高三数学第一轮复习导数(1)教案文
高考数学第一轮高效复习导学案-导数
高考数学第一轮高效复习导学案导数及其应用1.了解导数概念的某些实际背景(如瞬时速度,加速度,光滑曲线切线的斜率等);掌握函数在一点处的导数的定义和导数的几何意义;理解导函数的概念.2. 熟记八个基本导数公式(c,m x (m 为有理数),x x a e x x a x x log ,ln ,,,cos ,sin 的导数);掌握两个函数和、差、积、商的求导法则,了解复合函数的求导法则,会求某些简单函数的导数.3.理解可导函数的单调性与其导数的关系;了解可导函数在某点取得极值的必要条件和充分条件(导数在极值点两侧异号);会求一些实际问题(一般指单峰函数)的最大值和最小值.导数的应用价值极高,主要涉及函数单调性、极大(小)值,以及最大(小)值等,遇到有关问题要能自觉地运用导数.第一课时 导数概念与运算【学习目标】1.了解导数的定义、掌握函数在某一点处导数的几何意义——图象在该点处的切线的斜率;2.掌握幂函数、多项式函数、正弦函数、余弦函数、指数函数、对数函数的导数公式及两个函数的和、差、积、商的导数运算法则及简单复合函数的求导公式,并会运用它们进行求导运算;【考纲要求】导数为B 级要求【自主学习】1.导数的概念:函数y =)(x f 的导数)(x f ',就是当Δx →0时,函数的增量Δy 与自变量的增量Δx 的比xy ∆∆的 ,即)(x f '= = . 2.导函数:函数y =)(x f 在区间(a, b)内 的导数都存在,就说)(x f 在区间( a, b )内 ,其导数也是(a ,b )内的函数,叫做)(x f 的 ,记作)(x f '或x y ',函数)(x f 的导函数)(x f '在0x x =时的函数值 ,就是)(x f 在0x 处的导数.3.导数的几何意义:设函数y =)(x f 在点0x 处可导,那么它在该点的导数等于函数所表示曲线在相应点),(00y x M 处的 .4.求导数的方法(1) 八个基本求导公式)('C = ;)('n x = ;(n∈Q) )(sin 'x = , )(cos 'x =)('x e = , )('x a =)(ln 'x = , )(log 'x a =(2) 导数的四则运算)('±v u =])(['x Cf = )('uv = ,)('vu = )0(≠v 【基础自测】1.在曲线y=x 2+1的图象上取一点(1,2)及附近一点(1+Δx ,2+Δy ),则xy ∆∆为 . 2.已知f(x)=sinx(cosx+1),则)(x f '= .3.设P 为曲线C :y=x 2+2x+3上的点,且曲线C 在点P 处切线倾斜角的取值范围是⎥⎦⎤⎢⎣⎡4,0π,则点P 横坐标的取值范围为 .4.曲线在y=53123+-x x 在x=1处的切线的方程为 . 5.设曲线y ax e =在点(0,1)处的切线与直线x+2y+1=0垂直,则a= .[典型例析]例1.求函数y=12+x 在x 0到x 0+Δx 之间的平均变化率.例2. 求下列各函数的导数:(1);sin 25x xx x y ++= (2));3)(2)(1(+++=x x x y (3);4cos 212sin 2⎪⎭⎫ ⎝⎛--=x x y (4).1111x x y ++-=例3. 已知曲线y=.34313+x (1)求曲线在x=2处的切线方程;(2)求曲线过点(2,4)的切线方程.例4. 设函数bx ax x f ++=1)( (a,b∈Z ),曲线)(x f y =在点))2(,2(f 处的切线方程为y=3. (1)求)(x f 的解析式;(2)证明:曲线)(x f y =上任一点的切线与直线x=1和直线y=x 所围三角形的面积为定值,并求出此定值.[当堂检测]1. 函数y =ax 2+1的图象与直线y =x 相切,则a =2.在曲线y =x 2+1的图象上取一点(1,2)及邻近一点(1+△x ,2+△y ),则xy ∆∆为 3.若曲线4y x =的一条切线l 与直线480x y +-=垂直,则l 的方程为4.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的解集是________________5.在函数x x y 83-=的图象上,其切线的倾斜角小于4π的点中,坐标为整数的点的个数有 个。
高三数学一轮复习第2课时导数的应用(一)单调性学案
高三数学一轮复习第2课时导数的应用(一)单调性学案【课本导读】函数的单调性(1)设函数y=f(x)在某个区间内,若f′(x) 0,则f(x)为增函数;若f′(x) 0,则f(x)为减函数.(2)求可导函数f(x)单调区间的步骤:①确定f(x)的;②求导数f′(x);③令f′(x) 0(或f′(x) 0),解出相应的x的范围;④当时,f(x)在相应区间上是增函数,当时,f(x)在相应区间上是减函数.【教材回归】1.(2012·辽宁)函数y=12x2-ln x的单调减区间为( )A.(-1,1] B.(0,1]C.[1,+∞)D.(0,+∞)2.已知函数f(x)=x2(x-a).(1)若f(x)在(2,3)上单调,则实数a的取值范围是________;(2)若f(x)在(2,3)上不单调,则实数a的取值范围是________.3.已知f(x)=sin x+2x,x∈R,且f(1-a)+f(2a)<0,则a的取值范围是________.4.若f(x)=-12x2+b ln(x+2)在(-1,+∞)上是减函数,则b的取值范围是( )A.[-1,+∞)B.(-1,+∞)C.(-∞,-1] D.(-∞,-1)【授人以渔】题型一求函数的单调区间例1 (1)求函数f(x)=x2+1x-1的单调区间.(2)求函数f(x)=x+21-x的单调区间.(3)求函数f(x)=1x ln x的单调区间.思考题1 求下列函数的单调区间:(1)f(x)=(x-1)2-ln(x-1)2;(2) f(x)=(x-1)e x-x2.题型二讨论函数的单调性例2 (2011·北京)已知函数f(x)=.求f(x)的单调区间.思考题2 已知函数f(x)=a ln x+2a2x+x(a≠0).(1)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与直线x-2y=0垂直,求实数a的值;(2)讨论函数f(x)的单调性.题型三利用单调性求参数范围例3 设函数f(x)=x(e x-1)-ax2.(1)若a=12,求f(x)的单调区间;(2)若当x≥0时f(x)≥0,求a的取值范围.思考题3 (1)设函数f(x)=13x3-a2x2+bx+c,曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=1.①求b,c的值;②若a>0,求函数f(x)的单调区间;③设函数g(x)=f(x)+2x,且g(x)在区间(-2,-1)内存在单调递减区间,求实数a的取值范围.【本课总结】1.在某个区间(a,b)上,若f′(x)>0,则f(x)在这个区间上单调递增;若f′(x)<0,则f(x)在这个区间上单调递减;若f′(x)=0恒成立,则f(x)在这个区间上为常数函数;若f′(x)的符号不确定,则f(x)不是单调函数.2.若函数y=f(x)在区间(a,b)上单调递增,则f′(x)≥0,且在(a,b)的任意子区间,等号不恒成立;若函数y=f(x)在区间(a,b)上单调递减,则f′(x)≤0,且在(a,b)的任意子区间,等号不恒成立.3.使f′(x)=0的离散的点不影响函数的单调性.【自助餐】1.若函数f(x)=(x2-2x)e x在(a,b)上单调递减,则b-a的最大值为( )A.2 B. 2 C.4 D.2 22.函数f(x)=(x-3)e x的单调递增区间是( )A.(-∞,2) B.(0,3)C.(1,4) D.(2,+∞)3.若函数f(x)的导函数f′(x)=x2-4x+3,则使函数f(x-1)单调递减的一个充分不必要条件是x∈( )A.(0,1) B.[0,2]C.(2,3) D.(2,4)4.设f(x),g(x)在[a,b]上可导,且f′(x)>g′(x),则当a<x<b时,有( )A.f(x)>g(x)B.f(x)<g(x)C.f(x)+g(a)>g(x)+f(a)D.f(x)+g(b)>g(x)+f(b)5.已知函数f(x)=e x(ax+b)-x2-4x,曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=4x+4.(1)求a,b的值;(2)讨论f(x)的单调性,并求f(x)的极大值.。
高三数学一轮复习教学设计
高三数学一轮复习教学设计一、教学任务及对象1、教学任务本教学设计针对的是高三数学一轮复习。
在这一阶段,学生已经完成了高中数学的全部课程,教学任务是在有限的时间内,帮助学生系统地回顾和巩固数学知识,强化解题技能,提高分析问题和解决问题的能力,为高考做好全面准备。
复习内容涵盖《高中数学课程标准》要求的所有知识点,包括但不限于函数与极限、导数与微分、积分、立体几何、解析几何、数列、概率统计等。
2、教学对象教学对象为即将参加高考的高三学生。
他们具备一定的数学基础和逻辑思维能力,但在数学知识的深度和广度、解题技巧方面存在差异。
此外,由于面临高考的压力,学生在心理上可能存在不同程度的焦虑和紧张。
因此,在教学过程中,需要关注学生的个体差异,采取有针对性的教学策略,同时注重缓解学生的心理压力,帮助他们建立自信,以积极的态度迎接高考。
二、教学目标1、知识与技能(1)掌握高中数学课程标准要求的所有核心概念、性质、定理、公式,并能够熟练运用。
(2)提高数学运算速度和准确性,培养解题技巧,形成解题策略。
(3)具备较强的数学思维能力,能够运用逻辑推理、空间想象、数据分析等方法解决数学问题。
(4)灵活运用数学知识解决实际问题,提高数学应用能力。
2、过程与方法(1)培养学生自主学习和合作学习的能力,让学生在复习过程中学会总结、归纳、提炼知识点。
(2)通过问题驱动法、案例分析、小组讨论等形式,引导学生主动探索、发现数学规律,提高解决问题的能力。
(3)采用变式教学、一题多解等方法,培养学生的发散性思维和创新意识。
(4)结合现代信息技术,如多媒体教学、网络资源等,丰富教学手段,提高教学效果。
3、情感,态度与价值观(1)激发学生学习数学的兴趣,培养他们积极、主动、持久的学习态度。
(2)引导学生树立正确的数学观念,认识到数学在科学技术、社会发展中的重要作用,增强学习数学的使命感和责任感。
(3)通过数学学习,培养学生严谨、求实的科学态度,提高他们的逻辑思维能力和批判性思维。
《名师伴你行》数学一轮复习--导数的应用(1)省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件
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3.已知二次函数f(x)的图像如图所示,那么其导函数 f′(x)的图像大致形状是( )
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A.
B.
C.
D.
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解析:由函数f(x)的图像知,当x∈(-∞,1)时,f(x)为 减函数,∴f′(x)<0.
当x∈(1,+∞)时,f(x)为增函数,∴f′(x)>0. 答案:C
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名师伴你行
级高考数学一轮复习课件
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§3.2 导数的应用(一)
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[高考调研 明确考向]
考纲解读
考情分析
•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、极值
利用导数来研究函数单调性,会求 是近几年高考的热点. 函数的单调区间(其中多项式函数一 •选择题、填空题侧重于利用导数确 般不超过三次). •了解函数在某点取得极值的必要条 定函数的单调性和极值.解答题侧
件和充分条件;会用导数求函数的 重于导数与函数、解析几何、不等
极大值、极小值(其中多项式函数一 式、数列的综合应用,一般难度较
般不超过三次).
大,属中高档题.
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知识梳理 1.函数的单调性与导数 在(a,b)内可导函数f(x),f′(x)在(a,b)任意子区间内都 不恒等于0.
f′(x)≥0⇔f(x)为□1 ______________; f′(x)≤0⇔f(x)为□2 ______________.
围;若不是,请说明理由.
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解析:(1)当a=-2时,f(x)=(-x2-2x)e-x, ∴f′(x)=(x2-2)e-x. 令f′(x)<0,得x2-2<0. ∴- 2<x< 2. ∴函数的单调递减区间是(- 2, 2). (注:写成[- 2, 2]也对)
浙江省衢州市高三数学一轮复习 导数与切线方程教案
● 教材分析:导数这块知识点在高考中地位较为重要,从近几年的高考试题来看,利用导数来研究函数的单调性和极值已成为炙手可热的考点,既有小题也有解答题,小题主要考察利用导数研究函数的单调性、极值、求切线方程、最值,解答题主要考察导数与函数单调性,及相关内容的综合渗透。
● 学情分析:前面几节课已经复习了函数的定义域、值域、单调性最值等关于函数的一些基本内容。
在接下来学习的导数与切线方程,导数与单调性,导数与极值,导数与最值中,导数作为一种工具,只要将导数的几何意义说明清楚,学习其它关系就轻松多了。
● 教学目标:1、明确导数的几何意义2、能利用导数求函数在某点与过某点的切线方程● 教学重难点:1、导数的几何意义2、求函数在某点与过某点的切线方程● 教学过程:二、平均变化率与瞬时变化率平均变化率=x y ∆∆=0101)()(x x x f x f --=xx f x x f ∆-∆+)()(00(函数y=)(x f 从0x 到1x 的平均变化率)瞬时变化率=x x f x x f x ∆-∆+→∆)()(lim 000(函数y=)(x f 在0x x =处的瞬时变化率)o 0x 1xx ∆ )(0x f )(1x fxy0x就称瞬时变化率为函数y )(x f 在0x x =处的导数,记为')(0x f 或0'x x y =思考b :')(x f 与')(0x f 有什么区别:')(x f 是一个关于x 的函数')(0x f 是函数')(x f 当自变量x 取0x 是的函数值三、导数的几何意函数y=)(x f 从0x 到1x 的平均变化率1212)()(x x x f xf --=1212x x y y --几何意义c :过点)()(,11x f x 与)()(,22x f x 的直线的斜率函数y=)(x f 在0x x =处的导数(瞬时变化率):')1(x f几何意义b :过点)()(,11x f x 的切线的斜率(1x 是切点的横坐标)四、求切线方程(1)求过曲线上点的切线方程例1、已知曲线方程为y =x 2,求曲线在点A (2,4)处的切线方程。
高三数学第一轮复习教学设计
高三数学第一轮复习教学设计一、教学任务及对象1、教学任务本教学设计针对的是高三数学第一轮复习,旨在帮助学生全面回顾和巩固高中数学课程内容,为高考做好充分的准备。
教学内容主要包括:函数与极限、导数与微分、积分、立体几何、解析几何、数列、概率与统计等模块。
通过本轮复习,使学生能够熟练掌握各模块的基本概念、原理和方法,形成完整的知识体系,提高解题能力和数学思维能力。
2、教学对象本教学设计的教学对象为高三学生,他们已经完成了高中数学课程的学习,具有一定的数学基础和解决问题的能力。
但由于学生的个体差异,他们在知识掌握程度、学习方法和兴趣上存在一定差异。
因此,在教学过程中,需要关注每个学生的学习情况,因材施教,提高复习效果。
在教学过程中,教师将充分调动学生的积极性,引导他们主动参与课堂讨论和练习,培养良好的学习习惯和团队合作精神。
同时,针对学生的薄弱环节,进行有针对性的辅导和训练,提高他们的数学素养和应试能力。
二、教学目标1、知识与技能(1)熟练掌握高中数学各模块的基本概念、原理和方法,形成完整的知识体系。
(2)提高数学解题能力,特别是综合应用能力的提升,能够灵活运用所学知识解决实际问题。
(3)培养数学思维能力,包括逻辑推理、空间想象、数据分析等,提高学生的数学素养。
(4)掌握一定的数学研究方法,能够对数学问题进行深入探讨和拓展。
2、过程与方法(1)通过课堂讲解、讨论、练习等多种教学活动,让学生在复习过程中主动参与,提高学习积极性。
(2)采用问题驱动的教学方法,引导学生发现问题、分析问题、解决问题,培养学生的探究精神。
(3)运用案例教学,将数学知识与实际应用相结合,提高学生的应用意识。
(4)鼓励学生进行合作学习,发挥团队协作精神,共同解决问题,提高沟通与协作能力。
3、情感,态度与价值观(1)培养学生对数学的兴趣和热情,使他们认识到数学在生活中的重要作用,增强学习数学的自信心。
(2)引导学生树立正确的价值观,将数学学习与个人发展、国家利益和社会进步相结合,激发学生的社会责任感。
高三数学第一轮复习导数的应用(一)
2.函数的极大值: 函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点 x = b 附近的其他点的函数值都大, f′(b) = 0 , 而且在点 f′(x)>0 x=b附近的左侧 f′(x)<0 ,右侧 , 则点 b 叫做函数 y = f(x) 的极大值点, f(b) 叫做 函数y=f(x)的极大值. 极小值点,极大值点统称为极值点,极大 值和极小值统称为极值.
