数在某一点的变化率。
苏教版数学中,导数的定义如下:若函数y = f(x)在点x_0处可导,则函数在该点的导数为:f'(x_0) = lim_(Δx→0) [f(x_0 + Δx) - f(x_0)]/Δx其中Δx表示自变量x的增量,即x的变化量。
上式表示当Δx趋近于0时,函数在点x_0处的变化率。
二、导数的性质1. 导数存在的条件苏教版数学规定,函数在某一点可导的条件是函数在该点处存在左、右导数且左、右导数相等。
也就是说,函数在某一点可导的条件是函数在该点处存在唯一的切线。
2. 导数的唯一性苏教版数学中,规定函数在某一点处的导数是唯一的,即使函数有多个表达式或定义域,其在该点的导数仍然相同。
3. 导数与函数的关系苏教版数学中,规定函数在某一点可导,那么函数在该点具有连续性。
也就是说,导数与函数的连续性是相关的,导数在某一点存在则函数在该点连续。
三、导数的运算在苏教版数学中,导数的运算主要包括如下内容:1. 基本函数的导数:- 常数函数:常数函数y = C 的导数为0。
- 幂函数:幂函数y = x^n 的导数为n*x^(n-1)。
- 指数函数:指数函数y = a^x 的导数为a^x*ln(a)。
- 对数函数:对数函数y = ln(x) 的导数为1/x。
- 三角函数:三角函数的导数规则为:- sin(x) 的导数为cos(x)。
- cos(x) 的导数为-sin(x)。
- tan(x) 的导数为sec^2(x)。
- 反三角函数:反三角函数的导数规则为:- arcsin(x) 的导数为1/√(1-x^2)。
- arccos(x) 的导数为-1/√(1-x^2)。
- arctan(x) 的导数为1/(1+x^2)。
2. 复合函数的导数:苏教版数学中复合函数的导数使用链式法则,即若函数y = g(u) 可导且函数u = f(x) 可导,则复合函数y = g(f(x)) 的导数为:(g(f(x)))' = g'(f(x)) * f'(x)3. 参数方程的导数:苏教版数学中,设参数方程x = φ(t),y = ψ(t) 的参数方程曲线存在导数,则曲线的切线斜率为y/x 的导数:(dy/dt)/(dx/dt)四、导数在几何与物理问题中的应用在苏教版数学教材中,导数在几何和物理问题中的应用是微积分的重要部分,主要包括下述内容:1. 切线与法线问题:导数可以用来求解曲线的切线、法线方程以及切点坐标等几何问题。
要求层次 重难点导数及其应用导数概念及其几何意义导数的概念 A 了解导数概念的实际背景; 理解导数的几何意义.导数的几何意义C导数的运算根据导数定义求函数y c =,y x =,2y x =,3y x =,1y x=,y x =的导数 C能根据导数定义,求函数23y c y x y x y x ====,,,,1y y x x==,(c 为常数)的导数.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 +的复合函数)的导数. 导数的四则运算C 简单的复合函数(仅限于形如()f ax b +)的导数) B 导数公式表C 导数在研究函数中的应用利用导数研究函数的单调性(其中多项式函数不超过三次) C 了解函数单调性和导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次). 了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数一般不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不超过三次). 会利用导数解决某些实际问题.函数的极值、最值(其中多项式函数不超过三次)C利用导数解决某些实际问题 B板块一:导数的概念与几何意义知识内容1.函数的平均变化率:一般地,已知函数()y f x =,0x ,1x 是其定义域内不同的两点,记10x x x ∆=-, 10y y y ∆=-10()()f x f x =-00()()f x x f x =+∆-,则当0x ∆≠时,商00()()f x x f x yx x+∆-∆=∆∆称作函数()y f x =在区间00[,]x x x +∆(或00[,]x x x +∆)的平均变化率.注:这里x ∆,y ∆可为正值,也可为负值.但0x ∆≠,y ∆可以为0.高考要求例题精讲导数的概念与应用2.函数的瞬时变化率、函数的导数:设函数()y f x =在0x 附近有定义,当自变量在0x x =附近改变量为x ∆时,函数值相应的改变00()()y f x x f x ∆=+∆-.如果当x ∆趋近于0时,平均变化率00()()f x x f x y x x+∆-∆=∆∆趋近于一个常数l (也就是说平均变化率与某个常数l 的差的绝对值越来越小,可以小于任意小的正数),那么常数l 称为函数()f x 在点0x 的瞬时变化率.“当x ∆趋近于零时,00()()f x x f x x+∆-∆趋近于常数l ”可以用符号“→”记作:“当0x ∆→时,00()()f x x f x l x +∆-→∆”,或记作“000()()lim x f x x f x l x∆→+∆-=∆”,符号“→”读作“趋近于”. 函数在0x 的瞬时变化率,通常称为()f x 在0x x =处的导数,并记作0()f x '. 这时又称()f x 在0x x =处是可导的.于是上述变化过程,可以记作“当0x ∆→时,000()()()f x x f x f x x +∆-'→∆”或“0000()()lim ()x f x x f x f x x∆→+∆-'=∆”.3.可导与导函数:如果()f x 在开区间(,)a b 内每一点都是可导的,则称()f x 在区间(,)a b 可导.这样,对开区间(,)a b 内每个值x ,都对应一个确定的导数()f x '.于是,在区间(,)a b 内,()f x '构成一个新的函数,我们把这个函数称为函数()y f x =的导函数.记为()f x '或y '(或x y ').导函数通常简称为导数.如果不特别指明求某一点的导数,那么求导数指的就是求导函数.4.导数的几何意义:设函数()y f x =的图象如图所示.AB 为过点00(,())A x f x 与00(,())B x x f x x +∆+∆的一条割线.由此割线的斜率是00()()f x x f x y x x+∆-∆=∆∆,可知曲线割线的斜率就是函数的平均变化率.当点B 沿曲线趋近于点A 时,割线AB 绕点A 转动,它的最终位置为直线AD ,这条直线AD 叫做此曲线过点A 的切线,即000()()lim x f x x f x x∆→+∆-=∆切线AD 的斜率. 由导数意义可知,曲线()y f x =过点00(,())x f x 的切线的斜率等于0()f x '.典例分析: 极限与导数【题1】 设()f x 在0x 可导,则()()0003limx f x x f x x x∆→+∆--∆∆等于( )A .()02f x 'B .()0f x 'C .()03f x 'D .()04f x '【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择 【关键词】无【解析】 ()()0003lim x f x x f x x x ∆→+∆--∆∆()()00000()()3limx f x x f x f x f x x x∆→+∆-+--∆∆= ()()000000()()3=lim lim 33x x f x x f x f x f x x x x∆→∆→+∆---∆+⋅∆∆ ()()000000()3()=lim 3lim3x x f x x f x f x x f x x x∆→∆→+∆--∆-+⋅∆-∆000()3()4()f x f x f x '''=+=.【答案】D【题2】 设(3)4f '=,则0(3)(3)lim2h f h f h →--=( )A .1-B .2-C .3-D .1【考点】极限与导数 【难度】1星【题型】选择【关键词】无【解析】 00(3)(3)(3)(3)11limlim (3)2222h h f h f f h f f h h →→----⎛⎫'=⋅-=-=- ⎪-⎝⎭. 【答案】B【题3】 如图,在半径为r 的圆内作内接正六边形,再作正六边形的内切圆,又在此内切圆内作内接正六边形,如此无限继续下去.设n S 为前n 个圆的面积之和,则lim n n S →∞=( )r OA .22πrB .28π3r C .24πr D .26πr【考点】极限与导数 【难度】3星 【题型】选择 【关键词】2010,湖北,高考7【解析】 设第n 个圆的面积为n a ,则21πa r =,134n n a a -=,于是23π14314n n r S ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=-,从而2lim 4πnn S r →∞= 【答案】C【题4】 如图,函数()f x 的图象是折线段ABC ,其中A B C ,,的坐标分别为(04)(20)(64),,,,,,则((0))f f = ;函数()f x 在1x =处的导数(1)f '= .【考点】极限与导数【难度】1星【题型】填空【关键词】2008,北京,高考【解析】 ((0))(4)2f f f ==;04(1)220f -'==--. 【答案】22-,【题5】 若函数2()f x x=,则当1x =-时,函数的瞬时变化率为( ) A .1 B .1- C .2 D .2-【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择 【关键词】无【解析】 22(1)(1)(2)11xf x f x x ∆-+∆--=--=-+∆∆-, 00(1)(1)2lim lim 21x x f x f x x ∆→∆→-+∆--==-∆∆-. 【答案】D【题6】 已知物体的运动方程是23s t t=+,则物体在时刻4t =时的速度v =____,加速度a = .【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空 【关键词】无【解析】 232v s t t '==-,362a v t '==+,4t =时,312581616v =-=,66726432a =+=. 【答案】12567,1632.【题7】 一质点做直线运动,由始点起经过t s 后的距离为43214164s t t t =-+,则速度为零的时刻是( )A .4s 末B .8s 末C .0s 与8s 末D .0s ,4s ,8s 末【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择 【关键词】无 【解析】 321232v s t t t '==-+,令0v =得0t =,4或8. 【答案】D导数的几何意义【题8】 已知曲线1y x x =+上一点522A ⎛⎫⎪⎝⎭,,用斜率定义求: ⑴ 过点A 的切线的斜率;⑵ 过点A 的切线方程.【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答 【关键词】【解析】 分析:求曲线在A 处的斜率A k ,即求0(2)(2)lim x f x f x ∆→+∆-∆,其中1()f x x x=+.