3.可导函数的极值表示函数在一点附近的情 况,是在局部对函数值的比较;函数的最值 是表示函数在一个区间上的情况,是对函数 在整个区间上的函数值的比较.
运用导数解决函数的单调性问题
[典题导入] ln x+k (2012· 山东高考改编)已知函数 f(x)= ex (k 为常数, e=2.718 28„是自然对数的底数),曲线 y=f(x)在点(1,f(1))处的 切线与 x 轴平行. (1)求 k 的值; (2)求 f(x)的单调区间.
解析
(1)当 a=2 时,f(x)=(-x2+2x)ex,
∴f′(x)=(-2x+2)ex+(-x2+2x)ex=(-x2+2)ex. 令 f′(x)>0,即(-x2+2)ex>0, ∵ex>0,∴-x2+2>0, 解得- 2<x< 2. ∴函数 f(x)的单调递增区间是(- 2, 2).
第十二节
(一) 导数的应用
[主干知识梳理] 一、函数的单调性 在(a,b)内可导函数f(x),f′(x)在(a,b)任意 子区间内都不恒等于0. f′(x)≥0⇔f(x)在(a,b )上为 . 增函数 f′(x)≤0⇔f(x)在(a,b )上为 . 减函数
定积分导数
高三数学第一轮复习教案—导数、定积分、极限一.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)今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。
高三数学一轮复习备考导数在研究函数中的应用说课稿
《导数在研究函数中的应用》一轮复习说课稿尊敬的各位老师、专家,大家好!我今天说课的内容是高三的一节复习课《导数在研究函数中的应用》。
下面,我从以下几个方面来说课。
一、教学理念:新课标指出,学生是教学的主体,教师的教应本着从学生的认知规律出发,以学生活动为主线,在原有知识的基础上,建构新的知识体系。
因此,教师的责任关键在于教学过程中创设一个“数学活动”环境,让学生通过这个环境的相互作用,利用自身的知识和经验构建自己的理解,获得知识,从而培养自己的数学素养,培养自己的能力。
二、教材分析1、本节教材的地位、作用分析导数在研究函数中的应用是人教A版高中数学新教材选修2-2第一章第三节的内容。
其中函数单调性是刻画函数变化的一个最基本的性质,虽然学生已经能够使用定义判定在所给区间上函数的单调性,但在判断较为复杂的函数单调性时,使用定义法局限性较大。
而通过本节课的学习,能很好的解决这一难题,能够使学生充分体验到导数作为研究函数单调性的工具,其有效性和优越性。
另一方面,在高考中常利用导数研究函数的单调性,并求单调区间、极值、最值、利用导数解决生活中的优化问题,同时对研究不等式等问题起着重要作用。
所以,学习本节课既加深了学生对前面所学知识之间的联系,也为后继学习做好了铺垫,学好本节内容,能加深学生对函数性质的理解,进一步体会数形结合、分类讨论、函数与方程的数学思想,能在高考中起到四两拨千斤的作用。
在高考中,常将导数与向量、不等式、集合一样作为工具与其他知识相综合考查。
2、教学目标(一)知识与技能目标:(1)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);(2)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). (二)过程与方法目标:(1)通过本节的复习,掌握用导数在研究函数单调性、极值和最值中的方法;(2)培养学生的观察、比较、分析、概括的能力,数形结合、转化思想、分类讨论的数学思想(三)情感态度与价值观目标:(1)在教学过程中让学生养成多动手、多观察、勤思考、善总结的习惯;(2)培养学生的探索精神,感受成功的乐趣。
高考数学第一轮复习教案导数精选
高考数学第一轮复习教案导数复习目标1. 了解导数的概念,能利用导数定义求导数.掌握函数在一点处的导数的定义和导数的几何意义,理解导函数的概念.了解曲线的切线的概念.在了解瞬时速度的根底上抽象出变化率的概念.2熟记根本导数公式,掌握两个函数四那么运算的求导法那么和复合函数的求导法那么,会求某些简单函数的导数,利能够用导数求单调区间,求一个函数的最大〔小〕值的问题,掌握导数的根本应用.3. 了解函数的和、差、积的求导法那么的推导,掌握两个函数的商的求导法那么.能正确运用函数的和、差、积的求导法那么及已有的导数公式求某些简单函数的导数^4. 了解复合函数的概念.会将一个函数的复合过程进行分解或将几个函数进行复合.掌握复合函数的求导法那么,并会用法那么解决一些简单问题 .三、根底知识梳理: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.在高中阶段对于导数的学习,主要是以下几个方面:1 .导数的常规问题:〔1〕刻画函数〔比初等方法精确细微〕;〔2〕同几何中切线联系〔导数方法可用于研究平面曲线的切线〕;〔3〕应用问题〔初等方法往往技巧性要求较高,而导数方法显得简便〕等关于n次多项式的导数问题属于较难类型.2 .关于函数特征,最值问题较多,所以有必要专项讨论,导数法求最值要比初等方法快捷简便^3 .导数与解析几何或函数图象的混合问题是一种重要类型,也是高考中考察综合水平的一个方向,应引起注意.4 .瞬时速度物理学习直线运动的速度时,涉及过瞬时速度的一些知识,物理教科书中首先指出:运动物体经过某一时刻〔或某一位置〕的速度叫做瞬时速度,然后从实际测量速度出发,结合汽车速度仪的使用,对瞬时速度作了说明.物理课上对瞬时速度只给出了直观的描述,有了极限工具后,本节教材中是用物体在一段时间运动的平均速度的极限来定义瞬时速度.5 .导数的定义导数定义与求导数的方法是本节的重点,推导导数运算法那么与某些导数公式时,都是以此为依据. 对导数的定义,我们应注意以下三点:(1) Ax是自变量x在X o处的增量(或改变量).(2)导数定义中还包含了可导或可微的概念,如果△ x-O 时,—y有极限,那么函数y=f(x)在点x0处x可导或可微,才能得到f(x)在点x0处的导数.(3)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(由连续函数定义可知).反之不一定成立.例如函数y=|x|在点x=0处连续,但不可导.由导数定义求导数,是求导数的根本方法,必须严格按以下三个步骤进行:(1)求函数的增量y f(x0x) f(x0);(2)求平均变化率一y ——x)—f-(x^);(3)取极限,得导数f'(x0) lim —y .x x x 0 x6 .导数的几何意义函数y=f(x)在点x o处的导数,就是曲线y=(x)在点P(x o, f (x o))处的切线的斜率.由此,可以利用导数求曲线的切线方程.具体求法分两步:⑴求出函数y=f(x)在点x o处的导数,即曲线y=f(x)在点P(x o, f (x o))处的切线的斜率;(2)在切点坐标和切线斜率的条件下,求得切线方程为y y o f'(x o)(x x o)特别地,如果曲线y=f(x)在点P(x o, f (x o))处的切线平行于y轴,这时导数不存,根据切线定义,可得切线方程为x x o7 .导数与函数的单调性的关系㈠f (x) o与f(x)为增函数的关系.3f (x) 0能推出f(x)为增函数,但反之不一定.如函数f(x) x在(,)上单调递增,但f (x) 0, f (x) 0是f(x)为增函数的充分不必要条件.㈡f (x) 0 时, f (x) 0 与f (x) 为增函数的关系.假设将f (x) 0的根作为分界点,由于规定 f (x) 0 ,即抠去了分界点,此时 f (x) 为增函数,就一定有f (x) 0.,当f (x) 0时,f (x) 0是f(x)为增函数的充分必要条件.㈢f (x) 0 与f (x) 为增函数的关系.f(x) 为增函数,一定可以推出 f (x) 0,但反之不一定,由于 f (x) 0,即为f (x) 0或f (x) 0 .当函数在某个区间内恒有 f (x) 0,那么f(x)为常数,函数不具有单调性..•. f (x) 0是f (x)为增函数的必要不充分条件.㈣单调区间的求解过程y f (x)( 1)分析y f (x) 的定义域;( 2)求导数y f (x)( 3)解不等式 f (x) 0,解集在定义域内的局部为增区间( 4)解不等式 f (x) 0 ,解集在定义域内的局部为减区间我们在应用导数判断函数的单调性时一定要搞清以下三个关系,才能准确无误地判断函数的单调性. 以下以增函数为例作简单的分析,前提条件都是函数y f (x) 在某个区间内可导.㈤函数单调区间的合并函数单调区间的合并主要依据是函数f(x)在(a,b)单调递增,在(b,c)单调递增,又知函数在f(x) b处连续,因此f(x)在(a,c)单调递增.同理减区间的合并也是如此,即相邻区间的单调性相同, 且在公共点处函数连续,那么二区间就可以合并为以个区间.8 . y f (x) x [a , b](1)f (x) 0恒成立.. y 〞*)为(2,3上•••对任意x (a,b)不等式f(a) f(x) f(b) 恒成立(2) f (x) 0恒成立y f (x)在(a,b)上四、经典例题解析:2 - c(i)求a 和b 的值;(n)讨论 f(x)的单倜性;(出)设 g(x) - x 3 x 2,试比拟 3小.解:(I)由于 f (x) e x 1(2x x 2) 3ax 2 2bx xe x 1 (x 2) x(3ax 2b), 又x 2和x 1为f (x)的极值点,所以f ( 2) f(1) 0,因此6a 2b 0'解方程组得a Lb 1.3 3a 2b 0,3一. 1E)由于 a 3 b 1,所以 f(x)x(x 2)(e1),令 f (x) 0,解得 x 12 , x 2 0 , x 31 .由于当 x (, 2) U(01)时,f (x)当x ( 2,0)U(1,)时,f (x) 0.所以f(x)在(2,0)和(1,)上是单调递增的; 在(,2)和(0,1)上是单调递减的.2 x 113 2 2 x 1 3 2 . x 1(出)由(I)可知 f (x) x e - x x ,故 f (x) g(x) x e x x (e 3 ....................................... - ...........人 x 1 x 1金_h(x) ex,…那么 h (x) e 1 .令 h (x) 0 ,得 x 1 ,由于x ,1时,h (x) 0 0,所以h(x)在x ,1上单调递减.故 x,1 时,h(x)> h(1) 0;由于 x 1,时,h(x)>0,所以h(x)在x 1,上单调递增.故x 1, 时,h(x) > h(1) 0.所以对任意x (,),恒有h(x) > 0 ,又x 2 2 0 ,对任意x (a ,b)不等式f(a)f (x) f(b)恒成立例1设函数f(x)2 x 1 3.2x e ax bx , x2和x 1为f(x)的极值点.f (x)与g(x)的大0;x)说明:此题主要考查函数的极值及利用导数解决函数单调性问题,另外利用导数证实不等式也是高考不科 无视的考查方向.所以,当b 2时,函数f(x)在(,b 1)上单调递减,在(b 1,1)上单调递增, 在(1,)上单调递减.当b 2时,函数f(x)在(,1)上单调递减,在(1, b 1)上单调递增,在(b 1,)上单调递减., r , 2 ~ 一., .................. ...............................当b 1 1,即b 2时,f(x)所以函数f (x)在(,1)上单调递减,在(1,)上单调递减.x 1a例3.函数f x x — b x 0 ,其中a,b R .x(i)假设曲线 y f x 在点P 2, f 2处的切线方程为y 3x 1,求函数f x 的解析式; (n)讨论函数 f x 的单调性;因此f(x) g(x) > 0 ,故对任意x (),恒有 f (x) > g(x).例2.函数f(x )2( x 1)2 解:f (x)- ---- -令 f (x) 0,得 x b 当b 1 1,即b 2时,当b 1 1 ,即b 2时------ ,求导函数 f (x),并确£ (x1)2(2x b) 2(x 1) 2x 2b (x 1)4(x 1)31 .,f (x)的变化情况如下表:x (, b 1) b 1f (x),f (x)的变化情况如下表:x (,1) (1, b 1)f (x)三f(x)的单调区间.22[x (b 1)] 3(b 11)(1,)b 1 (b 1,)从而得b 7,所以满足条件的b 的取值范围是(,7]. 44说明:本小题主要考查导数的几何意义、利用导数研究函数的单调性、解不等式等根底知识,考查运算能 力、综合分析和解决问题的水平.t 表示时间,以月为单位,年初为起点,根据历年数据,某水库1(出)右对于任息的 a — ,2 ,不等式f x2.110在一1上恒成乂, 4求b 的取值范围a解:(I) f (x) 1 一,由导数的几何意义得 f (2) 3,于是a 8. x 由切点P(2, f(2))在直线y 3x 1上可得 2 b 7,解得b 9.所以函数f(x)的解析式为f(x) x - 9. xa(n) f (x) 1 —. x当a 0时,显然f (x) 0(x 0) .这时f(x)在(,0), (0,)内是增函数. 当a 0时,令f (x) 0,解得x B当x 变化时,f (x), f (x)的变化情况如下表:x (, a) 、,a (、.a,0) (0, ■ a)、.a (、. a,)f (x) + 0f (x)/ 极大值 \\ 极小值所以f (x)在(Va) , (ja,)内是增函数,在(ja,0) , (0, Va)内是减函数.(m)由(n)知,,1 ,,…,,… f (x)在[一 1]上的最大值为1 -f(一)与f (1)中的较大者,对于任意的 41 … a [-,2],不等2 1 一 , ,一」式f (x) 10在[1,1]上恒成立,当且仅当,1f(1) 10 即 b 4 5即 f(1) 10 b39 , 4a 一一,, 4 ,对任息的a 9 a1~ [-,2]成立. 2例4.水库的蓄水量随时间而变化,现用的蓄水量(单位:亿立方米)关于t的近似函数关系式为V(t)= ( t2 14t 40)e450,0 t 10,4(t 10)(3t 41) 50,10 t 12(I)该水库的蓄水量小于50的时期称为枯水期.以i—1vtvi表示第i月份(i=1,2, (12),问一年内哪几个月份是枯水期?(n )求一年内该水库的最大蓄水量(取e=2.7计算).…,、…,?…,2 ,1t解:(I)①当0V t 10 时,V(t)=( — t+14t —40) e450 50,化简得t2—14t+40>0,解得t V 4,或t > 10,又0V t 10,故0V tv 4.②当10V t 12 时,V (t) =4 (t—10) (3t —41) +50V 50,41化简彳#(t—10) (3t —41) v 0,解得10vt v —,又10V t 12,故10V t 12.3综合得0v t <4,或10<t 12,故知枯水期为1月,2月,3月,4月,11月,12月共6个月.(n )由(I )知:V(t)的最大值只能在(4, 10)内到达.1t一 3 11t8),由V (t) =e4( -t23t 4) -e4 (t2)(t4 2 4令V (t)=0,解得t=8(t= -2 舍去).当t变化时,V' (t)与V( t)的变化情况如下表:(4,8) (8,10)V' (t)Mt) 极大值由上表,V(t)在t = 8时取得最大值V8) =8e2+50- 108.32(亿立方米).故知一年内该水库白最大蓄水量是108.32亿立方米说明:本小题主要考查函数、导数和不等式等根本知识,考查用导数求最值和综合运用数学知识解决实际 问题水平........ kx 1例5.函数f(x) f (c 0且c 1, k R )恰有一个极大值点和一个极小值点,其中一个是 x c x c.(I)求函数f(x)的另一个极值点;(n)求函数f(x)的极大值M 和极小值m ,并求M m>1时k 的取值范围.-22k(x c) 2x(kx 1) kx 2x ck解:(I) f (x) — ----------------- 2 ----- 2 ------ -------- 2 -----2一,由题意知 f ( c) 0 ,(x c) (x c)2.即得 c k 2c ck 0, (*)Qc 0, k 0., … 2 rr2 (n)由(*)式得 k ---------------- ,即 c 1 -.c 1k当 c 1时,k 0;当 0 c 1时,k 2.M m- k2 1 -"恒成立.综上可知,所求 k 的取值范围为(,2)U[J2,).由 f (x) 0得 kx 22x ck 0,由韦达定理知另一个极值点为(i)当 k 0时,f(x)在(,c)和(1,)内是减函数,在(c,1)内是增函数. k 1 k f ⑴.2 °, m f( c)kc 1 k 22~~cc 2(k 2)k 22(k 2)0,解得(ii )当 k 2 时,f(x)在(,c)和(1,)内是增函数,在(c,1)内是减函数.f( c)k 2 2(k 2)kf (1) — 02求证以下不等式(1)2xx ——ln( 1 x) x2 2(1 x)x (0,(2)2x ,一、sin x ——x (0 ,—) 2(3) x sin x tanx x (0, 一)2证实: f (x) ln(1 x) (x2-)2f(0) 0x2 1------- 0x 1f(x)为(0, )上x (0, f(x) 0 恒成立••• ln(12 x x) x —2g(x) --------- ln( 12(1 x)x) g(0)g (x)4x24x 2x21 -------------- 2-4(1 x)22x24(1g(x)在(0 , )上x (0,2(1 x)ln(1 x) 0恒成立(2)原式sin x令f (x) sin x/xx (0,2) cosx x tanx•• f (x)cosx(x tanx)(0;f(x) 0 (0,-)• sin x2x(3)令f(x) tanx 2x sin x f(0)f (x) sec2 x 八(1 cosx)(cos x2 cosx ----------------- --- 2-cos xsin2 x)x (0,-) f (x) 0 (0,-)2 2tanx x x sin x说明:利用导数证实不等式这一局部内容不可无视,它本质是还是考查利用导数研究函数的单调性及最值问题.五、强化跟踪:x 0x1 .设函数f(x)在*0处可导,那么lim f(x0 x)f(x0)等于A f'(x.)B . f'( x0)C , f'( x0)D . f( x0)f(x0 2 x) f(x.)2.右lim ------------------------------ 1 ,那么f (x0)等于( )x 0 3 xA. 2 B .3 C . 3 D . 23 23 .曲线y x3 3x上切线平行于x轴的点的坐标是( )A (-1,2)B , (1,-2)C . (1,2)D . ( -1 , 2)或(1 , -2 )4 .假设函数f(x)的导数为f ' (x)=-sinx ,那么函数图像在点(4, f (4))处的切线的倾斜角为()A 90°B .0°C .锐角D .钝角5 .函数y 2x33x2 12x 5在[0 , 3]上的最大值、最小值分别是( )A. 5, —15B. 5,-4C. —4, —15D. 5, —16s6 . 一直线运动的物体,从时间t到t+ At时,物体的位移为△ s,那么lim ——为( )0 ttA从时间t至ij t+ At时,物体的平均速度 B.时间t时该物体的瞬时速度C.当时间为^ t时该物体的速度 D .从时间t到t+ At时位移的平均变化率7 .关于函数f(x)2x3 6x2 7 ,以下说法不正确的选项是A.在区间( ,0)内,f(x)为增函数B .在区间(0, 2)内,f(x)为减函数D.在区间( ,0)(2,)内,f(x)为增函数 8 .对任意x,有f'(x)4x 3, f(1)=-1 ,那么此函数为()4_4___4_4 一A f (x) xB . f(x) x 2C . f(x) x 1D . f(x) x 29 .函数y=2x 3-3x 2-12x+5在[0,3]上的最大值与最小值分别是()A.5 , -15B.5,4C.-4 , -15D.5 ,-1610 .设f(x)在X O 处可导,以下式子中与f'(x .)相等的是⑴ l …:(xo2x);..f(X o X) f (X O X) lim -----------x 0 V11 . f ( x )是定义在区间[—c,c ]上的奇函数,其图象如下图:令 g (x)的表达正确的选项是()A.假设a <0,那么函数g ( x)的图象关于原点对称.B.假设a=-1, — 2<b<0,那么方程g (x) =0有大于2的实根.C.假设awo,b=2,那么方程g ( x) =0有两个实根D.假设a>1,b<2,那么方程g ( x) =0有三个实根12 .假设函数f(x)在点X O 处的导数存在,那么它所对应的曲线在点 13 .设f(x) x 1,那么它与x 轴交点处的切线的方程为 . x14 .设 f'(x 0)3,那么 limf(Xo h)-f(Xo 3h).h 0h15 .垂直于直线2x-6y+1=0 ,且与曲线y x 3 3x 2 5相切的直线的方程是⑶lx mf (X O 2 x) f (X Ox)(4)lx mf (X O x) f (X O 2 x)A (1) (2)B . (1) (3) C(2) (3) D (1) (2) (3) (4)C.在区间(2,)内,f(x)为增函数+b,那么以下关于函数(X O , f(X o ))处的切线方程是16 .曲线y17 . y=x 2e x 的单调递增区间是18 .曲线y 3]3x2—1在点(1,3/4)处的切线方程为1 ...............................19 . P 是抛物线y X 2上的点,假设过点 P 的切线方程与直线 y -x 1垂直,那么过P 点处的切线方程是220 .在抛物线y x 2上依次取两点,它们的横坐标分别为X 1 1, X 2 3,假设抛物线上过点 P 的切线与过这两点的割线平行,那么 P 点的坐标为 .21 .曲线f(x) x 3在点A 处的切线的斜率为 3,求该曲线在 A 点处的切线方程.22 .在抛物线y x 2上求一点P,使过点P 的切线和直线3x-y+1=0的夹角为一.4__ x(x 0)23 .判断函数f(x) ')在x=0处是否可导.x(x 0)24 .求经过点(2, 0)且与曲线y 1相切的直线方程. x25 .曲线C 1 : y x 2与C 2: y (x 2)2 .直线l 与C 1、C 2«W,求直线l 的方程. 六.参考答案:1 — 5 CBDCA 6 —10 BDBAB 11 B 12 . y f (X O ) f'(X O )(X X O )1317. (-8,-2)与(0,+ oo) 18. x V2y 1 019 . 2x-y-1=020. ( 2, 4) 21 .由导数定义求得f'(x) 3x 2,y=2(x-1)或 y=2(x+1)14 . -6 153x+y+6=0 16令 3x 2 3 ,那么 x= ± 1.当x=1时,切点为(1,1),所以该曲线在(1, 1)处的切线方程为 y-1=3(x-1)即3x-y-2=0 ; 当x=-1时,那么切点坐标为(-1,-1),所以该曲线在(-1,-1)处的切线方程为 y+1=3(x+1)即3x- y+2=0.22.由导数定义得f' (x)=2x,设曲线上 P 点的坐标为(x 0,y 0),那么该点处切线的斜率为 k p 2x 0,根据2x .3limx 0y二•lim ——不存在.x 0x,函数f(x)在x=0处不可导.1lim --------------- x 0x 0(x 0x)夹角公式有2x o 3 解得x 01或x o由x 0得y 016, 一 八 1 1、 那么P (-1, 1)或 P(-,—).4 1623- limx 0limx 0f(0f(0)limx 0limx 0limx 0f(0 x) f(0)xlimx 024.可以验证点 (2, 0)不在曲线上,故设切点为P (x 0, y 0).由 y'|x x 0lim xxx .x 0xlim ------------- x ------ x 0x (x 0 x) x 01~~2, x 01 得所求直线方程为y y0 」2(x x o).X.由点(2, 0)在直线上,得x:y. 2 X o,再由P(X o,y.)在曲线上,得x.y. 1,联立可解得x0 1 , y01.所求直线方程为x+y-2=0.25.解:设l与G相切于点P(x1,x;),与C2相切于Q(x2,① 2)2).对C1 : y' 2x ,那么与C1相切于2 2点P的切线方程为y x1 2x1( x x1),即y 2x1x x1 . ①2对C2:y' 2(x 2),那么与C2相切于点Q的切线方程为y (x2 2) 2(x2 2)(x x2),即2y 2( x22)x x2 4. ②2x1 2M 2) x 0, x 2•••两切线重合,・•.12 2 2,解得1 ,或1 ,x;x2 4 x22; x20「•直线方程为y=0或y=4x-4.。
2021届高三数学(理)一轮复习学案:第三章第一节 导数的概念及运算含解析
第一节导数的概念及运算[最新考纲][考情分析][核心素养]1.了解导数概念的实际背景.2.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.4.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.5.了解微积分基本定理的含义.导数的几何意义的应用仍是2021年高考考查的热点,多为选择题、填空题,分值为5分.数学运算1.导数的概念(1)函数y=f(x)在x=x0处的导数称函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率lim Δx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx=limΔx→0ΔyΔx为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f′(x0)或y′|x=x0,即f′(x0)=limΔx→0ΔyΔx=limΔx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx.(2)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P(x0,y0)1切线的斜率(瞬时速度就是位移函数s(t)对时间t的导数)2y-y0=f′(x0)(x-x0).(3)函数f(x)的导函数称函数f′(x)=3limΔx→0f(x+Δx)-f(x)Δx为f(x)的导函数.2.基本初等函数的导数公式原函数导函数f(x)=c(c为常数)f′(x)=40f(x)=x n(n∈Q*)f′(x)=5nx n-1 f(x)=sin x f′(x)=6cos_xf(x)=cos x f′(x)=7-sin_x(1)[f (x )±g (x )]′(2)[f (x )g (x )]′ (3)⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )g (x )[g (x )]g (x )≠0).4.复合函数的导数复合函数y =f [g (x )]的导数和函数y =f (u ),u =g (x )的导数间的关系为y x即y 对x►常用结论(1)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. (2)函数y =f (x )的导数f ′(x )反映了函数f (x )的瞬时变化趋势,其正负号反映了变化的方向,其大小|f ′(x )|反映了变化的快慢,|f ′(x )|越大,曲线在这点处的切线越“陡”.5.定积分的概念在⎠⎛ab f (x )d x 中,a ,b 区间[a ,b ]f (x )x f (x )d x6.定积分的性质(1)⎠⎛ab kf (x )d x ⎠⎛ab f (x )d x (k 为常数);(2)[f 1(x )±f 2(x )]d x =25⎠⎛ab f 1(x )d x ±⎠⎛ab f 2(x )d x ;(3)f (x )d x =26⎠⎛ac f (x )d x +⎠⎛cb f (x )d x (其中a <c <b ).7.微积分基本定理一般地,如果f (x )是区间[a ,b ]上的连续函数,并且F ′(x )=f (x ),那么f (x )d x F (a ),常把F (b )-F (a )记作F (x )⎪⎪⎪b a ,即f (x )d x =F (x )⎪⎪⎪ba=F (b )-F (a ).8.定积分的几何意义定积分f (x )d x 的几何意义是介于x 轴、曲线y =f (x )及直线x =a ,x =b 之间的曲边梯形的面积的代数和,其值可正可负,具体来说,如图,设阴影部分的面积为S .①S =f (x )d x ;②S =-f (x )d x ; ③S =f (x )d x -⎠⎛cb f (x )d x ;④S =f (x )d x -g (x )d x =[f (x )-g (x )]d x . ►常用结论常见被积函数的原函数(1)c d x =cx ⎪⎪⎪ba ;(2)x n d x =x n +1n +1⎪⎪⎪ba(n ≠-1);(3)sin x d x =-cos x ⎪⎪⎪b a ;(4)cos x d x =sin x ⎪⎪⎪ba;(5)1x d x =ln x ⎪⎪⎪ba ;(6)e x d x =e x ⎪⎪⎪ba.‖基础自测‖一、疑误辨析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)求f ′(x 0)时,可先求f (x 0),再求f ′(x 0).( ) (3)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点.( ) (4)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线.( )(5)曲线y =f (x )在点P (x 0,y 0)处的切线与过点P (x 0,y 0)的切线相同.( ) (6)设函数y =f (x )在区间[a ,b ]上连续,则f (x )d x =f (t )d t .( ) (7)若f (x )是偶函数,则⎠⎛-a a f (x )d x =2⎠⎛0a f (x )d x .( )(8)若f (x )是奇函数,则⎠⎛-aa f (x )d x =0.( ) (9)曲线y =x 2与直线y =x 所围成的区域面积是⎠⎛01(x 2-x )d x.( ) 答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√ (9)× 二、走进教材2.(选修2-2P 19B 2改编)曲线y =x 3+11在点P (1,12)处的切线与y 轴交点的纵坐标是( ) A .-9 B .-3 C .9 D .15答案:C3.(选修2-2P 50A 5改编)定积分⎠⎛-11|x |d x =( )A .1B .2C .3D .4答案:A4.