⑴ 记1()f x x x=+,(2)(2)y f x f ∆=+∆-1122222(2)x x x x x -∆⎛⎫=+∆+-+=+∆ ⎪+∆+∆⎝⎭, 00(1)lim lim 2(2)x x y x x f x x x x ∆→∆→⎡⎤∆-∆∆'==+⎢⎥∆∆+∆∆⎣⎦013lim 12(2)4x x ∆→⎡⎤-=+=⎢⎥+∆⎣⎦;⑵ 切线方程为53(2)24y x -=-,即3440x y -+=.注:也可先求1y x x=+的导函数,200()()11limlim 11(0)()x x f x x f x y x x x x x x ∆→∆→⎛⎫+∆--'==+=-≠ ⎪∆+∆⎝⎭, 再计算13(2)144y '=-=.【答案】⑴34,⑵3440x y -+=【题9】 函数()f x 的图象如图所示,下列数值排序正确的是( )A .0(2)(3)(3)(2)f f f f ''<<<-B .0(3)(3)(2)(2)f f f f ''<<-<C .0(3)(2)(3)(2)f f f f ''<<<-D .0(3)(2)(2)(3)f f f f ''<-<<【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】 【解析】 设23x x ==,时曲线上的点为A ,B ,点A 处的切线为AT ,点B 处的切线为BQ ,∵(3)(2)f f -(3)(2)32AB f f k -==-,∵(3)BQ f k '=,(2)AT f k '=,如图所示,切线BQ 的倾斜角小于直线AB 的倾斜角小于切线AT 的倾斜角BQ AB AT k k k <<. 【答案】B【题10】 曲线321y x x =+-在点(11)P --,处的切线方程是( )A .1y x =-B .2y x =-C .y x =D .1y x =+ 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】【解析】 232y x x '=+,(1)1y '-=,P 在曲线上,故切线方程为11y x y x +=+⇒=. 【答案】C【题11】 若曲线21y x =-与31y x =-在0x x =处的切线互相垂直,则0x 等于( )AB. C .23 D .23或0【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】 【解析】 曲线21y x =-在0x x =处的切线斜率为00()2y x x '=;曲线31y x =-在0x x =处的切线的斜率为200()3y x x '=-,由题意有:2002(3)1x x ⋅-=-,解得0x =. 【答案】A【题12】 设P 为曲线C :223y x x =++上的点,且曲线C 在点P 处切线倾斜角的取值范围为04π⎡⎤⎢⎥⎣⎦,,则点P 横坐标的取值范围为( )A .112⎡⎤--⎢⎥⎣⎦,B .[]10-,C .[]01,D .112⎡⎤⎢⎥⎣⎦,【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】2008,辽宁,高考【解析】 设00()P x y ,,22y x '=+,点P 处的切线的斜率的取值范围为πtan 0tan [01]4⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,,, 故00221x +≤≤,解得0112x --≤≤.【答案】A【题13】 已知点P 在曲线4e 1x y =+上,α为曲线在点P 处的切线的倾斜角,则α的取值范围是( ) A .π04⎡⎫⎪⎢⎣⎭, B .ππ42⎡⎫⎪⎢⎣⎭, C .π3π24⎛⎤ ⎥⎝⎦, D .3ππ4⎡⎫⎪⎢⎣⎭,【考点】导数的几何意义 【难度】3星 【题型】选择 【关键词】2010,辽宁,高考10【解析】 2441(1)2x x x x e y e e e--'==+++,124x x e e ++≥,故[1,0)y '∈-,从而tan [1,0)α∈-,3ππ4α⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭, 【答案】D【题14】 若存在过点(10),的直线与曲线3y x =和21594y ax x =+-都相切,则a 等于( )A .1-或2564-B .1-或214C .74-或2564-D .74-或7【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】2009,江西,高考【解析】 设过(10),的直线与3y x =相切于点300()x x ,,所以切线方程为320003()y x x x x -=-,即230032y x x x =-,又(10),在切线上,则00x =或032x =,当00x =时,由0y =与21594y ax x =+-相切可得2564a =-,当032x =时,由272744y x =-与21594y ax x =+-相切可得1a =-.【答案】A【题15】 ⑴曲线32242y x x x =--+在点(13)-,处的切线方程是____.⑵曲线32242y x x x =--+过点(13)-,的切线方程是_________. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空 【关键词】 【解析】 ⑴2()344y x x x '=--,(1)5y '=-,故所求的切线方程为35(1)y x +=--.⑵点(13)-,在曲线上,若切点为(13)-,,则切线方程为520x y +-=;若切点不是(13)-,,设切点为00()x y ,,则有2000033441y x x x +=---,又320000242y x x x =--+,解得01x =或012x =. 当012x =时,斜率为21121344224⎛⎫⨯-⨯-=- ⎪⎝⎭,故直线方程为21490x y +-=.故过点(13)-,的切线方程为520x y +-=或21490x y +-=.注意过一点的切线与在一点的切线的区别.【答案】⑴520x y +-=;⑵520x y +-=或21490x y +-=.【题16】 已知函数()f x 在R 上满足()()22288f x f x x x =--+-,则曲线()y f x =在点()()11f ,处的切线方程是( )A .21y x =-B .y x =C .32y x =-D .23y x =-+【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】2009,安徽,高考 【解析】 由()()22288f x f x x x =--+-,得2(2)2()(2)8(2)8f x f x x x -=--+--,即22()(2)44f x f x x x --=+-,∴2()f x x =,()2f x x '=,∴切线方程为12(1)y x -=-,即210x y --=,选A .【答案】A【题17】 设函数1()()f x ax a b x b=+∈+Z ,,曲线()y f x =在点(2(2))f ,处的切线方程为3y =. ⑴求()y f x =的解析式;⑵证明:曲线()y f x =的图像是一个中心对称图形,并求其对称中心;⑶证明:曲线()y f x =上任一点的切线与直线1x =和直线y x =所围三角形的面积为定值,并求出此定值.【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答 【关键词】2008,海南宁夏,高考【解析】 ⑴21()()f x a x b '=-+,由题设知(2)0(2)3f f '=⎧⎨=⎩, 于是2123210(2)a b a b ⎧+=⎪+⎪⎨⎪-=⎪+⎩,解得11a b =⎧⎨=-⎩或9483a b ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩.因a b ∈Z ,,故1()1f x x x =+-. ⑵证明:已知函数1y x =,21y x=都是奇函数.所以函数1()g x x x =+也是奇函数,其图象是以原点为中心的中心对称图形.而1()111f x x x =-++-.可知,函数()g x 的图象按向量(11)=,a 平移,即得到函数()f x 的图象,故函数()f x 的图象是以点(11),为中心的中心对称图形.(可以直接验证:若(,)x y 在()y f x =的图象上,则(2,2)x y --也在函数()y f x =的图象上)⑶证明:在曲线上任取一点00011x x x ⎛⎫+ ⎪-⎝⎭,. 由0201()1(1)f x x '=--知,过此点的切线方程为2000200111()1(1)x x y x x x x ⎡⎤-+-=--⎢⎥--⎣⎦. 令1x =得0011x y x +=-,切线与直线1x =交点为00111x x ⎛⎫+ ⎪-⎝⎭,. 令y x =得021y x =-,切线与直线y x =交点为00(2121)x x --,.直线1x =与直线y x =的交点为(11),. 从而所围三角形的面积为00000111212112222121x x x x x +---=-=--.所以,所围三角形的面积为定值2.【答案】⑴1()1f x x x =+-;⑵(11),;⑶2【题18】 已知曲线1C :2y x =与2C :2(2)y x =--,直线l 与12C C ,都相切,求直线l 的方程. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答 【关键词】 【解析】 分别对两条曲线的方程求导得:2y x '=与2(2)y x '=--,设直线l 与曲线1C 相切于点200()x x ,,则直线l 的方程为20002()y x x x x -=-,令02(2)2x x --=解得02x x =-,代入直线l 的方程得20043y x x =-,故直线l 与曲线2C 交于点2000(243)x x x --,,由此点在曲线2C 上得2200043(22)x x x -=---, 解得00x =或02x =,于是直线l 的方程为0y =或44y x =-.【答案】0y =或44y x =-.板块二:导数的运算知识内容1注:ln e a =.注意()x x e e '=.2.导数的四则运算法则:⑴函数和(或差)的求导法则:设()f x ,()g x 是可导的,则(()())()()f x g x f x g x '''±=±,即,两个函数的和(或差)的导数,等于这两个函数的导数和(或差). ⑵函数积的求导法则:设()f x ,()g x 是可导的,则[()()]()()()()f x g x f x g x f x g x '''=+,即,两个函数的积的导数,等于第一个函数的导数乘上第二个函数,加上第一个函数的乘上第二个函数的导数.由上述法则即可以得出[()]()Cf x Cf x ''=,即,常数与函数之积的导数,等于常数乘以函数的导数. ⑶函数的商的求导法则:设()f x ,()g x 是可导的,()0g x ≠,则2()()()()()()()f x g x f x f x g x g x g x '''⎡⎤-=⎢⎥⎣⎦. 