(选修2-2P 60A 6改编)已知质点的速度v =10t ,则从t =0到t =t 0质点所经过的路程是( )A .10t 20B .5t 20C .103t 20D .53t 20答案:B5.(选修2-2P 3例题改编)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 =__________m/s ,加速度a =________m/s 2.答案:-9.8t +6.5-9.8 三、易错自纠6.下列求导运算正确的是( ) A .⎝⎛⎭⎫x +1x ′=1+1x 2 B .(log 2x )′=1x ln2C .(3x )′=3x log 3eD .(x 2cos x )′=-2sin x解析:选B ⎝⎛⎭⎫x +1x ′=x ′+⎝⎛⎭⎫1x ′=1-1x 2;(3x )′=3x ln3;(x 2cos x )′=(x 2)′cos x +x 2(cos x )′=2x cos x -x 2sin x .故选B .7.已知t 是常数,若⎠⎛0t (2x -2)d x =8,则t =( )A .1B .-2C .-2或4D .4解析:选D 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 .8.曲线y =1-2x +2在点(-1,-1)处的切线方程为______________. 解析:∵y ′=2(x +2)2,∴k =y ′|x =-1=2.故所求切线方程为2x -y +1=0. 答案:2x -y +1=0 考点 导数的运算|题组突破|1.已知f (x )=x (2017+ln x ),若f ′(x 0)=2018,则x 0=( ) A .e 2 B .1C .ln2D .e解析:选B 因为f (x )=x (2017+ln x ), 所以f ′(x )=2017+ln x +1=2018+ln x . 又f ′(x 0)=2018,所以2018+ln x 0=2018,所以x 0=1.故选B .2.已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),且满足f (x )=2xf ′(1)+ln x ,则f ′(1)=( ) A .-e B .-1 C .1D .e解析:选B 由f (x )=2xf ′(1)+ln x ,得f ′(x )=2f ′(1)+1x ,所以f ′(1)=2f ′(1)+1,所以f ′(1)=-1,故选B .3.求y =x 2sin x 的导数. 解:y ′=(x 2)′sin x +x 2(sin x )′ =2x sin x +x 2cos x .4.求y =-sin x2⎝⎛⎭⎫1-2cos 2x 4的导数. 解:∵y =-sin x 2⎝⎛⎭⎫1-2cos 2x 4=-sin x2⎝⎛⎭⎫-cos x 2=12sin x , ∴y ′=⎝⎛⎭⎫12sin x ′=12(sin x )′=12cos x . ►名师点津导数的计算技巧(1)求导之前,应利用代数、三角恒等式等变形对函数进行化简,然后求导,这样可以减少运算量,提高运算速度,减少差错;遇到函数的商的形式时,如能化简则化简,这样可避免使用商的求导法则,减少运算量.(2)复合函数求导时,先确定复合关系,由外向内逐层求导,必要时可换元. 考点一导数的几何意义及应用——多维探究导数的几何意义是每年高考的必考内容,考查题型既有选择题、填空题,也常出现在解答题的第(1)问中,难度偏小,属中、低档题.常见的命题角度有:(1)求切线方程;(2)求切点坐标;(3)根据切线的性质求参数或参数的取值范围.●命题角度一求切线方程【例1】(1)(2019年全国卷Ⅱ)曲线y=2sin x+cos x在点(π,-1)处的切线方程为() A.x-y-π-1=0 B.2x-y-2π-1=0C.2x+y-2π+1=0D.x+y-π+1=0(2)经过原点(0,0)作函数f(x)=x3+3x2的图象的切线,则切线方程为_________________.[解析](1)依题意得,y′=2cos x-sin x,k=y′|x=π=2cosπ-sinπ=-2,因此所求的切线方程为y+1=-2(x-π),即2x+y-2π+1=0,故选C.(2)由题意得,f′(x)=3x2+6x.当(0,0)为切点时,f′(0)=0,故切线方程为y=0;当(0,0)不为切点时,设切点为P(x0,x30+3x20)(x0≠0),则切线方程为y-(x30+3x20)=(3x20+6x0)·(x-x0),因为切线过原点,所以x30+3x20=3x30+6x20,所以x0=-32,此时切线方程为9x+4y=0.[答案](1)C(2)9x+4y=0或y=0►名师点津与切线有关问题的处理策略(1)已知切点A(x0,y0)求斜率k,即求该点处的导数值k=f′(x0).(2)已知斜率k,求切点A(x1,f(x1)),即解方程f′(x1)=k.(3)求过某点M(x1,y1)的切线方程时,需设出切点A(x0,f(x0)),则切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x -x0),再把点M(x1,y1)代入切线方程,求x0.●命题角度二求切点坐标【例2】(2019年江苏卷)在平面直角坐标系xOy中,点A在曲线y=ln x上,且该曲线在点A处的切线经过点(-e,-1)(e为自然对数的底数),则点A的坐标是________.[解析]设A(x0,ln x0),又y′=1x,则曲线y=ln x在点A处的切线方程为y-ln x0=1x0(x-x0),将(-e,-1)代入,得-1-ln x0=1x0(-e-x0),化简得ln x0=ex0,解得x0=e,则点A的坐标是(e,1).[答案](e,1)►名师点津求切点坐标,其思路是先求函数的导数,然后让导数值等于切线的斜率,从而得出切线方程或求出切点坐标.●命题角度三根据切线的性质求参数或参数的取值范围【例3】(1)(2019年全国卷Ⅲ)已知曲线y=a e x+x ln x在点(1,a e)处的切线方程为y=2x +b,则()A .a =e ,b =-1B .a =e ,b =1C .a =e -1,b =1D .a =e -1,b =-1(2)(2019届巴蜀中学期中测试)曲线f (x )=ln x +12x 2+ax 存在与直线3x -y =0平行的切线,则实数a 的取值范围是________.[解析](1)因为y ′=a e x +ln x +1,所以k =y ′|x =1=a e +1,所以曲线在点(1,a e)处的切线方程为y -a e =(a e +1)·(x -1),即y =(a e +1)x -1,所以⎩⎪⎨⎪⎧a e +1=2,b =-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =e -1,b =-1.(2)由题意,得f ′(x )=1x +x +a ,故存在切点P (t ,f (t )),使得1t +t +a =3,所以3-a =1t +t有解.因为t >0,所以3-a ≥2(当且仅当t =1时取等号),即a ≤1.[答案](1)D (2)(-∞,1] ►名师点津一般已知曲线上一点P (x 0,y 0)的切线与已知直线的关系(平行或垂直),确定该切线的斜率k ,再求出函数的导函数,然后利用导数的几何意义得到k =f ′(x 0)=tan α,其中倾斜角α∈[0,π),根据范围进一步求得角度α或有关参数的取值范围.|跟踪训练|1.若点P 是函数y =e x -e -x -3x ⎝⎛⎭⎫-12≤x ≤12图象上任意一点,且在点P 处切线的倾斜角为α,则α的最小值是( )A .5π6B .3π4C .π4D .π6解析:选B 由导数的几何意义,知k =y ′=e x +e -x -3≥2e x ·e -x -3=-1,当且仅当x=0时等号成立,所以-1≤tan α<0,α∈[0,π).又-12≤x ≤12,tan α=e x +e -x -3≤e +1e -3<0,所以α的最小值是3π4,故选B .2.若曲线y =e -x 上点P 处的切线平行于直线2x +y +1=0,则点P 的坐标是________. 解析:设P (x 0,y 0),因为y ′=-e -x , 所以点P 处的切线斜率为k =-e -x 0=-2,所以x 0=-ln2,则y 0=e ln2=2,所以点P 的坐标为(-ln2,2). 答案:(-ln2,2)3.(2018年全国卷Ⅱ)曲线y =2ln(x +1)在点(0,0)处的切线方程为________. 解析:因为y =2ln(x +1),所以y ′=2x +1.当x =0时,k =y ′=2,所以曲线y =2ln(x +1)在点(0,0)处的切线方程为y -0=2(x -0),即y =2x .答案:y =2x 考点二定积分及应用 【例4】 (1)⎠⎛1e 1x d x +⎠⎛-224-x 2d x =________.(2)由曲线y =x ,y =2-x ,y =-13x 所围成图形的面积为________.(3)一物体在力F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧5,0≤x ≤2,3x +4,x >2(单位:N)的作用下沿与力F 相同的方向,从x =0处运动到x =4(单位:m)处,则力F (x )做的功为________J.[解析](1)因为⎠⎛1e 1xd x =ln x ⎪⎪⎪e1=1-0=1,且⎠⎛-224-x 2d x表示的是圆x 2+y 2=4在x 轴及其上方的面积,故⎠⎛-224-x 2d x =12π×22=2π,故答案为2π+1.(2)解法一:画出草图,如图所示.解方程组⎩⎨⎧y =x ,x +y =2,⎩⎪⎨⎪⎧y =x ,y =-13x 及⎩⎪⎨⎪⎧x +y =2,y =-13x ,得交点分别为B (1,1),O (0,0),A (3,-1), 所以所求图形的面积S =⎠⎛01⎣⎡⎦⎤x -⎝⎛⎭⎫-13x d x +⎠⎛13(2-x )--13x d x =⎠⎛01⎝⎛⎭⎫x +13x d x +⎠⎛13⎝⎛⎭⎫2-23x d x =⎝⎛⎭⎫23x 32+16x 2⎪⎪⎪10+⎝⎛⎭⎫2x -13x 2⎪⎪⎪31 =56+6-13×9-2+13=136. 解法二:如图所求阴影的面积就是△OAC 的面积减去由y 轴,y =x ,y =2-x 围成的曲边三角形的面积,即S =12×2×3-⎠⎛01(2-x -x )d x =3-⎝⎛⎭⎫2x -12x 2-23x 32⎪⎪⎪1=3-⎝⎛⎭⎫2-12-23=136. (3)由题意知,力F (x )所做的功为W =⎠⎛04F (x )d x =⎠⎛025d x +⎠⎛24(3x +4)d x =5x ⎪⎪⎪20+⎝⎛⎭⎫32x 2+4x ⎪⎪⎪42= 10+⎣⎡⎦⎤32×42+4×4-⎝⎛⎭⎫32×22+4×2=36(J). [答案](1)2π+1 (2)136 (3)36►名师点津利用定积分求平面图形面积的4个步骤|跟踪训练|4.(2019届厦门模拟)定积分⎠⎛-22|x 2-2x |d x =( )A .5B .6C .7D .8解析:选D ⎠⎛-22|x 2-2x |d x =⎠⎛-20(x 2-2x )d x +⎠⎛02(2x -x 2)d x =⎝⎛⎭⎫x 33-x 2⎪⎪⎪0-2+⎝⎛⎭⎫x 2-x 33⎪⎪⎪20=8. 5.(2019届衡阳模拟)如图,阴影部分的面积是( ) A .32 B .16 C .323D .83解析:选C 由题意得,阴影部分的面积S =⎠⎛-31(3-x 2-2x )d x =⎝⎛⎭⎫-13x 3-x 2+3x ⎪⎪⎪1-3=323.6.汽车以72km/h 的速度行驶,由于遇到紧急情况而刹车,汽车以匀减速a =4m/s 2刹车,则汽车从开始刹车到停止走的距离为________m.解析:先求从刹车到停车所用的时间t , 当t =0时,v 0=72km/h =20m/s ,刹车后,汽车减速行驶,速度为v (t )=v 0-at =20-4t .令v (t )=0,可得t =5s ,所以汽车从刹车到停车所走过的路程为⎠⎛05(20-4t )d x =(20t -2t 2)⎪⎪⎪50=50(m), 即汽车从开始刹车到停止走的距离为50m. 答案:50考点 导数的几何意义的创新交汇应用【例】(2019届河南洛阳二模)已知a >0,曲线f (x )=3x 2-4ax 与g (x )=2a 2ln x -b 有公共点,且在公共点处的切线相同,则实数b 的最小值为( )A .0B .-1e 2C .-2e2D .-4e2[解析]设曲线y =f (x )与y =g (x )(x >0)在公共点P (x 0,y 0)处的切线相同,因为f ′(x )=6x -4a ,g ′(x )=2a 2x ,由题意得,f (x 0)=g (x 0),f ′(x 0)=g ′(x 0),所以3x 20-4ax 0=2a 2ln x 0-b ,6x 0-4a =2a 2x 0,解得x 0=a 或x 0=-13a (舍去),即有b =a 2+2a 2ln a .令h (t )=t 2+2t 2ln t (t >0),则h ′(t )=4t (1+ln t ),当4t (1+ln t )>0,即t >1e 时,h ′(t )>0,当4t (1+ln t )<0,即0<t <1e 时,h ′(t )<0,故h (t )在⎝⎛⎭⎫0,1e 上为减函数,在⎝⎛⎭⎫1e ,+∞上为增函数,于是h (t )在(0,+∞)上的最小值为h ⎝⎛⎭⎫1e =-1e 2,故b 的最小值为-1e2.故选B .[答案]B ►名师点津(1)设点求切线,即分别设出两曲线的切点的坐标(x 0,f (x 0)),(x 1,g (x 1)),并分别求出两曲线的切线方程;(2)建立方程组,即利用两曲线的切线重合,则两切线的斜率及在y 轴上的截距都分别相等,得到关于参数x 0,x 1的方程组,解方程组,求出参数x 0,x 1的值;(3)求切线方程,把所求参数的值代入曲线的切线方程中即可.|跟踪训练|(2020届广州四校联考)已知函数f (x )的图象在点(x 0,f (x 0))处的切线为l :y =g (x ),若函数f (x )满足∀x ∈I (其中I 为函数f (x )的定义域),当x ≠x 0时,[f (x )-g (x )](x -x 0)>0恒成立,则称x 0为函数f (x )的“转折点”.已知函数f (x )=e x -12ax 2-2x 在区间[0,1]上存在一个“转折点”,则a 的取值范围是( )A .[0,e]B .[1,e]C .[1,+∞)D .(-∞,e] 解析:选B ∵[f (x )-g (x )](x -x 0)>0,x ∈[0,1],∴当x ∈[0,x 0]时,f (x )<g (x ),即f (x )的图象在其切线下方;当x ∈[x 0,1]时,f (x )>g (x ),即f (x )的图象在其切线上方.∴f (x )非凸凹函数,满足f ″(x )=0.由题意得f ′(x )=e x -ax -2.令h (x )=e x -ax -2,则h ′(x )=e x -a ,令h ′(x )=e x -a =0,则其解就是“转折点”,故e x =a ,x ∈[0,1],则1≤a ≤e ,故选B .。
2024届高考一轮复习数学教案(新人教B版):导数与函数的极值、最值
§3.3导数与函数的极值、最值考试要求 1.借助函数图象,了解函数在某点取得极值的必要和充分条件.2.会用导数求函数的极大值、极小值.3.掌握利用导数研究函数最值的方法.4.会用导数研究生活中的最优化问题.知识梳理1.函数的极值(1)一般地,设函数y=f(x)的定义域为D,设x0∈D,如果对于x0附近的任意不同于x0的x,都有①f(x)<f(x0),则称x0为函数f(x)的一个极大值点,且f(x)在x0处取极大值;②f(x)>f(x0),则称x0为函数f(x)的一个极小值点,且f(x)在x0处取极小值.极大值点与极小值点都称为极值点,极大值与极小值都称为极值.显然,极大值点就是在其附近函数值最大的点,极小值点就是在其附近函数值最小的点.(2)一般地,如果x0是y=f(x)的极值点,且f(x)在x0处可导,则必有f′(x0)=0.(3)求可导函数f(x)的极值的步骤①确定函数的定义域,求导数f′(x);②求方程f′(x)=0的根;③列表;④利用f′(x)与f(x)随x的变化情况表,根据极值点左右两侧单调性的变化情况求极值.2.函数的最大(小)值(1)函数f(x)在区间[a,b]上有最值的条件:一般地,如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.(2)求函数y=f(x)在区间[a,b]上的最大(小)值的步骤:①求函数y=f(x)在区间(a,b)内的极值;②将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.常用结论对于可导函数f(x),“f′(x0)=0”是“函数f(x)在x=x0处有极值”的必要不充分条件.思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)函数的极值可能不止一个,也可能没有.(√)(2)函数的极小值一定小于函数的极大值.(×)(3)函数的极小值一定是函数的最小值.(×)(4)函数的极大值一定不是函数的最小值.(√)教材改编题1.如图是f(x)的导函数f′(x)的图象,则f(x)的极小值点的个数为()A.1B.2C.3D.4答案A解析由题意知,只有在x=-1处,f′(-1)=0,且其两侧导数符号为左负右正,故f(x)的极小值点只有1个.2.函数f(x)=x3-ax2+2x-1有极值,则实数a的取值范围是________________.答案(-∞,-6)∪(6,+∞)解析f′(x)=3x2-2ax+2,由题意知f′(x)有变号零点,∴Δ=(-2a)2-4×3×2>0,解得a>6或a<- 6.x3-4x+m在[0,3]上的最大值为4,则m=________.3.若函数f(x)=13答案4解析f′(x)=x2-4,x∈[0,3],当x∈[0,2)时,f′(x)<0,当x∈(2,3]时,f′(x)>0,所以f(x)在[0,2)上单调递减,在(2,3]上单调递增.又f(0)=m,f(3)=-3+m,所以在[0,3]上,f(x)max =f(0)=4,所以m=4.题型一利用导数求解函数的极值问题命题点1根据函数图象判断极值例1(多选)(2023·华南师大附中模拟)如图是y=f(x)的导函数f′(x)的图象,对于下列四个判断,其中正确的判断是()A.当x=-1时,f(x)取得极小值B.f (x )在[-2,1]上单调递增C .当x =2时,f (x )取得极大值D.f (x )在[-1,2]上不具备单调性答案AC解析由导函数f ′(x )的图象可知,当-2<x <-1时,f ′(x )<0,则f (x )单调递减;当x =-1时,f ′(x )=0;当-1<x <2时,f ′(x )>0,则f (x )单调递增;当x =2时,f ′(x )=0;当2<x <4时,f ′(x )<0,则f (x )单调递减;当x =4时,f ′(x )=0,所以当x =-1时,f (x )取得极小值,故选项A 正确;f (x )在[-2,1]上有减有增,故选项B 错误;当x =2时,f (x )取得极大值,故选项C 正确;f (x )在[-1,2]上单调递增,故选项D 错误.命题点2求已知函数的极值例2(2022·西南大学附中模拟)已知函数f (x )=ln x +2ax 2+2(a +1)x (a ≠0),讨论函数f (x )的极值.解因为f (x )=ln x +2ax 2+2(a +1)x ,所以f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1x +4ax +2a +2=(2ax +1)(2x +1)x,若a <0,则当x f ′(x )>0;当x -12a,+f ′(x )<0,故函数f (x )-12a,+故f (x )在x =-12a 处取得唯一的极大值,且极大值为f -12a-1.若a >0,则当x ∈(0,+∞)时,f ′(x )>0恒成立,故函数f (x )在(0,+∞)上单调递增,无极值.综上,当a <0时,f (x )的极大值为-12a -1,无极小值;当a >0时,f (x )无极值.命题点3已知极值(点)求参数例3(1)(2023·福州质检)已知函数f (x )=x (x -c )2在x =2处有极小值,则c 的值为()A .2B .4C .6D .2或6答案A解析由题意,f ′(x )=(x -c )2+2x (x -c )=(x -c )·(3x -c ),则f ′(2)=(2-c )(6-c )=0,所以c =2或c =6.若c =2,则f ′(x )=(x -2)(3x -2),当x ∞f ′(x )>0,f (x )单调递增;当x 时,f ′(x )<0,f (x )单调递减;当x ∈(2,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )单调递增,函数f (x )在x =2处有极小值,满足题意;若c =6,则f ′(x )=(x -6)(3x -6),当x ∈(-∞,2)时,f ′(x )>0,f (x )单调递增;当x ∈(2,6)时,f ′(x )<0,f (x )单调递减;当x ∈(6,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )单调递增,函数f (x )在x =2处有极大值,不符合题意.综上,c =2.(2)(2023·威海模拟)若函数f (x )=e x -ax 2-2ax 有两个极值点,则实数a 的取值范围为()-12,答案D解析由f (x )=e x -ax 2-2ax ,得f ′(x )=e x -2ax -2a .因为函数f (x )=e x -ax 2-2ax 有两个极值点,所以f ′(x )=e x -2ax -2a 有两个变号零点,令f ′(x )=0,得12a =x +1ex ,设g (x )=x +1e x,y =12a ;则g ′(x )=-xex ,令g ′(x )=0,即-xe x =0,解得x =0,当x >0时,g ′(x )<0;当x <0时,g ′(x )>0,所以g (x )在(-∞,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减.分别作出函数g (x )=x +1ex 与y =12a 的图象,如图所示,由图可知,0<12a <1,解得a >12,所以实数a 的取值范围为12,+∞思维升华根据函数的极值(点)求参数的两个要领(1)列式:根据极值点处导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解;(2)验证:求解后验证根的合理性.跟踪训练1(1)已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx -a 2-7a 在x =1处取得极大值10,则a +b 的值为()A .-1或3B .1或-3C .3D .-1答案C解析因为f (x )=x 3+ax 2+bx -a 2-7a ,所以f ′(x )=3x 2+2ax +b ,因为函数f (x )在x =1处取得极大值10,所以f ′(1)=3+2a +b =0,①f (1)=1+a +b -a 2-7a =10,②联立①②,解得a =-2,b =1或a =-6,b =9.当a =-2,b =1时,f ′(x )=3x 2-4x +1=(x -1)(3x -1),f (x )-∞,13(1,+∞)上单调13,1上单调递减,故f (x )在x =1处取得极小值10,不符合题意;当a =-6,b =9时,f ′(x )=3x 2-12x +9=(x -1)(3x -9),f (x )在(-∞,1)和(3,+∞)上单调递增,在(1,3)上单调递减,故f (x )在x =1处取得极大值10,符合题意.综上可得,a =-6,b =9.则a +b =3.(2)(2022·哈师大附中模拟)已知函数f (x )=e xx 2+2k ln x -kx ,若x =2是函数f (x )的唯一极值点,则实数k 的取值范围是()A .(0,2]B .[2,+∞)C.-∞,e2 D.-∞,e 24答案D解析由题意,f (x )=e xx2+2k ln x -kx (x >0),f ′(x )=x -2x ·令f ′(x )=0得x =2或k =e xx 2,令φ(x )=e xx 2(x >0),∴φ′(x )=e x (x -2)x 3,∴φ(x )在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,∴φ(x )min =φ(2)=e 24,又当x →+∞时,φ(x )→+∞,∴若φ(x )=k 无实数根,则k <e 24,∵当k =e 24时,φ(x )=k 的解为x =2,∴实数k ∞,e 24.题型二利用导数求函数最值命题点1不含参函数的最值例4(2022·全国乙卷)函数f (x )=cos x +(x +1)sin x +1在区间[0,2π]的最小值、最大值分别为()A .-π2,π2B .-3π2,π2C .-π2,π2+2D .-3π2,π2+2答案D解析f (x )=cos x +(x +1)sin x +1,x ∈[0,2π],则f ′(x )=-sin x +sin x +(x +1)·cos x =(x +1)cos x ,x ∈[0,2π].令f ′(x )=0,解得x =-1(舍去),x =π2或x =3π2.因为f cos π2+π2+1=2+π2,f cos 3π2+3π2+1=-3π2,又f(0)=cos0+(0+1)sin0+1=2,f(2π)=cos2π+(2π+1)sin2π+1=2,所以f(x)max=f2+π2,f(x)min=f =-3π2.故选D.命题点2含参函数的最值例5已知函数f(x)=x-ax-ln x(a∈R).(1)讨论f(x)的单调性;(2)求f(x)在1e,e上的最大值g(a).解(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=a-x x2,①若a≤0,则f′(x)<0在(0,+∞)上恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上单调递减;②若a>0,则当x>a时,f′(x)<0;当0<x<a时,f′(x)>0,所以f(x)在(0,a)上单调递增,在(a,+∞)上单调递减.(2)f′(x)=a-xx2,当a≤1e时,f(x)在1e,e上单调递减,所以f(x)max=f2-a e;当1e<a<e时,f(x)在1e,a上单调递增,在[a,e]上单调递减,所以f(x)max=f(a)=-ln a;当a≥e时,f(x)在1e,e上单调递增,所以f(x)max=f(e)=-a e,综上,g(a)-ae,a≥e,ln a,1e<a<e,-a e,a≤1e.思维升华求含有参数的函数的最值,需先求函数的定义域、导函数,通过对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数f (x )的最值.跟踪训练2(1)(2021·新高考全国Ⅰ)函数f (x )=|2x -1|-2ln x 的最小值为________.答案1解析函数f (x )=|2x -1|-2ln x 的定义域为(0,+∞).①当x >12时,f (x )=2x -1-2ln x ,所以f ′(x )=2-2x =2(x -1)x ,当12<x <1时,f ′(x )<0,当x >1时,f ′(x )>0,所以f (x )min =f (1)=2-1-2ln 1=1;②当0<x ≤12时,f (x )=1-2x -2ln x ,12上单调递减,所以f (x )min =f 2ln 12=2ln 2=ln 4>ln e =1.综上,f (x )min =1.(2)已知函数h (x )=x -a ln x +1+ax(a ∈R )在区间[1,e]上的最小值小于零,求a 的取值范围.解由题意得,h ′(x )=1-a x -1+a x 2=x 2-ax -(1+a )x 2=[x -(1+a )](x +1)x 2,且定义域为(0,+∞),①当a +1≤0,即a ≤-1时,h ′(x )>0恒成立,即h (x )在(0,+∞)上单调递增,则h (x )在[1,e]上单调递增,故h (x )min =h (1)=2+a <0,解得a <-2;②当a +1>0,即a >-1时,在(0,a +1)上,h ′(x )<0,在(a +1,+∞)上,h ′(x )>0,所以h (x )在(0,a +1)上单调递减,在(a +1,+∞)上单调递增,若a +1≤1,求得h (x )min >1,不合题意;若1<a +1<e ,即0<a <e -1,则h (x )在(1,a +1)上单调递减,在(a +1,e)上单调递增,故h (x )min =h (a +1)=2+a [1-ln(a +1)]>2,不合题意;若a +1≥e ,即a ≥e -1,则h (x )在[1,e]上单调递减,故h (x )min =h (e)=e -a +a +1e<0,得a >e 2+1e -1>e -1,综上,a 的取值范围为(-∞,-2)课时精练1.(多选)已知函数f (x )的导函数f ′(x )的图象如图所示,则下列结论中正确的是()A .f (x )在区间(-2,3)上有2个极值点B .f ′(x )在x =-1处取得极小值C .f (x )在区间(-2,3)上单调递减D .f (x )在x =0处的切线斜率小于0答案BCD解析根据f ′(x )的图象可得,在(-2,3)上,f ′(x )≤0,∴f (x )在(-2,3)上单调递减,∴f (x )在区间(-2,3)上没有极值点,故A 错误,C 正确;由f ′(x )的图象易知B 正确;根据f ′(x )的图象可得f ′(0)<0,即f (x )在x =0处的切线斜率小于0,故D 正确.2.函数f (x )=12x -sin x 在0,π2上的极小值为()A.π12-32B.π12-12C.π6-12D.π6-32答案D解析由f (x )=12x -sin x ,得f ′(x )=12-cos x ,当x f ′(x )<0,f (x )单调递减;当x f ′(x )>0,f (x )单调递增,所以π3是函数f (x )的极小值点,且极小值为f =π6-32.3.已知x =2是f (x )=2ln x +ax 2-3x 的极值点,则f (x )在13,3上的最大值是()A .2ln 3-92B .-52C .-2ln 3-1718D .2ln 2-4答案A解析由函数f (x )=2ln x +ax 2-3x ,可得f ′(x )=2x +2ax -3,因为x =2是f (x )的极值点,可得f ′(2)=1+4a -3=0,解得a =12,所以f ′(x )=2x +x -3=(x -1)(x -2)x ,x >0,当13≤x <1时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增;当1<x <2时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减;当2<x ≤3时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增,由f (1)=-52,f (3)=2ln 3-92,又由f (3)-f (1)=2ln 3-92+52=2ln 3-2>2ln e -2=0,所以f (1)<f (3),所以当x =3时,函数f (x )取得最大值,最大值为2ln 3-92.4.