特别是当()1f x ≡时,有21()()()g x g x g x ''⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦.典例分析:【题1】 已知函数()ln f x x =,则()ef e '的值等于( )A .1B .eC .1eD .2e【考点】导数的运算 【难度】1星 【题型】选择【关键词】【解析】 1()f x x '=,()1eef e e'==.【答案】A【题2】 已知函数()f x 在1x =处的导数为3,则()f x 的解析式可能为( )A .3(1)3(1)x x -+-B .22(1)x -C .2(1)x -D .1x -【考点】导数的运算 【难度】1星 【题型】选择【关键词】 【解析】 【答案】A【题3】 已知函数2()f x ax c =+,且(1)2f '=,则a 的值为( ) A .1 BC .1-D .0【考点】导数的运算 【难度】1星 【题型】选择 【关键词】【解析】 ()2f x ax '=,于是221a a =⇒=.【答案】A【题4】 已知函数()(1)(2)(3)(100)f x x x x x =----,则(1)f '=( )A .99!-B .100!-C .98!-D .0【考点】导数的运算 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】 【解析】 设()(2)(3)(4)(100)g x x x x x =----,则()(1)()f x x g x =-,且()g x 可导,有()()(1)()f x g x x g x ''=+-,令1x =得,99(1)(1)0(0)(1)(1)99!99!f g g g ''=+⨯==-=-.【题5】 已知函数2()(1)f x x x =-,若00()f x x '=,则0x =_______.【考点】导数的运算 【难度】1星 【题型】填空【关键词】 【解析】 2()32f x x x '=-,从而20032x x x -=⇒00x =或01x =. 【答案】0或1【题6】 已知函数xe y x=在0x x =处的导数值与函数值互为相反数,求0x 的值.【考点】导数的运算 【难度】1星 【题型】解答【关键词】【解析】 由于x e y x =,所以000()x e f x x =,又2(1)x e x y x ⋅-'=,00020(1)()x e x f x x -'∴=依题意得00()()0f x f x '+=,即000200(1)0x x e x e x x -+=,0210x ∴-=,得012x =. 【答案】12【题7】 设()ln x f x a e b x =⋅+,且1(1),(1)f e f e ''=-=,求实数,a b 的值. 【考点】导数的运算 【难度】1星【题型】解答【关键词】【解析】 ()x b f x ae x '=+,(1)f ae b e '=+=,1(1)a f b e e'-=-=,解得1,0a b ==. 【答案】1,0a b ==.板块三:导数的应用知识内容1.利用导数判断函数的单调性的方法:如果函数()y f x =在x 的某个开区间内,总有()0f x '>,则()f x 在这个区间上是增函数;如果函数()y f x =在x 的某个开区间内,总有()0f x '<,则()f x 在这个区间上是减函数. 2.利用导数研究函数的极值:已知函数()y f x =,设0x 是定义域内任一点,如果对0x 附近的所有点x ,都有0()()f x f x <,则称函数()f x 在点0x 处取极大值,记作0()y f x =极大.并把0x 称为函数()f x 的一个极大值点. 如果在0x 附近都有0()()f x f x >,则称函数()f x 在点0x 处取极小值,记作0()y f x =极小.并把0x 称为函数()f x 的一个极小值点.极大值与极小值统称为极值.极大值点与极小值点统称为极值点. 3.求函数()y f x =的极值的方法: 第1步 求导数()f x ';第2步 求方程()0f x '=的所有实数根;第3步 考察在每个根0x 附近,从左到右,导函数()f x '的符号如何变化.如果()f x '的符号由正变负,则0()f x 是极大值;如果由负变正,则0()f x 是极小值.如果在()0f x '=的根0x x =的左右侧,()f x '的符号不变,则0()f x 不是极值.4.函数()f x 的最大(小)值是函数在指定区间的最大(小)的值. 求函数最大(小)值的方法:第1步 求()f x 在指定区间内所有使()0f x '=的点;第2步 计算函数()f x 在区间内使()0f x '=的所有点和区间端点的函数值,其中最大的为最大值,最小的为最小值.典例分析:原函数与导函数的图象【题1】 若函数2()f x x bx c =++的图象的顶点在第四象限,则函数()f x '的图象可能为( )D.C.B.A.【考点】原函数与导函数的图象 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 函数()f x 的顶点为2424b c b ⎛⎫-- ⎪⎝⎭,,故有204b b c <<,,()2f x x b '=+,斜率为正,排除B ,D ;纵截距为负,排除C .(即图象不过第四象限)【答案】A【题2】 设()f x '是函数()f x 的导函数,()y f x '=的图象如下图所示,则()y f x =的图象可能是( )A.【考点】原函数与导函数的图象 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】 【解析】 由导函数的图象知()y f x =在(0)-∞,与(2)+∞,上单调递增,在(02),上单调递减. 【答案】B【题3】 已知函数()y xf x '=的图象如右图所示(其中()f x '是函数()f x 的导函数),下面四个图象中()y f x =的图象大致是( )D.C.B.A.【考点】原函数与导函数的图象【难度】2星【题型】选择【关键词】2005,江西,高考【解析】由图象知,(1)(1)0f f''=-=,结合图象知1x=±是函数()f x的极值点,又因为在(10)-,上,()0f x'<,在(01),上,()0f x'<,因此在(11)-,上,()f x单调递减,故选C.要注意,若00()P x y,是函数()y f x=的极值点,则有()0f x'=,但是若()0f x'=,则是00()P x y,不一定是函数()y f x=极值点,所以要判断一个点是否为极值点,还要检验点P的两侧的单调性是否不同.【答案】C【题4】设()f x'是函数()f x的导函数,将()y f x=和()y f x'=的图象画在同一个直角坐标系中,不可能正确的是()【考点】原函数与导函数的图象【难度】2星【题型】选择【关键词】2007,浙江,高考【解析】选项A中的直线为导函数图象;B中递减的曲线为导函数图象;C中上面的曲线为导函数图象,都没有矛盾.D中不论哪条曲线是导函数的图象,原函数都为单调的函数,故不可能.【答案】D函数的单调性【题5】函数214y xx=+的单调增区间为()A.(0)+∞,B.12⎛⎫+∞⎪⎝⎭,C.(1)-∞-,D.12⎛⎫-∞-⎪⎝⎭,【考点】函数的单调性【难度】2星【题型】选择【关键词】【解析】令2221(21)(421)80x x xy xx x-++'=-=>,得12x>.【答案】B【题6】三次函数3()1y f x ax==-在()-∞+∞,内是减函数,则()A.1a=B.2a=C.0a≤D.0a<【考点】函数的单调性 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】【解析】 23y ax '=,要()f x 在R 上为减函数,当且仅当0a <. 【答案】D【题7】 若21()ln(2)2f x x b x =-++在(1)-+∞,上是减函数,则b 的取值范围是( )A .[1)-+∞,B .(1)-+∞,C .(1]-∞-,D .(1)-∞-,【考点】函数的单调性 【难度】2星 【题型】选择【关键词】2008,湖北,高考,题7【解析】 22()22b x x bf x x x x --+'=-+=++,当1x >-时,有()0f x ≤,又此时20x +>, 故220x x b --+≤,故222(1)1b x x x +=+-≤对一切(1)x ∈-+∞,成立,故1b -≤.【答案】C【题8】 若函数()221xf x x =-+,则()f x ( ) A .在()-∞+∞,单调增加 B .在()-∞+∞,单调减少C .在(11)-,单调减少,在(1)-∞-,与(1)+∞,上单调增加D .在(11)-,单调增加,在(1)-∞-,与(1)+∞,上单调减少【考点】函数的单调性 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】【解析】 222222(1)222(1)(1)()(1)(1)x x x x x f x x x +-⋅+-'=-=++. 【答案】C【题9】 已知函数321()53f x x x ax =++-,若()f x 在[1)+∞,上是单调增函数,则a 的取值范围是 .【考点】函数的单调性 【难度】2星 【题型】填空 【关键词】【解析】 函数在[1)+∞,上是单调增函数[){}1()0x f x '⇔+∞⊆,≥ ()*, 2()244f x x x a a '=++∆=-,,分类讨论:①当0∆≤,即440a -≤,即1a ≥时,()*条件成立;②当011130(1)0a a f ∆>⎧<⎧⎪-<⇔⎨⎨+⎩⎪'⎩≥≥,即31a -<≤时,()*条件成立;综上,当3a -≥时,()*条件成立,3a -≥为所求.【答案】[3)-+∞,【题10】 )(x f 是定义在(0,)+∞上的非负可导函数,且满足()()0xf x f x '+≤,对任意正数,a b ,若a b <,则必有( )A .()()af a bf b ≤B .()()bf b af a ≤C .()()af b bf a ≤D .()()bf a af b ≤【考点】函数的单调性 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】 【解析】 (())()()0xf x xf x f x ''=+≤,故函数()xf x 在区间(,)a b 上是非增函数,有()()af a bf b ≥【答案】B【题11】 已知函数32()(1)(2)f x x a x a a x b =+--++()a b ∈R ,.若函数()f x 在区间(11)-,上不单调...,求a 的取值范围. 【考点】函数的单调性【难度】2星 【题型】解答【关键词】2009,浙江,高考【解析】 由()0f x '=,得1x a =,223a x +=-. 函数()f x 在区间(11)-,不单调,等价于()0f x '=在区间(11)-,上有实数解,且无重根.