(2022·全国甲卷)当x =1时,函数f (x )=a ln x +bx 取得最大值-2,则f ′(2)等于()A .-1B .-12C.12D .1答案B解析因为函数f (x )的定义域为(0,+∞),1)=-2,(1)=0,而f ′(x )=a x -bx 2,=-2,-b =0,=-2,=-2,所以f ′(x )=-2x +2x2,因此函数f (x )在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,当x =1时取最大值,满足题意.所以f ′(2)=-1+12=-12.故选B.5.已知函数f (x )=ax 2-2x +ln x 有两个不同的极值点x 1,x 2,则实数a 的取值范围为()D .(0,2)答案C 解析由f (x )=ax 2-2x +ln x (x >0),得f ′(x )=2ax -2+1x =2ax 2-2x +1x(x >0),若函数f (x )=ax 2-2x +ln x 有两个不同的极值点x 1,x 2,则方程2ax 2-2x +1=0有两个不相等的正实根,=4-8a >0,1+x 2=1a >0,1x 2=12a>0,解得0<a <12.6.(多选)(2022·新高考全国Ⅰ)已知函数f (x )=x 3-x +1,则()A .f (x )有两个极值点B .f (x )有三个零点C .点(0,1)是曲线y =f (x )的对称中心D .直线y =2x 是曲线y =f (x )的切线答案AC 解析因为f (x )=x 3-x +1,所以f ′(x )=3x 2-1.令f ′(x )=3x 2-1=0,得x =±33.由f ′(x )=3x 2-1>0得x >33或x <-33;由f ′(x )=3x 2-1<0得-33<x <33.所以f (x )=x 3-x +1在∞-33,f (x )有两个极值点,故A 正确;因为f (x )的极小值f-33+1=1-239>0,f (-2)=(-2)3-(-2)+1=-5<0,所以函数f (x )在R 上有且只有一个零点,故B 错误;因为函数g (x )=x 3-x 的图象向上平移一个单位得函数f (x )=x 3-x +1的图象,函数g (x )=x 3-x 的图象关于原点(0,0)中心对称且g (0)=0,所以点(0,1)是曲线f (x )=x 3-x +1的对称中心,故C 正确;假设直线y =2x 是曲线y =f (x )的切线,切点为(x 0,y 0),则f ′(x 0)=3x 20-1=2,解得x 0=±1;若x 0=1,则切点坐标为(1,1),但点(1,1)不在直线y =2x 上;若x 0=-1,则切点坐标为(-1,1),但点(-1,1)不在直线y =2x 上,所以假设不成立,故D 错误.故选AC.7.(2023·潍坊模拟)写出一个存在极值的奇函数f (x )=________.答案sin x (答案不唯一)解析正弦函数f (x )=sin x 为奇函数,且存在极值.8.甲、乙两地相距240km ,汽车从甲地以速度v (km/h)匀速行驶到乙地.已知汽车每小时的运输成本由固定成本和可变成本组成,固定成本为160元,可变成本为v 36400元.为使全程运输成本最小,汽车应以________km/h 的速度行驶.答案80解析设全程运输成本为y 元,由题意,得yv >0,y ′=-160v 2+令y ′=0,得v =80.当v >80时,y ′>0;当0<v <80时,y′<0.所以函数y(0,80)上单调递减,在(80,+∞)上单调递增,所以当v =80时,全程运输成本最小.9.设函数f (x )=a ln x +3x+2a 2x -4a ,其中a >0.(1)讨论f (x )的单调性;(2)若y =f (x )的图象与x 轴没有公共点,求a 的取值范围.解(1)f′(x)=ax-3x2+2a2=2a2x2+ax-3x2=(2ax+3)(ax-1)x2,x>0,∵a>0,∴-32a <0<1a.∴f′(x)<0,f(x)单调递减;f′(x)>0,f(x)单调递增.综上所述,f(x)(2)由(1)可知,f(x)min=f=a ln 1a+3a+2a-4a=a ln 1a+a=a(1-ln a),∵y=f(x)的图象与x轴没有公共点,∴1-ln a>0,∴0<a<e.∴a的取值范围为(0,e).10.(2023·张家口质检)已知函数f(x)=e x+e-x-ax2-2.(1)当a=1时,证明:函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递增;(2)若g(x)=f(x)-e-x,讨论函数g(x)的极值点的个数.(1)证明当a=1时,f(x)=e x+e-x-x2-2,f′(x)=e x-e-x-2x.令φ(x)=e x-e-x-2x,当x>0时,φ′(x)=e x+e-x-2>0,所以函数f′(x)在区间(0,+∞)上单调递增,故f′(x)>f′(0)=0,故函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递增.(2)解由题意知,g(x)=e x-ax2-2,当a=0时,g(x)=e x-2单调递增,无极值点,当a≠0时,g′(x)=e x-2ax,由g′(0)=1,得x=0不是极值点.令e x -2ax =0(x ≠0),得2a =e x x,令h (x )=e x x,则h ′(x )=e x (x -1)x 2,当x <0时,h (x )<0,且h ′(x )<0,当a <0时,方程2a =e x x有唯一小于零的解,故函数g (x )存在一个极值点;当0<x <1时,h ′(x )<0,当x >1时,h ′(x )>0,故函数h (x )在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,h (1)=e 为函数h (x )的极小值,所以当0<a <e 2时,方程2a =e x x无解,函数g (x )无极值点;当a =e 2时,方程2a =e x x有一个解,但当0<x <1时,e x x>2a ,g ′(x )=e x -2ax >0,当x >1时,e x x>2a ,g ′(x )=e x -2ax >0,故函数g (x )无极值点.当a >e 2时,方程2a =e x x有两解,函数g (x )存在一个极大值点和一个极小值点.综上,当a <0时,函数g (x )存在一个极值点,当0≤a ≤e 2时,函数g (x )无极值点,当a >e 2时,函数g (x )存在一个极大值点和一个极小值点.11.(2021·全国乙卷)设a ≠0,若x =a 为函数f (x )=a (x -a )2(x -b )的极大值点,则()A .a <bB .a >bC .ab <a 2D .ab >a 2答案D 解析当a >0时,根据题意画出函数f (x )的大致图象,如图1所示,观察可知b >a .当a <0时,根据题意画出函数f (x )的大致图象,如图2所示,观察可知a >b .图1图2综上,可知必有ab >a 2成立.12.已知函数f (x )-1x,x <0,ln x +1,x >0,若a <b ,且f (a )=f (b ),则b -a 的最小值为()A .1B.e 2C .e -1D .2答案D 解析令f (a )=f (b )=t (t >0),因为f (x )-1x,x <0,ln x +1,x >0,且a <b ,所以-1a=t ,ln b +1=t ,所以a =-1t ,b =e t -1,因此b -a =e t -1+1t,令f (t )=e t -1+1t (t >0),则f ′(t )=e t -1-1t2,当t ∈(0,1)时,f ′(t )<0,f (t )单调递减;当t ∈(1,+∞)时,f ′(t )>0,f (t )单调递增,所以f (t )在t =1处取得极小值,也是最小值,f (1)=e 1-1+11=2,因此b -a 的最小值为2.13.如图所示,已知直线y =kx 与曲线y =f (x )相切于两点,函数g (x )=kx +m (m >0),则对函数F (x )=g (x )-f (x )描述正确的是()A .有极小值点,没有极大值点B .有极大值点,没有极小值点C .至少有两个极小值点和一个极大值点D .至少有一个极小值点和两个极大值点答案C 解析由题意得,F (x )=kx +m -f (x ),则F ′(x )=k -f ′(x ),设直线y =kx 与曲线y =f (x )的两个切点的横坐标分别为x 1,x 2且x 1<x 2,所以F′(x)=0的两个零点为x1,x2,由图知,存在x0∈(x1,x2)使F′(x0)=0,综上,F′(x)有三个不同零点x1<x0<x2,由图可得在(0,x1)上F′(x)<0,在(x1,x0)上F′(x)>0,在(x0,x2)上F′(x)<0,在(x2,+∞)上F′(x)>0,所以F(x)在(0,x1)上单调递减,在(x1,x0)上单调递增,在(x0,x2)上单调递减,在(x2,+∞)上单调递增.故F(x)至少有两个极小值点和一个极大值点.14.设函数f(x)=mx2e x+1,若对任意a,b,c∈[-3,1],f(a),f(b),f(c)都可以作为一个三角形的三边长,则m的取值范围为________.答案-1 2e,解析设函数g(x)=x2e x,x∈[-3,1],则g′(x)=x(x+2)e x.当-3≤x<-2或0<x≤1时,g′(x)>0,g(x)单调递增;当-2<x<0时,g′(x)<0,g(x)单调递减.又g(-3)=9e3,g(0)=0,g(-2)=4e2,g(1)=e,所以g(x)的值域为[0,e].当m≥0时,2×1>m e+1,解得0≤m<1 e;当m<0时,2(m e+1)>1,解得-12e<m<0.综上可得,-12e<m<1e.。
高中数学导数的概念教案
高中数学导数的概念教案
一、教学目标:
1. 理解导数的定义及其物理意义;
2. 掌握导数计算的方法和规则;
3. 能够应用导数解决实际问题;
4. 培养学生的数学思维和解决问题的能力。
二、教学重点和难点:
1. 理解导数的定义及其物理意义;
2. 导数计算的方法和规则;
3. 实际问题应用。
三、教学内容与安排:
第一课时:导数的基本概念
1. 定义:导数是函数在某一点处的瞬时变化率;
2. 物理意义:导数表示了函数的变化速率,可以用来解释速度、加速度等物理现象;
3. 讨论导数存在的必备条件。
第二课时:导数的计算方法
1. 导数的计算法则:和、差、积、商、复合函数的导数;
2. 高阶导数的计算方法;
3. 计算导数的基本技巧。
第三课时:导数的应用
1. 利用导数求函数的极值;
2. 利用导数解决优化问题;
3. 利用导数解决曲线的切线问题。
四、教学方法:
1. 讲授相结合,引导学生主动探究;
2. 注重示范和实例讲解,提高学生的问题解决能力;
3. 课堂小组讨论,促进学生之间的合作与交流。
五、教学评价:
1. 课堂练习与作业;
2. 实际问题解决能力的考核;
3. 学生的课堂表现和参与度。
六、教学反思:
1. 根据学生的理解情况调整教学内容和节奏;
2. 激发学生的学习兴趣,增强学生的主动学习意识;
3. 关注学生的学习过程,及时给予反馈和帮助。
导数的运算及几何意义教案-2020届高三数学一轮复习
高2017级数学备课组“一课一研”记录表五、教学过程教学意见和建议(一)1.导数的概念(1)定义如果函数y=f(x)的自变量x在x0处有增量Δx,那么函数y相应地有增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0),比值ΔyΔx就叫函数y=f(x)从x0到x0+Δx之间的平均变化率,即ΔyΔx=f(x0+Δx)-f(x0)Δx.如果当Δx→0时,ΔyΔx有极限,我们就说函数y=f(x)在点x0处,并把这个极限叫做f(x)在点x0处的导数,记作或y′|x=x0,即f′(x0)=lim→∆x错误!未指定书签。
ΔyΔx=0lim→∆x错误!未指定书签。
f(x0+Δx)-f(x0)Δx.由于是文科慢班,所以第一节课我先重点是让学生了解导数概念的实际背景,学会结合物理学导数意义求解。
二、学情分析导数是每次考试必考的内容,时间离得也比较近学生对基本公式的回忆不难,但是对导数的概念,几何意义等知识点的运用是一个难点,学生的运算也很马虎。
三、数学思想数形结合分类与整合化归与转化四、学科核心素养数学抽象逻辑推理数学建模直观想象数学运算(2)导函数当x 变化时,f ′(x )便是x 的一个函数,我们称它为f (x )的导函数(简称导数).y =f (x )的导函数有时也记作y ′,即f ′(x )=y ′=0lim →∆x 错误!未指定书签。
f (x +Δx )-f (x )Δx. (3)用定义求函数y =f (x )在点x 0处导数的方法 ①求函数的增量Δy = ; ②求平均变化率ΔyΔx = ;③取极限,得导数f ′(x 0)=0lim →∆x ΔyΔx .(二) 例题分析类型一 导数的概念已知函数y =12+x .(1)求函数在[x 0,x 0+Δx ]上的平均变化率; (2)求函数在x =1处的导数. 点 拨:利用导数定义求函数在某一点处的导数,首先写出函数在该点处的平均变化率ΔyΔx ,再化简平均变化率,最后判断当Δx →0时,ΔyΔx 无限趋近于哪一常数,该常数即为所求导数,这是定义法求导数的一般过程.(1)航天飞机发射后的一段时间内,第t s 时的高度h (t )=5t 3+30t 2+45t +4(单位:m).(Ⅰ)求航天飞机在第1 s 内的平均速度;(Ⅱ)用定义方法求航天飞机在第1 s 末的瞬时速度. 解:(Ⅰ)航天飞机在第1 s 内的平均速度为 h (1)-h (0)1=5+30+45+4-41=80 m/s. (Ⅱ)航天飞机第1 s 末高度的平均变化率为。
高考数学一轮总复习课件:导数的概念与运算
(4)f(x)= 1-1 2x2;
π (5)f(x)=cos(3x2- 6 ).
【解析】 (1)∵f′(x)=(2x5+8x4-5x3+2x2+8x-5)′,
∴f′(x)=10x4+32x3-15x2+4x+8.
(2)∵f(x)=11+ -
xx+11+-
x x
=(1+ 1-xx)2+(1- 1-xx)2
π 5.设正弦函数y=sinx在x=0和x= 2 处的瞬时变化率为
k1,k2,则k1,k2的大小关系为( A )
A.k1>k2
B.k1<k2
C.k1=k2
D.不确定
解析 ∵y=sinx,∴y′=(sinx)′=cosx. π
k1=cos0=1,k2=cos 2 =0,∴k1>k2.
授人以渔
题型一 导数的概念(自主学习)
(3)设切点为(x0,y0),则切线的斜率为k=x02=1, 解得x0=±1,故切点为1,53或(-1,1). 故所求切线方程为y-53=x-1或y-1=x+1. 即3x-3y+2=0或x-y+2=0.
【答案】 (1)4x-y-4=0 (2)4x-y-4=0或x-y+2=0 (3)3x-3y+2=0或x-y+2=0
状元笔记
求曲线的切线方程的两种类型 (1)在求曲线的切线方程时,注意两个“说法”:求曲线在 点P处的切线方程和求曲线过点P的切线方程,在点P处的切线, 一定是以点P为切点;过点P的切线,不确定点P在不在曲线上, 点P不一定是切点. (2)求曲线过点P(x0,y0)的切线方程的步骤为: 第一步,设出切点坐标P′(x1,f(x1));
数的平均变化率Δ Δyx的极限是否存在.
(2)利用导数定义求函数的导数时,先算函数的增量Δy,
高三数学一轮复习 《导数的概念及运算》教案 人教大纲版
高三一轮复习课堂讲义 导数的概念及运算★ 知 识 梳理 ★1.用定义求函数的导数的步骤.(1)求函数的改变量Δy ;(2)求平均变化率x y ∆∆.(3)取极限,得导数f '(x 0)=0lim →∆x xy ∆∆.2.导数的几何意义和物理意义几何意义:曲线f (x )在某一点(x 0,y 0)处的导数是过点(x 0,y 0)的切线的 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3. 几种常见函数的导数'c =0(c 为常数);()n x '=1n nx -(R n ∈);'(sin )x = ;'(cos )x = ;(ln )x '=1x ; (log )a x '=1log a e x; '()x e =xe ;'()x a =ln xa a .4.运算法则①求导数的四则运算法则:'()u v ±=''u v ±;'()uv = ;'u v ⎛⎫= ⎪⎝⎭(0)v ≠.考点1: 导数概念题型1.求函数在某一点的导函数值 [例1] 设函数()f x 在0x 处可导,则xx f x x f x ∆-∆-→∆)()(lim000等于A .)('0x fB .0'()f x -C .0()f xD .0()f x - 考点2.求曲线的切线方程[例2] 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 '+= .[例3]一球沿一斜面从停止开始自由滚下,10 s 内其运动方程是s =s (t )=t 2(位移单位:m ,时间单位:s ),求小球在t =5时的速度.1. 曲线1y x=和2y x =在它们交点处的两条切线与x 轴所围成的三角形面积是 . 题型1:求导运算[例4] 求下列函数的导数:(1) cos xy e x = (2)2tan y x x =+导数在研究函数中的应用★ 知 识 梳理 ★1. 函数的单调性与导数的关系一般地,函数的单调性与其导函数的正负有如下关系:在某个区间(,)a b 内,如果()0f x '>,那么函数()y f x =在这个区间内 ;如果()0f x '<,那么函数()y f x =在这个区间内 . 判别f (x 0)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 ,)(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3.解题规律技巧妙法总结: 求函数的极值的步骤: (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,那么f (x )在这个根处无极值.4.求函数最值的步骤:(1)求出()f x 在(,)a b 上的极值.(2)求出端点函数值(),()f a f b . (3)比较极值和端点值,确定最大值或最小值. 题型1.讨论函数的单调性例5. 求下列函数单调区间(1)5221)(23+--==x x x x f y (2)x x y 12-=(3)x xk y +=2)0(>k (4)αln 22-=x y题型2.由单调性求参数的值或取值范围例6: 若3()f x ax x =+在区间[-1,1]上单调递增,求a 的取值范围.题型3.借助单调性处理不等关系 例7.求证下列不等式 (1)当0x >,求证1xe x >+(2)πxx 2sin > )2,0(π∈x题型4导数与函数的极值和最大(小)值.例8.函数5123223+--=x x x y 在[0,3]上的最大值、最小值分别是例9.已知函数32()f x x ax bx c =+++在23x =-与1x =时都取得极值 (1)求,a b 的值与函数()f x 的单调区间强化训练一、选择题:1.若函数()y f x =在区间(,)a b 内可导,且0(,)x a b ∈则000()()limh f x h f x h h→+--的值为( )A .'0()f x B .'02()f x C .'02()f x - D .02.已知圆C 的圆心与点(2,1)P -关于直线1y x =+对称.直线34110x y +-=与圆C 相交于B A ,两点,且6=AB ,则圆C 的方程为_______________________.3.下列求导运算正确的是( )A .(x +211)1x x +=' B .(log 2x )'=2ln 1x C .(3x)'=3xlog 3e D .(x 2cos x )'=-2x sin x 4.函数3yx x 的递增区间是( )A .),0(+∞B .)1,(-∞C .),(+∞-∞D .),1(+∞5.已知函数1)(23--+-=x ax x x f 在),(+∞-∞上是单调函数,则实数a 的取值范围是( ) A .),3[]3,(+∞--∞ B .]3,3[- C .),3()3,(+∞--∞ D .)3,3(- 6.函数344+-=x x y 在区间[]2,3-上的最小值为( )A .72B .36C .12D .0 7.函数323922yx x x x 有( )A .极大值5,极小值27-B .极大值5,极小值11-C .极大值5,无极小值D .极小值27-,无极大值8.若曲线4y x =的一条切线l 与直线480x y +-=垂直,则l 的方程为( )A .430x y --=B .450x y +-=C .430x y -+=D .430x y ++= 9.曲线3()2f x x x在0p 处的切线平行于直线41y x ,则0p 点的坐标为( )A .(1,0)B .(2,8)C .(1,0)和(1,4)--D .(2,8)和(1,4)-- 10.函数x x y ln =的最大值为( )A .1-e B .e C .2e D .310 11.以下四图,都是同一坐标系中三次函数及其导函数的图像,其中一定不正确的序号是A .①、②B .①、③C .③、④D .①、④12.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( )二、填空题:13.曲线x x y 43-=在点(1,3)- 处的切线倾斜角为__________; 14.函数()ln (0)f x x x x =>的单调递增区间是____.15.函数3()45f x x x =++的图像在1x =处的切线在x 轴上的截距为________________。
高三数学第一轮复习的教学计划(5篇)
高三数学第一轮复习的教学计划(5篇)高三数学第一轮复习的教学规划1一、背景分析近几年来的高考数学试题逐步做到科学化、标准化,坚持了稳中求改、稳中创新的原则。
考试题不但坚持了考察全面、比例适当,布局合理的特点,也突出表达了变学问立意为力量立意这一举措。
更加注意考察学生进入高校学习所需的根本数学素养,这些变化应引起我们在教学中的关注和重视。
二、指导思想在全面推行素养教育的背景下,努力提高课堂复习效率是高三数学复习的重要任务。
通过复习,让学生在数学学习过程中,更好地学会从事社会生产和进一步学习所必需的数学根底学问,从而培育学生思维力量,激发学生学习数学的兴趣,使学生树立学好数学的信念。
教师要在教学过程中不断了解新的教学信息,更新教育观念,探求新的教学模式,加强教改力度,精确把握课程标准和考试说明的各项根本要求,立足根本学问、根本技能、根本思想和根本方法教学,针对学生实际,指导学法,着力培育学生的创新力量和运用数学的意识和力量。
三、目标要求第一轮复习要结合高考考点,紧扣教材,以加强双基教学为主线,以提高学生力量为目标,加强学生对学问的理解、联系、应用,同时结合高考题型强化训练,提高学生的解题力量。
为此,我们确立了一轮复习的总体目标:通过梳理考点,培育学生分析问题、解决问题的力量;使学生养成思索严谨、分析条理、解答正确、书写标准的良好习惯,为二轮复习乃至高考奠定坚实的根底。
详细要求如下:1、第一轮复习必需面对全体学生,降低复习起点,在夯实双基的前提下,注意培育学生的力量,包括:空间想象、抽象概括、推理论证、运算求解、数据处理等根本力量。
提高学生对实际问题的阅读理解、思索推断力量;以及数学地提出、分析和解决问题(包括简洁的实际问题)的力量,数学表达和沟通的力量,进展独立猎取数学学问的力量。
复习教学要充分考虑到本班学生的实际水平,坚决反对脱离学生实际的任意拔高和只抓几个“优等生”放弃大局部“中等生”的不良做法,不做或少做无效劳动,加大分层教学和个别指导的力度,狠抓复习的针对性、实效性,提高复习效果。
高考数学一轮复习 第三章 导数及其应用 1 第1讲 变化率与导数、导数的计算教学案
第三章导数及其应用知识点最新考纲变化率与导数、导数的计算了解导数的概念与实际背景,理解导数的几何意义.会用基本初等函数的导数公式表和导数运算法则求函数的导数,并能求简单的复合函数的导数(限于形如f(ax+b)的导数).导数在研究函数中的应用了解函数单调性和导数的关系,能用导数求函数的单调区间.理解函数极值的概念及函数在某点取到极值的条件,会用导数求函数的极大(小)值,会求闭区间上函数的最大(小)值.1.导数的概念(1)函数y=f(x)在x=x0处的导数称函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率lim Δx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx=limΔx→0ΔyΔx为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f′(x0)或y′|x=x0,即f′(x0)=limΔx→0ΔyΔx=limΔx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx.(2)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P(x0,y0)处的切线的斜率(瞬时速度就是位移函数s(t)对时间t的导数).相应地,切线方程为y-y0=f′(x0)(x -x0).(3)函数f(x)的导函数称函数f′(x)=limΔx→0f(x+Δx)-f(x)Δx为f(x)的导函数.2.基本初等函数的导数公式原函数导函数f(x)=c(c为常数) f′(x)=0f(x)=x n(n∈Q*)f′(x)=nx n-1(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.复合函数的导数复合函数y =f (g (x ))的导数和函数y =f (u ),u =g (x )的导数间的关系为y x ′=y u ′·u x ′,即y 对x 的导数等于y 对u 的导数与u 对x 的导数的乘积.[疑误辨析]判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)f ′(x 0)与[f (x 0)]′表示的意义相同.( ) (2)求f ′(x 0)时,可先求f (x 0)再求f ′(x 0).( ) (3)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点.( ) (4)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线.( ) (5)函数f (x )=sin(-x )的导数是f ′(x )=cos x .( ) 答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× [教材衍化]1.(选修2-2P65A 组T2(1)改编)函数y =x cos x -sin x 的导数为( ) A .x sin x B .-x sin x C .x cos xD .-x cos x解析:选B.y ′=x ′cos x +x (cos x )′-(sin x )′=cos x -x sin x -cos x =-x sinx .2.(选修2-2P18A 组T6改编)曲线y =1-2x +2在点(-1,-1)处的切线方程为________.解析:因为y ′=2(x +2)2,所以y ′|x =-1=2.故所求切线方程为2x -y +1=0. 答案:2x -y +1=03.(选修2-2P7例2改编)有一机器人的运动方程为s =t 2+3t(t 是时间,s 是位移),则该机器人在t =2时的瞬时速度为________.解析:因为s =t 2+3t ,所以s ′=2t -3t2,所以s ′|t =2=4-34=134.答案:134[易错纠偏](1)求导时不能掌握复合函数的求导法则致误; (2)不会用方程法解导数求值.1.已知函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π3,则f ′(x )=________. 解析:f ′(x )=[sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3]′=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3·⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3′=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3. 答案:2cos ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π32.设函数f (x )的导数为f ′(x ),且f (x )=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2sin x +cos x ,则f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=________.解析:因为f (x )=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2sin x +cos x ,所以f ′(x )=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2cos x -sin x , 所以f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2cos π2-sin π2,即f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=-1,所以f (x )=-sin x +cos x ,f ′(x )=-cos x -sin x .故f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=-cos π4-sin π4=- 2. 答案:- 2导数的计算求下列函数的导数:(1)y =(3x 2-4x )(2x +1);(2)y =x 2sin x ; (3)y =3x e x -2x+e ;(4)y =ln(2x -5).【解】 (1)因为y =(3x 2-4x )(2x +1)=6x 3+3x 2-8x 2-4x =6x 3-5x 2-4x ,所以y ′=18x 2-10x -4.(2)y ′=(x 2)′sin x +x 2(sin x )′=2x sin x +x 2cos x . (3)y ′=(3x e x )′-(2x )′+e ′=(3x )′e x +3x (e x )′-(2x)′ =3x e x ln 3+3x e x -2x ln 2=(ln 3+1)·(3e)x -2xln 2. (4)令u =2x -5,y =ln u ,则y ′=(ln u )′u ′=12x -5·2=22x -5.[提醒] 求导之前,应利用代数、三角恒等式等变形对函数进行化简,然后求导,这样可以减少运算量,提高运算速度,减少差错;遇到函数的商的形式时,如能化简则化简,这样可避免使用商的求导法则,减少运算量.1.已知f (x )=x (2 017+ln x ),若f ′(x 0)=2 018,则x 0=( ) A .e 2B .1C .ln 2D .e解析:选B.因为f (x )=x (2 017+ln x ), 所以f ′(x )=2 017+ln x +1=2 018+ln x , 又f ′(x 0)=2 018, 所以2 018+ln x 0=2 018, 所以x 0=1.2.求下列函数的导数: (1)y =x n e x;(2)y =cos x sin x ;(3)y =e xln x ;(4)y =(1+sin x )2. 解:(1)y ′=nxn -1e x+x n e x =xn -1e x(n +x ).(2)y ′=-sin 2x -cos 2x sin 2x =-1sin 2x .(3)y ′=e x ln x +e x·1x=e x ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +ln x .(4)y ′=2(1+sin x )·(1+sin x )′ =2(1+sin x )·cos x .导数的几何意义(高频考点)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也有填空题,也常出现在解答题的第(1)问中,属中低档题.主要命题角度有:(1)求切线方程;(2)已知切线方程(或斜率)求切点坐标; (3)已知切线方程(或斜率)求参数值. 角度一 求切线方程(1)曲线y =x 2+1x在点(1,2)处的切线方程为____________________.(2)已知函数f (x )=x ln x ,若直线l 过点(0,-1),并且与曲线y =f (x )相切,则直线l 的方程为________.【解析】 (1)因为y ′=2x -1x2,所以在点(1,2)处的切线方程的斜率为y ′|x =1=2×1-112=1, 所以切线方程为y -2=x -1,即y =x +1. (2)因为点(0,-1)不在曲线f (x )=x ln x 上, 所以设切点为(x 0,y 0). 又因为f ′(x )=1+ln x ,所以⎩⎪⎨⎪⎧y 0=x 0ln x 0,y 0+1=(1+ln x 0)x 0,解得x 0=1,y 0=0.所以切点为(1,0),所以f ′(1)=1+ln 1=1. 所以直线l 的方程为y =x -1. 【答案】 (1)y =x +1 (2)y =x -1 角度二 已知切线方程(或斜率)求切点坐标若曲线y =e-x上点P 处的切线平行于直线2x +y +1=0,则点P 的坐标是________.【解析】 设P (x 0,y 0),因为y =e -x, 所以y ′=-e -x,所以点P 处的切线斜率为k =-e -x 0=-2, 所以-x 0=ln 2,所以x 0=-ln 2, 所以y 0=eln 2=2,所以点P 的坐标为(-ln 2,2). 【答案】 (-ln 2,2)角度三 已知切线方程(或斜率)求参数值(1)(2020·宁波调研)直线y =kx +1与曲线y =x 3+ax +b 相切于点A (1,3),则2a +b 的值等于( )A .2B .-1C .1D .-2(2)(2020·绍兴调研)若直线y =ax 是曲线y =2ln x +1的一条切线,则实数a =________.【解析】 (1)依题意知,y ′=3x 2+a ,则⎩⎪⎨⎪⎧13+a +b =3,3×12+a =k ,k +1=3,由此解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-1,b =3,k =2,所以2a +b =1,选C.(2)依题意,设直线y =ax 与曲线y =2ln x +1的切点的横坐标为x 0,则有y ′|x =x 0=2x 0,于是有⎩⎪⎨⎪⎧a =2x 0ax 0=2ln x 0+1,解得x 0=e ,a =2x 0=2e -12.【答案】 (1)C (2)2e -12(1)求曲线切线方程的步骤①求出函数y =f (x )在点x =x 0处的导数,即曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处切线的斜率;②由点斜式方程求得切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)·(x -x 0). (2)求曲线的切线方程需注意两点①当曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线垂直于x 轴(此时导数不存在)时,切线方程为x =x 0;②当切点坐标不知道时,应首先设出切点坐标,再求解.1.(2020·杭州七校联考)曲线y =e 12x 在点(4,e 2)处的切线与坐标轴所围三角形的面积为( )A.92e 2B .4e 2C .2e 2D .e 2解析:选D.因为y ′=12e 12x ,所以k =12e 12×4=12e 2,所以切线方程为y -e 2=12e 2(x -4),令x =0,得y =-e 2,令y =0,得x =2,所以所求面积为S =12×2×|-e 2|=e 2.2.已知函数f (x )=(x 2+ax -1)e x(其中e 是自然对数的底数,a ∈R ),若f (x )在(0,f (0))处的切线与直线x +y -1=0垂直,则a =________.解析:f ′(x )=(x 2+ax -1)′e x +(x 2+ax -1)(e x )′=(2x +a )e x +(x 2+ax -1)e x =[x 2+(a +2)x +(a -1)]e x,故f ′(0)=[02+(a +2)×0+(a -1)]e 0=a -1.因为f (x )在(0,f (0))处的切线与直线x +y -1=0垂直,故f ′(0)=1,即a -1=1,解得a =2.答案:23.(2020·台州高三月考)已知曲线f (x )=xn +1(n ∈N *)与直线x =1交于点P ,设曲线y=f (x )在点P 处的切线与x 轴交点的横坐标为x n ,则log 2 018x 1+log 2 018x 2+…+log 2 018x 2 017的值为________.