即1123a a a -<<⎧⎪+⎨-⎪⎩≠或211323a a a +⎧-<-<⎪⎪⎨+⎪-⎪⎩≠,解得1112a a -<<⎧⎪⎨-⎪⎩≠或5112a a -<<⎧⎪⎨-⎪⎩≠.所以a 的取值范围是115122⎛⎫⎛⎫--- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,,.【答案】115122⎛⎫⎛⎫--- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,,【题12】 已知函数()ln xf x x=. ⑴判断函数()f x 的单调性;⑵若()1y xf x x=+的图像总在直线y a =的上方,求实数a 的取值范围; ⑶若函数()f x 与()1263m g x x x =-+的图像有公共点,且在公共点处的切线相同,求实数m 的值.【考点】函数的单调性 【难度】3星 【题型】解答 【关键词】2010,宣武,二模,理,题19【解析】 ⑴可得21ln ()xf x x-'=. 当0x e <<时,()0f x '>,()f x 为增函数;当x e >时,()0f x '<,()f x 为减函数.⑵依题意,转化为不等式1ln a x x<+对于0x >恒成立.令1()ln g x x x=+,则21111()1g x x x x x ⎛⎫'=-=- ⎪⎝⎭.当1x >时,因为11()10g x x x ⎛⎫'=-> ⎪⎝⎭,()g x 是()1.+∞上的增函数,当()0,1x ∈时,()0g x '<,()g x 是()0,1上的减函数, 所以 ()g x 的最小值是(1)1g =, 从而a 的取值范围是(),1-∞.⑶转化为212ln 63x x x m =+-,ln y x =与21263y x x m =+-在公共点()00,x y 处的切线相同由题意知20000012ln 6311233x x x m x x ⎧=+-⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩,∴解得:01x =,或03x =-(舍去),代入第一式,即有56m =.【答案】⑴()f x 的单调增区间为(0,)e ,单调减区间为(,)e +∞;⑵(),1a ∈-∞;⑶56m =.【题13】 设a ∈R ,函数()()()()2121ln 1f x x a x =--+-+.⑴若函数()f x 在点()()00f ,处的切线方程为41y x =-,求a 的值; ⑵当1a <时,讨论函数()f x 的单调性.【考点】函数的单调性 【难度】2星 【题型】解答【关键词】2009,西城,一模,题18【解析】 ⑴函数()f x 的定义域为()1-+∞,,()22221a f x x x -'=-+++2221x ax -+=+.因为()04f '=,所以2a =. ⑵当0a <时,因为10x +>,2220x a -+<,所以()0f x '<,故()f x 在()1-+∞,上是减函数;当0a =时,当()10x ∈-,时,()2201x f x x -'=<+,故()f x 在()10-,上是减函数,当()0x ∈+∞,时,()2201x f x x -'=<+,故()f x 在()0+∞,上是减函数,因为函数()f x 在()1-+∞,上连续,所以()f x 在()1-+∞,上是减函数;当01a <<时,由()22201x af x x -+'==+,得x =x =x 变化时,()f x ',()f x 的变化如情况下表:所以()f x 在1-,上为减函数、在+∞上为减函数;()f x 在上为增函数.综上,当0a ≤时,()f x 在()1-+∞,上是减函数;当01a <<时,()f x 在(1-,上为减函数、在)+∞上为减函数;()f x 在(上为增函数.【答案】⑴2a =;⑵当0a ≤时,()f x 在()1-+∞,上是减函数;当01a <<时,()f x 在(1-,上为减函数、在)+∞上为减函数;()f x 在(上为增函数.函数的极值【题14】 函数32()39f x x ax x =++-,已知()f x 在3x =-时取得极值,则a =( ) A .2 B .3 C .4 D .5 【考点】函数的极值 【难度】2星【题型】填空【关键词】2005,全国,高考【解析】 2()323f x x ax '=++,又()f x 在3x =-取得极值,∴(3)0f '-=,即23(3)6305a a ⨯--+=⇒=.【答案】D【题15】 设a ∈R ,若函数x y e ax x =+∈R ,有大于零的极值点,则( ) A .1a <- B .10a -<< C .10a e -<< D .ea 1-<【考点】函数的极值 【难度】2星 【题型】填空 【关键词】2008,广东,高考,题9【解析】 x y e a '=+,由题意知0y '=有正根,故0a <,且ln()01a a ->⇒<-.【答案】A【题16】 函数3()4f x ax bx =++在12x =-有极大值283,在22x =有极小值是43-,则a = ;b = .【考点】函数的极值 【难度】2星 【题型】填空 【关键词】【解析】 2()3f x ax b '=+,(2)(2)120f f a b ''-==+=,又28(2)8243f a b -=--+=,4(2)8243f a b =++=-.解得13a =,4b =-. 【答案】13a =,4b =-.【题17】 求函数22()(0100)1a b f x x a b x x=+<<>>-,,的单调区间与极小值.【考点】函数的极值 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 2222222222(1)()(1)(1)a b b x a x f x x x x x --'=-+=--22()[()](1)a a b x b a x a a b x x ⎛⎫+--+ ⎪+⎝⎭=-. 当0x =时,()0b a x a a -+=>;当1x =时,()0b a x a b -+=>,∴01x <<时,恒有()0b a x a -+>,令()0f x '=,解得ax a b=+(01)∈,.当0a x a b <<+时,()0f x '<,当1ax a b<<+时,()0f x '>.∴函数()f x 在0a a b ⎛⎫ ⎪+⎝⎭,上单调递减,在1a a b ⎛⎫⎪+⎝⎭,上单调递增,故()f x 在a x a b =+处取得极小值为2()a f a b a b ⎛⎫=+ ⎪+⎝⎭.【答案】()f x 在0a a b ⎛⎫ ⎪+⎝⎭,上单调递减,在1a a b ⎛⎫⎪+⎝⎭,上单调递增; 极小值为2()a f a b a b ⎛⎫=+ ⎪+⎝⎭.【题18】 已知函数()()2223x f x x ax a a e =+-+(x ∈R ),其中a ∈R .⑴当0a =时,求曲线()y f x =在点()()11f ,处的切线的斜率;⑵当23a ≠时,求函数()f x 的单调区间与极值. 【考点】函数的极值 【难度】2星 【题型】解答 【关键词】【解析】 ⑴ 当0a =时,()2x f x x e =,()()22x f x x x e '=+,故()13f e '=.所以曲线()y f x =在点()()11f ,处的切线的斜率为3e .⑵ ()()22224xf x x a x a a e '⎡⎤=++-+⋅⎣⎦.令()0f x '=,解得2x a =-,或2x a =-.由23a ≠知,22a a -≠-. 以下分两种情况讨论.① 若23a >,则22a a -<-.当x 变化时,()'f x ,()f x 的变化情况如下表:所以()f x 在()2a -∞-,,()2a -+∞,内是增函数,在()22a a --,内是减函数函数()f x 在2x a =-处取得极大值()2f a -,且()223a f a ae --=.函数()f x 在2x a =-处取得极小值()2f a -,且()()2243a f a a a --=-. ② 若2a >,则22a a ->-,当x 变化时,()f x ',()f x 的变化情况如下表:所以()f x 在()2a -∞-,,()2a -+∞,内是增函数,在()22a a --,内是减函数. 函数()f x 在2x a =-处取得极大值()2f a -,且()()2243a f a a e --=-. 函数()f x 在2x a =-处取得极小值()2f a -,且()223a f a ae --=.【答案】⑴3e ;⑵见解析.【题19】 已知函数()6ln (0)f x x x =>和2()8g x ax x =+(a 为常数)的图象在3x =处有平行切线.⑴求a 的值;⑵求函数()()()F x f x g x =-的极大值和极小值.【考点】函数的极值 【难度】2星 【题型】解答 【关键词】【解析】 ⑴ 6()f x x'=,()28g x ax '=+,根据题意,得(3)(3)f g ''=,解得1a =-.⑵ 2()()()6ln 8F x f x g x x x x =-=+-,令6()280F x x x'=+-=,得13x =,∵01x <<时,()0F x '>,()F x 单调递增;13x <<时,()0F x '<,()F x 单调递减;3x >时,()0F x '>,()F x 单调递增.∴()F x 的极大值为(1)7F =-,()F x 的极小值为(3)6ln315F =-.【答案】⑴1a =-;⑵()F x 的极大值为(1)7F =-,()F x 的极小值为(3)6ln315F =-.【题20】 设()323()1312f x x a x ax =-+++. ⑴若函数()f x 在区间()1,4内单调递减,求a 的取值范围;⑵若函数()f x 在x a =处取得极小值是1,求a 的值,并说明在区间()1,4内函数()f x 的单调性.【考点】函数的极值 【难度】2星【题型】解答【关键词】2010,丰台,一模,题18【解析】 ()()()()2331331f x x a x a x x a '=--+=--⑴∵函数()f x 在区间()1,4内单调递减, ∵(4)0f '≤,∴[)4,a ∈+∞.⑵∵函数()f x 在x a =处有极值是1,∴()1f a =.即()3223231313111222a a a a a a -+++=++=. ∴2(3)0a a -=,解得0a =或3. 当0a =时,()f x 在(),0-∞上单调递增,在()0,1上单调递减,所以()0f 为极大值, 这与函数()f x 在x a =处取得极小值是1矛盾,所以0a ≠.当3a =时,()f x 在()1,3上单调递减,在()3,+∞上单调递增,所以()3f 为极小值, 所以3a =满足.故3a =,()f x 在()1,3内单调递减,在[)3,4内单调递增.【答案】⑴[)4,a ∈+∞;⑵3a =,()f x 在()1,3内单调递减,在[)3,4内单调递增.【题21】 设函数322()31(,)f x ax bx a x a b =+-+∈R 在1x x =,2x x =处取得极值,且122x x -=.⑴若1a =,求b 的值,并求()f x 的单调区间;⑵若0a >,求b 的取值范围.【考点】函数的极值 【难度】4星 【题型】解答【关键词】2008,辽宁,高考,题22【解析】 22()323f x ax bx a '=+-.①⑴当1a =时,2()323f x x bx '=+-;由题意知12x x ,为方程23230x bx +-=的两根,所以12x x -=.由122x x -=,得0b =.从而2()31f x x x =-+,2()333(1)(1)f x x x x '=-=+-.当()11x ∈-,时,()0f x '<;当()()11x ∈-∞-+∞,,时,()0f x '>.故()f x 在()11-,单调递减,在()1-∞-,,()1+∞,单调递增.⑵由①式及题意知12x x ,为方程223230x bx a +-=的两根,所以12x x -=.从而221229(1)x x b a a -=⇔=-, 由上式及题设知01a <≤.考虑23()99g a a a =-,22()1827273g a a a a a ⎛⎫'=-=-- ⎪⎝⎭.故()g a 在203⎛⎫ ⎪⎝⎭,单调递增,在213⎛⎫ ⎪⎝⎭,单调递减,从而()g a 在(]01,的极大值为2433g ⎛⎫= ⎪⎝⎭.又()g a 在(]01,上只有一个极值,所以2433g ⎛⎫= ⎪⎝⎭为()g a 在(]01,上的最大值,且最小值为(1)0g =.所以2403b ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,,即b的取值范围为⎡⎢⎣⎦. 【答案】⑴0b =,()f x 在()11-,单调递减,在()1-∞-,,()1+∞,单调递增. ⑵b的取值范围为⎡⎢⎣⎦.【题22】 设函数2()ln f x ax b x =+,其中0ab ≠.⑴求证:当0ab >时,函数()f x 没有极值点; ⑵当12a b ==-,时,求()f x 的极值.⑶求证:当0ab <时,函数()f x 有且只有一个极值点,并求出极值.【考点】函数的极值 【难度】3星【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴因为2()ln 0f x ax b x ab =+≠,,所以()f x 的定义域为(0)+∞,.22222()2b a x b ax b a f x ax x x x ⎛⎫+ ⎪+⎝⎭'=+==. 当0ab >时,02b a>,202bx a +>,()0f x '=无解, 所以当0ab >时,函数()f x 没有极值点.⑵2()2ln f x x x =-,22(1)(1)()2x x f x x x x+-'=-=, 又函数()f x 的定义域为(0)+∞,,故()f x '在(01),上为负,在(1)+∞,上为正,故()f x 存在唯一的极小值点1x =,它有极小值(1)1f =.⑶当0ab <时,2()a x x f x x⎛- ⎝⎭⎝⎭'=, 令()0f x '=,得1(0)x =+∞,(舍去),2(0)x +∞,,当00a b ><,时,()f x ',()f x 随x 的变化情况如下表:函数()f x 有且只有一个极小值点,极小值为1ln 22b b f a⎡⎤⎛⎫=--- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦. 当00a b <>,时,()f x ',()f x 随x 的变化情况如下表:函数()f x 有且只有一个极大值点,极大值为1ln 22b b f a ⎡⎤⎛⎫=--- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦. 综上所述,当0ab <时,当00a b ><,时,函数()f x 有且只有一个极小值点,极小值为1ln 22b b a⎡⎤⎛⎫--- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦.当00a b <>,时,函数()f x 有且只有一个极大值点,极大值为1ln 22b b a⎡⎤⎛⎫--- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦.【答案】⑴见解析;⑵()f x 存在唯一的极小值点1x =,它有极小值(1)1f =.⑶当00a b ><,时,()f x 有极小值1ln 22b b a⎡⎤⎛⎫--- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦;当00a b <>,时,()f x 有极大值1ln 22b b a⎡⎤⎛⎫--- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦.函数的最值【题23】 已知32()26f x x x a =-+(a 是常数)在[22]-,上有最大值3,那么在[22]-,上的最小值是( ) A .5- B .11- C .29- D .37- 【考点】函数的最值 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】【解析】 2()6126(2)f x x x x x '=-=-,令()0f x '>,解得2x >或0x <;当02x <<时,()0f x '<;于是()f x 在(20)-,上单调增,在(02),上单调减;于是()f x 在[22]-,上的最大值为(0)3f a ==.故32(2)2(2)6(2)337f -=⨯--⨯-+=-;32(2)226235f =⨯-⨯+=-,故()f x 在[22]-,的最小值为37-.【答案】D【题24】 设a ∈R ,函数32()3f x ax x =-.⑴若2x =是函数()y f x =的极值点,求a 的值;⑵若函数()()()[02]g x f x f x x '=+∈,,在0x =处取得最大值,求a 的取值范围. ⑶若函数()()()g x f x f x '=+在[02]x ∈,时的最大值为1,求a 的值.【考点】函数的最值 【难度】2星 【题型】解答 【关键词】2008,全国Ⅱ,高考,题21 【解析】 ⑴2()363(2)f x ax x x ax '=-=-.因为2x =是函数()y f x =的极值点,所以(2)0f '=,即6(22)0a -=,因此1a =. 经验证,当1a =时,2x =是函数()y f x =的极值点.⑵由题设,3222()336(3)3(2)g x ax x ax x ax x x x =-+-=+-+. 当()g x 在区间[02],上的最大值为(0)g 时,(0)(2)g g ≥,即02024a -≥.故得65a ≤.反之,当65a ≤时,对任意[02]x ∈,,26()(3)3(2)5g x x x x x +-+≤23(210)5x x x =+-3(25)(2)5xx x =+-0≤,而(0)0g =,故()g x 在区间[02],上的最大值为(0)g .综上,a 的取值范围为65⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦,.⑶∵(0)01g =<,故()g x 不在0x =时取到最大值,故65a >. 此时,2()36(1)60g x ax a x '=+--=有两个相异的实根,记为12x x ,(120x x <<), ∵0a >,故()g x 在2(0)x ,(12()x x ⊆,)上单调递减,在2()x +∞,上单调递增. 又()g x 在[02],上的最大值不在0x =时取到,故必有22x <,且()g x 在最大值在2x =时取到,即5(2)1812(1)124g a a a ==+--⇒=.【答案】⑴1a =;⑵a 的取值范围为65⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦,.⑶54a =.【题25】 设0a >,函数2()|ln 1|f x x a x =+-.⑴ 当1a =时,求曲线()y f x =在1x =处的切线方程;⑵ 当3a =时,求函数()f x 的单调性; ⑶ 当4a =,[1)x ∈+∞,时,求函数()f x 的最小值.【考点】函数的最值 【难度】3星 【题型】解答 【关键词】【解析】 ⑴ 当1a =时,2()|ln 1|f x x x =+-.令1x =,易得(1)2f =,(1)1f '=,所以切点为(12),,切线的斜率为1,所以曲线()y f x =在1x =处的切线方程为:10x y -+=.⑵ 当3a =时,223ln 3(0)()3ln 3()x x x e f x x x x e ⎧-+<⎪=⎨+-⎪⎩≤≥.当0x e <≤时,2323()2x f x x x x-'=-=,()f x 在0⎛ ⎝⎭内单调递减,]e ⎝内单调递增; 当x e ≥时,3()20f x x x'=+>恒成立,故()f x 在[)e +∞,内单调递增;综上,()f x 在0⎛ ⎝⎭内单调递减,⎫+∞⎪⎪⎝⎭内单调递增. ⑶ ①当x e ≥时,2()4ln 4f x x x =+-,4()2f x x x'=+∴()0f x '>恒成立,()f x 在[)e +∞,上为增函数.故当x e =时,2min y e =.②当1x e <≤时,2()4ln 1f x x x =-+,42()2(f x x x x x x'=-=()f x 在[1上为减函数,在]e 上为增函数,因此当x min 242ln 22y =+=-.【答案】⑴10x y -+=;⑵()f x 在0⎛ ⎝⎭内单调递减,⎫+∞⎪⎪⎝⎭内单调递增.⑶min 2ln 22y =-.【题26】 已知函数()()1ln 1af x x ax a x-=-+-∈R . ⑴ 当12a ≤时,讨论()f x 的单调性;⑵ 设()224g x x bx =-+.当14a =时,若对任意()102x ∈,,存在[]212x ∈,,使()()12f x g x ≥,求实数b 取值范围.【考点】函数的最值 【难度】4星 【题型】解答 【关键词】2010,山东,高考22【解析】 ⑴ 因为()1ln 1af x x ax x-=-+-,所以()()222111'0a ax x af x a x x x x --+-=-+=-∈+∞,,令()21h x ax x a =-+-,()0x ∈+∞,,(ⅰ)当0a =时,()1h x x =-+,()0x ∈+∞,,所以当()01x ∈,时,()0h x >,此时()0f x '<,函数()f x 单调递; 当()1x ∈+∞,时,()0h x <,此时()'0f x >,函数()f x 单调递增. (ⅱ)当0a ≠时,()0f x '=, 即210ax x a -+-=,解得11x =,211x a=-. ①当12a =时,12x x =,()0h x ≥恒成立,此时()'0f x ≤,函数()f x 在()0+∞,上单调递减; ②当102a <<时,1110a->>,()01x ∈,时,()0h x >此时()0f x '<,函数()f x 单调递减; 111x a ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭,时,()0h x <,此时()0f x '>,函数()f x 单调递增; 11x a ⎛⎫∈-+∞ ⎪⎝⎭,时,()0h x >,此时()0f x '<,函数()f x 单调递减; ③当0a <时,由于110a-<,()01x ∈,时,()0h x >,此时()'0f x <,函数()f x 单调递减; ()1x ∈+∞,时,()0h x <,此时()'0f x >,函数()f x 单调递增.