解析:f ′(x )=(n +1)x n,k =f ′(1)=n +1,点P (1,1)处的切线方程为y -1=(n +1)(x -1),令y =0,得x =1-1n +1=n n +1,即x n =nn +1. 所以x 1·x 2·…·x 2 017=12×23×34×…×2 0162 017×2 0172 018=12 018.则log 2 018x 1+log 2 018x 2+…+log 2 018x 2 017=log 2 018(x 1·x 2·…·x 2 017)=log 2 01812 018=-1.答案:-1两条曲线的公切线若直线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 =________.【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⎩⎪⎨⎪⎧1x 1=1x 2+1,ln x 1+1=-x2x 2+1+ln (x 2+1),解得x 1=12,从而b =ln x 1+1=1-ln 2.【答案】 1-ln 2求两条曲线的公切线的方法(1)利用其中一曲线在某点处的切线与另一条曲线相切,列出关系式求解. (2)利用公切线得出关系式.设公切线l 在y =f (x )上的切点P 1(x 1,y 1),在y =g (x )上的切点P 2(x 2,y 2),则f ′(x 1)=g ′(x 2)=f (x 1)-g (x 2)x 1-x 2.1.已知函数f (x )=x 2-4x +4,g (x )=x -1,则f (x )和g (x )的公切线的条数为( ) A .三条 B .二条 C .一条D .0条解析:选A.设公切线与f (x )和g (x )分别相切于点(m ,f (m )),(n ,g (n )),f ′(x )=2x-4,g ′(x )=-x -2,g ′(n )=f ′(m )=g (n )-f (m )n -m ,解得m =-n -22+2,代入化简得8n 3-8n 2+1=0,构造函数f (x )=8x 3-8x 2+1,f ′(x )=8x (3x -2),原函数在(-∞,0)上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,23上单调递减,在⎝ ⎛⎭⎪⎫23,+∞上单调递增,极大值f (0)>0,极小值f ⎝ ⎛⎭⎪⎫23<0,故函数和x 轴有3个交点,方程8n 3-8n 2+1=0有三个解,故切线有3条.故选A.2.曲线f (x )=e x 在x =0处的切线与曲线g (x )=ax 2-a (a ≠0)相切,则过切点且与该切线垂直的直线方程为__________.解析:曲线f (x )在x =0处的切线方程为y =x +1. 设其与曲线g (x )=ax 2-a 相切于点(x 0,ax 20-a ). 则g ′(x 0)=2ax 0=1,且ax 20-a =x 0+1. 解得x 0=-1,a =-12,切点坐标为(-1,0).所以过切点且与该切线垂直的直线方程为y =-1·(x +1),即x +y +1=0.答案:x +y +1=0[基础题组练]1.函数y =x 2cos x 在x =1处的导数是( ) A .0 B .2cos 1-sin 1 C .cos 1-sin 1D .1解析:选B.因为y ′=(x 2cos x )′=(x 2)′cos x +x 2·(cos x )′=2x cos x -x 2sin x ,所以y ′|x =1=2cos 1-sin 1.2.(2020·衢州高三月考)已知t 为实数,f (x )=(x 2-4)(x -t )且f ′(-1)=0,则t 等于( )A .0B .-1 C.12D .2解析:选C.依题意得,f ′(x )=2x (x -t )+(x 2-4)=3x 2-2tx -4,所以f ′(-1)=3+2t -4=0,即t =12.3.(2020·温州模拟)已知函数f (x )=x 2+2x 的图象在点A (x 1,f (x 1))与点B (x 2,f (x 2))(x 1<x 2<0)处的切线互相垂直,则x 2-x 1的最小值为( )A.12 B .1C.32D .2解析:选B.因为x 1<x 2<0,f (x )=x 2+2x , 所以f ′(x )=2x +2,所以函数f (x )在点A ,B 处的切线的斜率分别为f ′(x 1),f ′(x 2), 因为函数f (x )的图象在点A ,B 处的切线互相垂直, 所以f ′(x 1)f ′(x 2)=-1. 所以(2x 1+2)(2x 2+2)=-1, 所以2x 1+2<0,2x 2+2>0,所以x 2-x 1=12[-(2x 1+2)+(2x 2+2)]≥-(2x 1+2)(2x 2+2)=1,当且仅当-(2x 1+2)=2x 2+2=1,即x 1=-32,x 2=-12时等号成立.所以x 2-x 1的最小值为1.故选B.4.已知f (x )=ax 4+b cos x +7x -2.若f ′(2 018)=6,则f ′(-2 018)=( ) A .-6 B .-8 C .6D .8解析:选D.因为f ′(x )=4ax 3-b sin x +7. 所以f ′(-x )=4a (-x )3-b sin(-x )+7 =-4ax 3+b sin x +7. 所以f ′(x )+f ′(-x )=14. 又f ′(2 018)=6,所以f ′(-2 018)=14-6=8,故选D.5.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)=( )A .-1B .0C .2D .4解析:选B.由题图可得曲线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=0.6.若点P 是曲线y =x 2-ln x 上任意一点,则点P 到直线y =x -2距离的最小值为( ) A .1 B. 2 C.22D. 3解析:选B.因为定义域为(0,+∞),令y ′=2x -1x=1,解得x =1,则在P (1,1)处的切线方程为x -y =0,所以两平行线间的距离为d =22= 2.7.已知f (x )=ln x x 2+1,g (x )=(1+sin x )2,若F (x )=f (x )+g (x ),则F (x )的导函数为________.解析:因为f ′(x )=(ln x )′(x 2+1)-ln x (x 2+1)′(x 2+1)2=1x (x 2+1)-2x ln x (x 2+1)2=x 2+1-2x 2ln x x (x 2+1)2, g ′(x )=2(1+sin x )(1+sin x )′=2cos x +sin 2x ,所以F ′(x )=f ′(x )+g ′(x )=x 2+1-2x 2ln x x (x 2+1)2+2cos x +sin 2x .答案:x 2+1-2x 2ln x x (x 2+1)2+2cos x +sin 2x8.(2020·绍兴市柯桥区高三模拟)已知曲线y =14x 2-3ln x 的一条切线的斜率为-12,则切点的横坐标为________.解析:设切点为(m ,n )(m >0),y =14x 2-3ln x 的导数为y ′=12x -3x ,可得切线的斜率为12m -3m =-12,解方程可得,m =2. 答案:29.(2020·金华十校高考模拟)函数f (x )的定义域为R ,f (-2)=2 018,若对任意的x ∈R ,都有f ′(x )<2x 成立,则不等式f (x )<x 2+2 014的解集为________.解析:构造函数g (x )=f (x )-x 2-2 014,则g ′(x )=f ′(x )-2x <0,所以函数g (x )在定义域上为减函数,且g (-2)=f (-2)-22-2 014=2 018-4-2 014=0,由f (x )<x2+2 014有f (x )-x 2-2 014<0,即g (x )<0=g (-2),所以x >-2,不等式f (x )<x 2+2 014的解集为(-2,+∞).答案:(-2,+∞)10.如图,已知y =f (x )是可导函数,直线l 是曲线y =f (x )在x =4处的切线,令g (x )=f (x )x,则g ′(4)=________. 解析:g ′(x )=⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )x ′=xf ′(x )-f (x )x 2.由题图可知,直线l 经过点P (0,3)和Q (4,5), 故k 1=5-34-0=12.由导数的几何意义可得f ′(4)=12,因为Q (4,5)在曲线y =f (x )上,故f (4)=5. 故g ′(4)=4×f ′(4)-f (4)42=4×12-542=-316. 答案:-31611.已知函数f (x )=x 3+x -16.(1)求曲线y =f (x )在点(2,-6)处的切线的方程;(2)如果曲线y =f (x )的某一切线与直线y =-14x +3垂直,求切点坐标与切线的方程.解:(1)可判定点(2,-6)在曲线y =f (x )上. 因为f ′(x )=(x 3+x -16)′=3x 2+1.所以f (x )在点(2,-6)处的切线的斜率为k =f ′(2)=13. 所以切线的方程为y =13(x -2)+(-6), 即y =13x -32.(2)因为切线与直线y =-14x +3垂直,所以切线的斜率k =4. 设切点的坐标为(x 0,y 0),则f ′(x 0)=3x 20+1=4,所以x 0=±1.所以⎩⎪⎨⎪⎧x 0=1,y 0=-14或⎩⎪⎨⎪⎧x 0=-1,y 0=-18, 即切点坐标为(1,-14)或(-1,-18),切线方程为y =4(x -1)-14或y =4(x +1)-18. 即y =4x -18或y =4x -14.12.已知函数f (x )=ax +bx(x ≠0)在x =2处的切线方程为3x -4y +4=0. (1)求a ,b 的值;(2)求证:曲线上任一点P 处的切线l 与直线l 1:y =x ,直线l 2:x =0围成的三角形的面积为定值.解:(1)由f (x )=ax +b x ,得f ′(x )=a -b x2(x ≠0). 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧f ′(2)=34,3×2-4f (2)+4=0.即⎩⎪⎨⎪⎧a -b 4=34,5-2⎝ ⎛⎭⎪⎫2a +b 2=0.解得a =1,b =1.(2)证明:由(1)知f (x )=x +1x,设曲线的切点为P ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0,x 0+1x 0,f ′(x 0)=1-1x 20,曲线在P 处的切线方程为y -⎝⎛⎭⎪⎫x 0+1x 0=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1x 20(x -x 0).即y =⎝⎛⎭⎪⎫1-1x20x +2x 0.当x =0时,y =2x 0.即切线l 与l 2:x =0的交点坐标为A ⎝⎛⎭⎪⎫0,2x 0.由⎩⎪⎨⎪⎧y =⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1x 20x +2x 0,y =x ,得⎩⎪⎨⎪⎧x =2x 0,y =2x 0,即l 与l 1:y =x 的交点坐标为B (2x 0,2x 0).又l 1与l 2的交点为O (0,0),则所求的三角形的面积为S =12·|2x 0|·⎪⎪⎪⎪⎪⎪2x 0=2.即切线l 与l 1,l 2围成的三角形的面积为定值.[综合题组练]1.若曲线y =f (x )=ln x +ax 2(a 为常数)不存在斜率为负数的切线,则实数a 的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,+∞ B .[-12,+∞)C .(0,+∞)D .[0,+∞)解析:选D.f ′(x )=1x +2ax =2ax 2+1x(x >0),根据题意有f ′(x )≥0(x >0)恒成立,所以2ax 2+1≥0(x >0)恒成立,即2a ≥-1x2(x >0)恒成立,所以a ≥0,故实数a 的取值范围为[0,+∞).故选D.2.(2020·金华十校联考)已知函数y =x 2的图象在点(x 0,x 20)处的切线为l ,若l 也与函数y =ln x ,x ∈(0,1)的图象相切,则x 0必满足( )A .0<x 0<12B.12<x 0<1 C.22<x 0< 2 D.2<x 0< 3解析:选D.令f (x )=x 2,f ′(x )=2x ,f (x 0)=x 20,所以直线l 的方程为y =2x 0(x -x 0)+x 20=2x 0x -x 20,因为l 也与函数y =ln x (x ∈(0,1))的图象相切,令切点坐标为(x 1,ln x 1),y ′=1x ,所以l 的方程为y =1x 1x +ln x 1-1,这样有⎩⎪⎨⎪⎧2x 0=1x 1,1-ln x 1=x 20,所以1+ln(2x 0)=x 20,x 0∈(1,+∞),令g (x )=x 2-ln(2x )-1,x ∈(1,+∞),所以该函数的零点就是x 0,又因为g ′(x )=2x -1x =2x 2-1x,所以g (x )在(1,+∞)上单调递增,又g (1)=-ln 2<0,g (2)=1-ln 22<0,g (3)=2-ln 23>0,从而2<x 0<3,选D.3.(2020·宁波四中高三月考)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 上为凸函数.以下四个函数在⎝⎛⎭⎪⎫0,π2上是凸函数的是________(把你认为正确的序号都填上).①f (x )=sin x +cos x ; ②f (x )=ln x -2x ; ③f (x )=-x 3+2x -1;④f (x )=x e x.解析:①中,f ′(x )=cos x -sin x ,f ″(x )=-sin x -cos x =-2sin ⎝⎛⎭⎪⎫x +π4<0在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2上恒成立;②中,f ′(x )=1x -2(x >0),f ″(x )=-1x 2<0在区间⎝⎛⎭⎪⎫0,π2上恒成立;③中,f ′(x )=-3x 2+2,f ″(x )=-6x 在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2上恒小于0.④中,f ′(x )=e x +x e x ,f ″(x )=2e x +x e x =e x(x +2)>0在区间⎝⎛⎭⎪⎫0,π2上恒成立,故④中函数不是凸函数.故①②③为凸函数.答案:①②③4.(2020·浙江省十校联合体期末检测)已知函数f (x )=a e x+x 2,g (x )=cos (πx )+bx ,直线l 与曲线y =f (x )切于点(0,f (0)),且与曲线y =g (x )切于点(1,g (1)),则a +b=________,直线l 的方程为________.解析:f ′(x )=a e x+2x ,g ′(x )=-πsin (πx )+b ,f (0)=a ,g (1)=cos π+b =b -1, f ′(0)=a ,g ′(1)=b ,由题意可得f ′(0)=g ′(1),则a =b , 又f ′(0)=b -1-a1-0=a ,即a =b =-1,则a +b =-2; 所以直线l 的方程为x +y +1=0. 答案:-2 x +y +1=05.设有抛物线C :y =-x 2+92x -4,过原点O 作C 的切线y =kx ,使切点P 在第一象限.(1)求k 的值;(2)过点P 作切线的垂线,求它与抛物线的另一个交点Q 的坐标.解:(1)由题意得,y ′=-2x +92.设点P 的坐标为(x 1,y 1),则y 1=kx 1,①y 1=-x 21+92x 1-4,②-2x 1+92=k ,③联立①②③得,x 1=2,x 2=-2(舍去).所以k =12.(2)过P 点作切线的垂线,其方程为y =-2x +5.④将④代入抛物线方程得,x 2-132x +9=0.设Q 点的坐标为(x 2,y 2),则2x 2=9, 所以x 2=92,y 2=-4.所以Q 点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫92,-4. 6.(2020·绍兴一中月考)已知函数f (x )=ax 3+3x 2-6ax -11,g (x )=3x 2+6x +12和直线m :y =kx +9,且f ′(-1)=0.(1)求a 的值;(2)是否存在k ,使直线m 既是曲线y =f (x )的切线,又是曲线y =g (x )的切线?如果存在,求出k 的值;如果不存在,请说明理由.解:(1)由已知得f ′(x )=3ax 2+6x -6a , 因为f ′(-1)=0,所以3a -6-6a =0,所以a =-2.(2)存在.由已知得,直线m 恒过定点(0,9),若直线m 是曲线y =g (x )的切线,则设切点为(x 0,3x 20+6x 0+12).因为g ′(x 0)=6x 0+6,所以切线方程为y -(3x 20+6x 0+12)=(6x 0+6)(x -x 0), 将(0,9)代入切线方程,解得x 0=±1. 当x 0=-1时,切线方程为y =9; 当x 0=1时,切线方程为y =12x +9. 由(1)知f (x )=-2x 3+3x 2+12x -11, ①由f ′(x )=0得-6x 2+6x +12=0, 解得x =-1或x =2.在x =-1处,y =f (x )的切线方程为y =-18; 在x =2处,y =f (x )的切线方程为y =9, 所以y =f (x )与y =g (x )的公切线是y =9. ②由f ′(x )=12得-6x 2+6x +12=12, 解得x =0或x =1.在x =0处,y =f (x )的切线方程为y =12x -11; 在x =1处,y =f (x )的切线方程为y =12x -10,所以y=f(x)与y=g(x)的公切线不是y=12x+9.综上所述,y=f(x)与y=g(x)的公切线是y=9,此时k=0.。
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导数(1)
一、 知识梳理:(阅读选修教材2-2第18页—第22页)
1、 导数及有关概念:
函数的平均变化率: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0x x y =',即0000()()()lim x f x x f x f x x
∆→+∆-'=∆ 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
000000
()()()()()lim lim x o x x f x x f x f x f x f x x x x ∆→→+∆--'==∆-. 2.导数的几何意义: 导数0000()()()lim x f x x f x f x x
∆→+∆-'=∆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. 即0()k f x =',
要注意“过点A 的曲线的切线方程”与“在点A 处的切线方程”是不尽相同的,后者A 必为切点,前者未必是切点.
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 000()()()y f x f x x x -='-
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()f x ',从而构成了一个新的函数()f x ', 称这个函数()f x '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()f x '=y '=x
x f x x f x y x x ∆-∆+=∆∆→∆→∆)()(lim lim 00 说明 :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处的导数,就是求导函数值.
函数)(x f y =在0x 处的导数0x x y ='就是函数)(x f y =在开区间
),(b a )),((b a x ∈上导数()f x '在0x 处的函数值,即0x x y ='
=0()f x '.所以函数
)(x f y =在0x 处的导数也记作0()f x ' 4.可导与连续的关系:
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;如果函数)(x f y =在点0x 处可导,那么函数)(x f y =在点0x 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.
5.求函数()y f x =的导数的一般步骤:
()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 6.几种常见函数的导数:
0'=C (C 为常数);1)'(-=n n nx x (Q n ∈); x x cos )'(sin =; x x sin )'(cos -=; 1(ln )x x '=; 1
(log )log a a x e x '=,
()x x e e '= ; ()ln x x a a a '=
7.求导法则:
法则1 [()()]()()u x v x u x v x ±'='±'.
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 -⎛⎫=≠ ⎪⎝⎭
二、 题型探究:
【探究一】. 导数的几何意义
例1:已知曲线 .
(1)、求曲线在点P (2,4)处的切线方程; (y=4x-4)
(2)、求过点P (2,4)的曲线的切线方程; (y=x+2,y=4x-4)
(3)、求过点P (0,0)的曲线的切线方程; (y=x)
(4)、求斜率为1的曲线的切线方程。