综上所述:当0a ≤时,函数()f x 在()01,和()1+∞,上单调递减; 当12a =时,函数()f x 在()0+∞,上单调递减; 当102a <<时,函数()f x 在()01,和11a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭,上单调递减,在111a ⎛⎫- ⎪⎝⎭,上单调递增; ⑵因为102a ⎛⎫= ⎪⎝⎭,,由⑴知,11x =,()2302x =∉,,当()01x ∈,时,()0f x '<.函数()f x 单调递减;当()12x ∈,时,()0f x '>,函数()f x 在单调递增,所以()f x 在()02,上的最小值为()112f =-.由于“对任意()102x ∈,,存在[]212x ∈,,使()()12f x g x ≥”等价于“()g x 在[]12,上的最小值不大于()f x 在()02,上的最小值12-”.又()()224g x x b b =-+-,[]12x ∈,,所以①当1b <时,因为()()min 1520g x g b ==->⎡⎤⎣⎦,此时与()*矛盾;②当[]12b ∈,时,因为()2min 40g x b =-⎡⎤⎣⎦≥,同样与()*矛盾;③当()2b ∈+∞,时,()()min 284g x g b ==-⎡⎤⎣⎦.解不等式1842b --≤,可得178b ≥.综上,b 的取值范围是178⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭,. 【答案】⑴当0a ≤时,函数()f x 在()01,和()1+∞,上单调递减; 当12a =时,函数()f x 在()0+∞,上单调递减; 当102a <<时,函数()f x 在()01,和11a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭,上单调递减,在111a ⎛⎫- ⎪⎝⎭,上单调递增; ⑵b 的取值范围是178⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭,.【题27】 已知函数()1e x a f x x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,其中0a >.⑴求函数()f x 的零点;⑵讨论()y f x =在区间(,0)-∞上的单调性;⑶在区间,2a ⎛⎤-∞- ⎥⎝⎦上,()f x 是否存在最小值?若存在,求出最小值;若不存在,请说明理由.【考点】函数的最值 【难度】3星 【题型】解答 【关键词】2010,西城,一模,题19 【解析】 ⑴令()0f x =,得x a =-,所以函数()f x 的零点为a -.⑵函数()f x 在区域(,0)-∞上有意义,22()e xx ax a f x x +-'=⋅,令()0f x '=得12x x ==, 因为0a >,所以120,0x x <>,当x 在定义域上变化时,()f x '的变化情况如下:所以()f x 在区间,⎛-∞ ⎝⎭上是增函数,在区间0⎫⎪⎪⎝⎭上是减函数. ⑶在区间,2a ⎛⎤-∞- ⎥⎝⎦上()f x 存在最小值2a f ⎛⎫- ⎪⎝⎭,证明:由⑴知a -是函数()f x 的零点,因为10a x a --=-=>, 所以10x a <-<.由()1e x a f x x⎛⎫=+ ⎪⎝⎭知,当x a <-时,()0f x >.又函数在1(,0)x 上是减函数,且102ax a <-<-<.所以函数在区间1,2a x ⎛⎤- ⎥⎝⎦上的最小值为2a f ⎛⎫- ⎪⎝⎭,且02a f ⎛⎫-< ⎪⎝⎭.所以函数在区间,2a ⎛⎤-∞- ⎥⎝⎦上的最小值为2a f ⎛⎫- ⎪⎝⎭. 计算得2e 2aa f -⎛⎫-=- ⎪⎝⎭.。
江苏高三导数知识点总结导数是高等数学中的重要概念之一,它是微积分的基础,也是解决数学和物理问题的有力工具。
江苏高三学生在学习导数时,需要掌握以下知识点:一、导数的定义及其计算方法1. 导数的定义:函数f(x)在点x处的导数,表示函数在该点处的变化率。
用数学符号表示为f'(x)或dy/dx。
2. 导数的计算方法:可以利用导数的定义计算导函数,也可以运用基本导数公式计算导数。
二、导数的基本性质1. 导数与函数的关系:如果函数f(x)在点x处可导,则f(x)在该点处连续。
2. 导数的四则运算:导数具有线性性质,即导数的和与差等于函数的和与差,导数的常数倍等于函数的常数倍。
3. 乘法法则:两个函数的乘积的导数等于其中一个函数的导数乘以另一个函数加上另一个函数的导数乘以其中一个函数。
4. 除法法则:函数的商的导数等于分子函数的导数乘以分母函数减去分子函数乘以分母函数的导数,再除以分母函数的平方。
三、常见函数的导数1. 幂函数的导数:导数公式为f'(x)=n*x^(n-1),其中n为常数。
2. 指数函数和对数函数的导数:指数函数f(x)=a^x的导数为f'(x)=ln(a)*a^x;对数函数f(x)=loga(x)的导数为f'(x)=1/(x*ln(a))。
3. 三角函数和反三角函数的导数:sin(x)的导数为cos(x),cos(x)的导数为-sin(x),tan(x)的导数为sec^2(x);反三角函数的导数可以通过公式推导得到。
四、高级函数的导数1. 复合函数的导数:对复合函数进行求导需要运用链式法则,即将复合函数分解为多个简单函数,然后求导并进行组合。
2. 反函数的导数:如果函数f(x)与其反函数f^(-1)(x)在某一点x处可导,则f^(-1)(x)在该点处的导数为1/f'(f^(-1)(x))。
五、导数在函数图像上的应用1. 导数的几何意义:导数可以表示函数曲线在某一点处的切线斜率。
导数的概念【考点透视】 一、考纲指要1.了解导数概念的实际背景,了解曲线的切线、运动物体的瞬时速度等。
2.理解导数的几何意义,掌握函数在某点的导数的意义就是函数图象在该点的切线的斜率。
3.掌握函数 y =xn(x ∈N+)的导数公式,会求多项式函数的导数。
4.熟练掌握导数的运算法则,尤其是和、差、常数与函数的积的导数的运算法则。
二、命题落点1.导数概念的实际背景:瞬时速度是平均速度t s∆∆当t ∆趋近于0时的极限;切线是割线的极限位置,切线的斜率是割线斜率x y∆∆当x ∆趋近于0时的极限;边际成本是平均成本q C∆∆当q ∆趋近于0时的极限.如例1.2.利用导数的几何、物理意义,求切线的斜率(导数方法可用于研究平面曲线的切线)、即时速度、加速度,如例2,例3. 【典例精析】 例1:求双曲线1y x =与抛物线y =解析:按定义直接求出。
先求出两曲线的交点,再分别对两个函数求导,得出两个函数在交点处的斜率,进而用夹角公式求夹角.由1,1,1.y x x y y ⎧==⎧⎪⇒⎨⎨=⎩⎪=⎩对200011111,lim lim lim ()x x x y x x x y x x x x x x x ∆→∆→∆→-∆-+∆====-∆∆+∆,对y =,00limlim limx x x y x x ∆→∆→∆→∆==∆∆limlim x x ∆→∆→===∴11/2x y ='==,即1211,2k k =-=.设夹角为θ,则2112tan ||31k k k k θ-==+ ∴ arctan3θ=.例2:(2002·天津文)已知a >0,函数f (x )=x3-a ,x ∈[0,+∞).设x1>0,记曲线y=f (x )在点M (x1,f (x1))处的切线为l.(1)求l 的方程;(2)设l 与x 轴交点为(x2,0).证明: (i )x2≥a 31;(ii )若x1>a 31,则a 31<x2<x1.解析:利用导数的几何意义,求切线的斜率(1)求f (x )的导数,得f′(x )=3x2,由此知切线l 的方程为:y -(x13-a )=3x12(x -x1). (2)依题意,切线方程中令y=0,x2=x1-21312131323x ax x a x +=-,(i ))2()(31)32(3131123112131213121312a x a x x a x a x x a x +-=-+=-≥0,∴x2≥a 31,当且仅当x1=a 31时等号成立.(ii )若x1>a 31,则x13-a >0,x2-x1=-21313x ax -<0,且由(i )x2>a 31, 所以a 31<x2<x1.例3:(2004·湖南)如图,过抛物线x2=4y 的对称轴上任一点P(0,m )(m>0)作直线与抛物线交于A,B 两点,点Q 是点P 关于原点的对称点.(1)设点P 分有向线段AB 所成的比为λ,证明:)(QB QA QP λ-⊥(2)设直线AB 的方程是x-2y+12=0,过A,B 两点的圆C 与抛物线在点A 处有共同的切线,求圆C 的方程. 解析:本题主要考查导数的概念和相关的解几知识。
江苏高三导数知识点导数是高中数学中的一项重要内容,尤其在高三阶段,对于江苏高中生而言尤为关键。
本文将围绕江苏高三阶段的导数知识点展开讨论,以帮助学生更好地掌握导数的概念和应用。
一、导数的定义导数是描述函数在某一点上的斜率或变化率的概念。
在数学中,我们用f'(x)表示函数f(x)的导数。
导数的定义公式如下:f'(x) = lim┬(Δx→0)〖(f(x+Δx)-f(x))/Δx 〗二、导数的计算法则江苏高三导数知识点中,掌握导数的计算法则至关重要。
以下是导数计算的常用法则:1. 常数法则:f(x) = c,其中c为常数,则f'(x) = 0。
2. 幂函数法则:f(x) = x^n,其中n为常数,则f'(x) = n*x^(n-1)。
3. 和差法则:f(x) = u(x) ± v(x),则f'(x) = u′(x) ± v′(x)。
4. 积法则:f(x) = u(x) * v(x),则f'(x) = u′(x) * v(x) + u(x) * v′(x)。
5. 商法则:f(x) = u(x) / v(x),则f'(x) = [u′(x) * v(x) - u(x) * v′(x)] / v^2(x)。
三、导数的应用导数的应用广泛存在于江苏高三数学中,以下是导数应用的常见知识点:1. 导数与函数图像:通过导数可以分析函数图像的变化趋势、判定函数的极值点以及区间的单调性。
2. 极值与最优化:通过求导可以求得函数的驻点,根据导数的正负性可以判断函数的极值点,进而解决最优化问题。
3. 高阶导数:可以通过求解高阶导数,进一步研究函数的变化情况,例如判断拐点等。
4. 泰勒公式:泰勒公式是将函数展开成无穷项的多项式,通过导数可以求得函数在某一点的泰勒展开式。
四、导数的注意事项在学习导数的过程中,我们也需要注意以下几点:1. 定义域:导数的定义要求函数在某一点上是可导的,因此需要注意函数的定义域。
导数知识点总结
苏教版导数知识点总结
导数是微积分的初步知识,是研究函数,解决实际问题的有力工具。
下面给大家整理了苏教版导数知识点总结,欢迎阅读!
苏教版导数知识点总结
考试内容:
导数的背影.
导数的`概念.
多项式函数的导数.
利用导数研究函数的单调性和极值.函数的最大值和最小值.
考试要求:
(1)了解导数概念的某些实际背景.
(2)理解导数的几何意义.
(3)掌握函数,y=c(c为常数)、y=xn(n∈N+)的导数公式,会求多项式函数的导数.
(4)理解极大值、极小值、最大值、最小值的概念,并会用导数求多项式函数的单调区间、极大值、极小值及闭区间上的最大值和最小值.
(5)会利用导数求某些简单实际问题的最大值和最小值.
知识要点:
知识要点:。
导数知识诊断之概念与运算问题1:导数是如何定义的?导数的几何意义是什么?知识诊断:导数的定义:一般的设函数()y f x =在区间(,)a b 上有定义,0(,)x a b ∈,当0x ∆→时,比值00()()f x x f x y x x+∆-∆=∆∆趋近于常数A ,则()y f x =在点0x x =处可导,并称常数A 为函数()y f x =在点0x x =处的导数,记作0'()f x 。
导函数:函数()y f x =在区间(,)a b 上任一点都可导,则()y f x =在各点的导数称为导函数简记为'()f x .典例分析;例题1:设函数()f x 在0x 处可导,则x x f x x f x ∆-∆-→∆)()(lim 000等于 A .)('0x f B .0'()f x - C .0()f x D .0()f x -【解题思路】求函数在某一点的导函数值,由定义直接计算[解析]0000000()()[()]()lim lim ()()x x f x x f x f x x f x f x x x ∆→∆→-∆-+-∆-'=-=-∆-∆.故选B 【技巧指引】求解本题的关键是变换出定义式00()()lim ()x f x x f x f x x∆→+∆-'=∆ 导数的几何意义:曲线f (x )在某一点(x 0,y 0)处的导数0'()f x 是过点(x 0,y 0)的切线的斜率,对应的切线方程为000()'()()y f x f x x x -=-。
物理意义:若物体运动方程是s =s (t ),在点P (i 0,s (t 0))处导数的意义是t =t 0处的瞬时速度。
注意:曲线f (x )在某一点(x 0,y 0)处的导数不存在,但是曲线在该点不一定没有切线。
而且应明确点(x 0,y 0)不一定是切点。
典例分析:例题1:如图,函数)(x f y =的图象在点P 处的切线方程是8+-=x y ,则)5()5(f f '+= .【解题思路】区分过曲线P 处的切线与过P 点的切线的不同,后者的P 点不一定在曲线上.解析:观察图形,设(5,(5))P f ,过P 点的切线方程为(5)'(5)(5)y f f x -=-即'(5)(5)5'(5)y f x f f =+-它与8+-=x y 重合,比较系数知:'(5)1,(5)3f f =-= 故)5()5(f f '+=2.例题2:求322+=x y 在点)5,1(P 和)9,2(Q 处的切线方程。
苏教版高中数学导数教案课题名称:导数的定义与求法适用对象:苏教版高中数学教材教学目标:1. 理解导数的定义及意义;2. 掌握导数的求法;3. 能够应用导数解决相关问题。
教学内容:1. 导数的定义:导数的概念和意义;2. 导数的求法:利用导数的定义和性质求导的基本方法;3. 导数的应用:解决相关问题。
教学重点:1. 导数的定义及求法;2. 导数的应用。
教学难点:1. 导数的概念和意义的理解;2. 导数的应用解题能力的培养。
教学准备:1. 教材资料:苏教版高中数学教材;2. 教学工具:黑板、彩色粉笔、PPT等;3. 教学辅助:例题、习题、实例等。
教学步骤:一、导入:通过简单的例子引入导数的概念,让学生了解导数在数学上的重要性。
二、讲解导数的定义及意义:1. 通过导数的定义引导学生理解导数的概念;2. 解释导数的意义及其在数学和实际生活中的应用。
三、讲解导数的求法:1. 利用导数的定义和性质,介绍导数的求法;2. 讲解求导的基本方法和技巧。
四、导数的应用:通过综合例题和实例,引导学生掌握导数在不同情境下的应用方法,并培养解题能力。
五、巩固练习:布置相关习题或实例,让学生进行巩固练习,检验学生对导数的理解和掌握程度。
六、作业布置:布置相关作业,要求学生在家完成,以进一步巩固所学知识。
教学反思:通过本节课的教学,学生能够初步了解导数的概念及意义,掌握导数的求法,并能够应用导数解决相关问题。
在教学中要注重培养学生的数学思维和解题能力,引导学生积极思考和探索。
导数基本概念与公式1.导数的定义:设函数)(x f y =在0x x =处附近有定义,如果0→∆x 时,y ∆与x∆的比x y ∆∆(也叫函数的平均变化率)有极限即x y∆∆无限趋近于某个常数,我们把这个极限值叫做函数)(x f y =在0x x →处的导数,记作0/x x y =,即x x f x x f x f x ∆-∆+=→∆)()(l i m )(0000/.2.导数的几何意义:是曲线)(x f y =上点()(,00x f x )处的切线的斜率.因此,如果)(x f y =在点0x 可导,则曲线)(x f y =在点()(,00x f x )处的切线方程为))(()(00/0x x x f x f y -=-.3.导函数(导数):如果函数)(x f y =在开区间),(b a 内的每点处都有导数,此时对于每一个),(b a x ∈,都对应着一个确定的导数)(/x f ,从而构成了一个新的函数)(/x f , 称这个函数)(/x f 为函数)(x f y =在开区间内的导函数,简称导数.4.可导: 如果函数)(x f y =在开区间),(b a 内每一点都有导数,则称函数)(x f y =在开区间),(b a 内可导.5.可导与连续的关系:如果函数y=f(x)在点x0处可导,那么函数y=f(x)在点x0处连续,反之不成立. 函数具有连续性是函数具有可导性的必要条件,而不是充分条件.6.求函数)(x f y =的导数的一般方法:①求函数的改变量)()(x f x x f y -∆+=∆; ②求平均变化率x x f x x f x y ∆-∆+=∆∆)()(;③取极限,得导数/y =()f x '=x y x ∆∆→∆0lim .7.常见函数的导数公式:0'=C ;1)'(-=n n nx x ;x x cos )'(sin =;x x sin )'(cos -=.8.法则1)()()]()(['''x v x u x v x u ±=±. 法则2 [()()]'()()()'()u x v x u x v x u x v x '=+, [()]'()Cu x Cu x '=.法则3 '2''(0)u u v uv v v v -⎛⎫=≠ ⎪⎝⎭.9.复合函数的导数:设函数u=ϕ(x)在点x 处有导数u ′x=ϕ′(x),函数y=f(u)在点x 的对应点u 处有导数y ′u=f ′(u),则复合函数y=f(ϕ (x))在点x 处也有导数,且x u x u y y '''⋅=.10.复合函数求导的基本步骤是:分解——求导——相乘——回代.11.对数函数的导数: x x 1)'(ln =;e x x a a log 1)'(log =. 12.指数函数的导数:x x e e =)'( ;a a a x x ln )'(= . 13.函数的导数与函数的单调性的关系:设函数y=f(x) 在某个区间内有导数,如果在这个区间内/y >0,那么函数y=f(x) 在为这个区间内的增函数;如果在这个区间内/y <0,那么函数y=f(x) 在为这个区间内的减函数.14.用导数求函数单调区间的步骤:①求函数f(x)的导数f ′(x). ②令f ′(x)>0解不等式,得x 的范围就是递增区间.③令f ′(x)<0解不等式,得x 的范围,就是递减区间.15.极大值: 一般地,设函数f(x)在点x0附近有定义,如果对x0附近的所有的点,都有f(x)<f(x0),就说f(x0)是函数f(x)的一个极大值,记作y 极大值=f(x0),x0是极大值点.16.极小值:一般地,设函数f(x)在x0附近有定义,如果对x0附近的所有的点,都有f(x)>f(x0).就说f(x0)是函数f(x)的一个极小值,记作y 极小值=f(x0),x0是极小值点.17.极大值与极小值统称为极值.(ⅰ)极值是一个局部概念.由定义,极值只是某个点的函数值与它附近点的函数值比较是最大或最小.并不意味着它在函数的整个的定义域内最大或最小.(ⅱ)函数的极值不是唯一的.即一个函数在某区间上或定义域内极大值或极小值可以不止一个.(ⅲ)极大值与极小值之间无确定的大小关系.即一个函数的极大值未必大于极小值,如下图所示,1x 是极大值点,4x 是极小值点,而)(4x f >)(1x f .(ⅳ)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点.而使函数取得最大值、最小值的点可能在区间的内部,也可能在区间的端点.18.判别f(x0)是极大、极小值的方法:若0x 满足0)(0='x f ,且在0x 的两侧)(x f 的导数异号,则0x 是)(x f 的极值点,)(0x f 是极值,并且如果)(x f '在0x 两侧满足“左正右负”,则0x 是)(x f 的极大值点,)(0x f 是极大值;如果)(x f '在0x 两侧满足“左负右正”,则0x 是)(x f 的极小值点,)(0x f 是极小值.19.求函数f(x)的极值的步骤:(1)确定函数的定义区间,求导数f ′(x) ;(2)求方程f ′(x)=0的根; (3)用函数的导数为0的点,顺次将函数的定义区间分成若干小开区间,并列成表格.检查f ′(x)在方程根左右的值的符号,如果左正右负,那么f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f(x)在这个根处取得极小值;如果左右不改变符号即都为正或都为负,则f(x)在这个根处无极值.20.函数的最大值和最小值:在闭区间[]b a ,上连续的函数)(x f 在[]b a ,上必有最大值与最小值.⑴在开区间(,)a b 内连续的函数)(x f 不一定有最大值与最小值. ⑵函数的最值是比较整个定义域内的函数值得出的;函数的极值是比较极值点附近函数值得出的.⑶函数)(x f 在闭区间[]b a ,上连续,是)(x f 在闭区间[]b a ,上有最大值与最小值的充分条件而非必要条件.(4)函数在其定义区间上的最大值、最小值最多各有一个,而函数的极值可能不止一个,也可能没有一个.21.利用导数求函数的最值步骤:⑴求)(x f 在(,)a b 内的极值;⑵将)(x f 的各极值与)(a f 、)(b f 比较得出函数)(x f 在[]b a ,上的最值.。
导数的概念与运算复习导航导数是研究函数,解决实际问题的有力工具,而应用的基础就是对导数的概念深刻理解及熟练地求导。
本文通过典例的分析希望对同学复习有所帮助。
一、导数的概念例1. 半径为r 的圆的面积S (r )=πr 2,周长C (r )=2πr ,若将r 看作(0,+∞)上的变量,则22R R ππ'()=①,①式可以用语言叙述为:圆的面积函数的导数等于圆的周长函数.对于半径为R 的球,若将R 看作(0,+∞)上的变量,请你写出类似于①的式子 :②式可以用语言叙述为: .解析:仿照①式,球的体积公式V 球=343R π,表面积公式24S R π=,有32443R R ππ''V (R)=()= ,故○2式可填32443R R ππ'()=,用语言叙述为“球的体积函数的导数等于球的表面积函数.”点评:本题考查了导数的某些实际背景,可借助如瞬时速度、加速度、光滑曲线切线的斜率等帮助理解和消化.同时也考查了类比的数学思想.例2.若0()f x '=2,求000()()lim 2k f x k f x k→-- 解: 0()f x '= 0lim→k kx f k x f ---+)()]([00(这时Δx =-k ). ∴0lim →k k x f k x f 2)()(00--=0lim →k [12-·k x f k x f ---)()(00] =12-·0lim →k k x f k x f ---)()(00=12-f ′(x 0)=-1. 点评:导数的定义中,增量x ∆是多种多样的,但不论x ∆选择哪一种形式,相应y ∆中也必须选择相应的形式。
二、导数的运算例3.设函数23()ln()2f x x x =++ 解析:21231(21)(1)()2333222x x x x f x x x x x ++++'=+==+++. 点评:要能正确求导,必须做到以下两点:(1)熟练掌握各基本初等函数的求导公式以及和、差、积、商的求导法则,复合函数的求导法则。
导数的概念及运算
一、填空题
1.设f (x )=x ln x ,若f ′(x 0)=2,则x 0的值为________.
解析 由f (x )=x ln x ,得f ′(x )=ln x +1.根据题意知ln x 0+1=2,所以ln x 0=1,因此x 0=e. 答案 e
2.设y =x 2e x ,则y ′=________. 解析 y ′=2x e x +x 2e x =()
2x +x 2e x . 答案 (2x +x 2)e x
3.已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),且满足f (x )=2x ·f ′(1)+ln x ,则f ′(1)等于________.
解析 由f (x )=2xf ′(1)+ln x ,得f ′(x )=2f ′(1)+1
x ,∴f ′(1)=2f ′(1)+1,则f ′(1)=-1. 答案 -1
4.(2015·苏北四市模拟)设曲线y =ax 2在点(1,a )处的切线与直线2x -y -6=0平行,则a =________.
解析 由y ′=2ax ,又点(1,a )在曲线y =ax 2上,依题意得k =y ′|x =1=2a =2,解得a =1. 答案 1
5.(2015·湛江调研)曲线y =e -2x +1在点(0,2)处的切线与直线y =0和y =x 围成的三角形的面积为________.
解析 y ′|x =0=(-2e -2x )|x =0=-2,故曲线y =e -2x +1在点(0,2)处的切线方程为y =-2x +2,易得切线与直线y =0和y =x 的交点分别为(1,0),⎝ ⎛⎭
⎪⎫23,23,故
围成的三角形的面积为12×1×23=1
3.
答案 13
6.(2015·长春质量检测)若函数f (x )=ln x
x ,则f ′(2)=________. 解析 ∵f ′(x )=1-ln x x 2,∴f ′(2)=1-ln 24. 答案
1-ln 24
7.(2016·南师附中调研)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 由图形可知:f (3)=1,f ′(3)=-1
3,∵g ′(x )=f (x )+xf ′(x ), ∴g ′(3)=f (3)+3f ′(3)=1-1=0. 答案 0
8.在平面直角坐标系xOy 中,若曲线y =ax 2
+b
x (a ,b 为常数)过点P (2,-5),且
该曲线在点P 处的切线与直线7x +2y +3=0平行,则a +b 的值是______. 解析 y =ax 2+b x 的导数为y ′=2ax -b x 2,直线7x +2y +3=0的斜率为-7
2.由题
意得⎩⎪⎨⎪⎧4a +b 2=-5,4a -b 4=-72,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-1,b =-2,则a +b =-3.
答案 -3 二、解答题
9.已知曲线y =x 3+x -2在点P 0处的切线l 1平行于直线4x -y -1=0,且点P 0在第三象限. (1)求P 0的坐标;
(2)若直线l ⊥l 1,且l 也过切点P 0,求直线l 的方程. 解 (1)由y =x 3+x -2,得y ′=3x 2+1, 由已知令3x 2+1=4,解之得x =±1. 当x =1时,y =0;当x =-1时,y =-4.
又∵点P 0在第三象限,∴切点P 0的坐标为(-1,-4). (2)∵直线l ⊥l 1,l 1的斜率为4,∴直线l 的斜率为-1
4.
∵l 过切点P 0,点P 0的坐标为(-1,-4),
∴直线l 的方程为y +4=-1
4(x +1),即x +4y +17=0.
10.已知直线l 1为曲线y =x 2+x -2在点(1,0)处的切线,l 2为该曲线的另一条切线,且l 1⊥l 2. (1)求直线l 2的方程;
(2)求由直线l 1,l 2和x 轴所围成的三角形的面积.
解 (1)y ′=2x +1,f ′(1)=3,所以直线l 1的方程为y =3(x -1),即y =3x -3. 设直线l 2过曲线y =x 2+x -2上的点B (b ,b 2+b -2),则直线l 2的方程为y -(b 2+b -2)=(2b +1)(x -b ), 即y =(2b +1)x -b 2-2.
因为l 1⊥l 2,所以3(2b +1)=-1,b =-23. 所以直线l 2的方程为y =-13x -22
9. (2)解方程组⎩⎪⎨⎪
⎧y =3x -3,y =-13x -229,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1
6,y =-52.
又直线l 1,l 2与x 轴交点坐标分别为(1,0),⎝ ⎛⎭
⎪⎫-223,0,
S =12×⎪⎪⎪⎪⎪⎪-52×⎪⎪⎪
⎪
⎪⎪1+223=12512.
能力提升题组 (建议用时:20分钟)
11.(2015·陕西卷)设曲线y =e x 在点(0,1)处的切线与曲线y =1
x (x >0)上点P 处的
切线垂直,则P 的坐标为________.
解析 y ′=e x ,曲线y =e x 在点(0,1)处的切线的斜率k 1=e 0=1,设P (m ,n ),y =1x (x >0)的导数为y ′=-1x 2 (x >0),曲线y =1
x (x >0)在点P 处的切线斜率k 2= -1
m 2 (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). 答案 (1,1)
12.若函数f (x )=1
2x 2-ax +ln x 存在垂直于y 轴的切线,则实数a 的取值范围是________.
解析 ∵f (x )=1
2x 2-ax +ln x , ∴f ′(x )=x -a +1
x (x >0).
∵f (x )存在垂直于y 轴的切线,∴f ′(x )存在零点,
即x +1x -a =0有解,∴a =x +1
x ≥2(当且仅当x =1时取等号). 答案 [2,+∞)
13.(2016·苏、锡、常、镇调研)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪
⎧ln x ,x ≥1,1e (x +2)(x -a ),x <1(a 为常
数,e 为自然对数的底数)的图象在点A (e ,1)处的切线与该函数的图象恰好有三个公共点,则实数a 的取值范围是________.
解析 函数f (x )在A (e ,1)处的切线方程为y =1e x .故问题等价于直线y =1
e x 与函数y =1e (x +2)·(x -a )在(-∞,1)上有2个公共点,即方程1e x =1e (x +2)(x -a )在(-∞,1)上有2个不等实根.整理得a =x 2+x x +2(x <1,x ≠-2).令g (x )=x 2+x x +2(x <1,x
≠-2),g ′(x )=
x 2+4x +2(x +2)
2
,令g ′(x )=
x 2+4x +2(x +2)
2
=0,得x 1=-2-2,x 2=-2
+2,并且函数在(-∞,x 1)及(x 2,1)上单调递增,在(x 1,-2)及(-2,x 2)上单调递减,又g (x 1)=-3-22;g (x 2)=-3+22;g (1)=2
3,结合函数图象知a 的取值范围为(-∞,-3-22)∪⎝ ⎛
⎭⎪⎫-3+22,23 答案 (-∞,-3-22)∪⎝ ⎛
⎭⎪⎫-3+22,23
14.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)=3x2-8x+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(x0,x30-4x20+5x0-4),∵f′(x0)=3x20-8x0+5,
∴切线方程为y-(-2)=(3x20-8x0+5)(x-2),
又切线过点P(x0,x30-4x20+5x0-4),
∴x30-4x20+5x0-2=(3x20-8x0+5)(x0-2),
整理得(x0-2)2(x0-1)=0,解得x0=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.。