链接高考:导数的概念及运算

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导数的概念、求导法则

导数的概念、求导法则
应用
链式法则可以用于求复合函数的导数,特别是当函数包含多个嵌 套函数时。
乘积法则
乘积法则
$(uv)' = u'v + uv'$
应用
乘积法则可以用于求两个函数的乘积的导数,例如$y = u(x)v(x)$的导数可以通 过乘积法则求得。
商的求导法则
商的求导法则
$(u/v)' = frac{u'v - uv'}{v^2}$
导数的概念、求导法则

CONTENCT

• 导数的概念 • 求导法则 • 导数的应用 • 导数与积分的关系
01
导数的概念
导数的定义
总结词
导数是描述函数在某一点附近的变化 率的重要概念。
详细描述
导数定义为函数在某一点处的切线的 斜率,表示函数在该点附近的小变化 量与自变量变化量之比,即函数在一 点的变化率。
导数表示的几何意义
总结词
导数在几何上表示函数图像在该点的 切线斜率。
详细描述
对于可导函数,其导数在几何上表示 该函数图像在某一点的切线斜率。这 个切线的斜率反映了函数值在该点的 变化趋势。
导数的物理意义
总结词
导数在物理中常用于描述物体的运动状态、速度、加速度等 。
详细描述
在物理中,导数常用于描述物体的运动状态,如速度和加速 度。例如,物体的瞬时速度可以通过位移函数的导数来描述 ,瞬时加速度可以通过速度函数的导数来描述。
THANK YOU
感谢聆听
应用
商的求导法则可以用于求两个函数的商的导数,例如$y = u(x)/v(x)$的导数可以 通过商的求导法则求得。
03
导数的应用
切线斜率

导数的概念导数公式与应用

导数的概念导数公式与应用

导数的概念导数公式与应用导数是微积分中的一个重要概念,用于描述函数的变化率。

导数的概念在不同领域都有广泛应用,例如物理学、经济学和工程学等。

本文将介绍导数的概念、导数公式以及导数在实际应用中的一些例子。

导数的概念可以理解为函数在其中一点处的变化率。

具体来说,如果函数在其中一点处具有导数,那么导数等于函数在该点处的斜率。

直观地说,如果一个函数在其中一点的导数为正,意味着函数在该点附近的值在增加;如果导数为负,意味着函数在该点附近的值在减小。

如果导数等于零,在该点附近的值则没有变化。

导数的计算可以使用导数公式来简化。

对于一些常见的函数,我们可以使用已知的导数公式来得到它们的导数。

例如,对于多项式函数,如果f(x) = ax^n ,其中a和n为常数,那么它的导数为f'(x) = nax^(n-1)。

而对于指数函数f(x) = e^x ,它的导数等于它自身,即f'(x) = e^x。

通过使用这些已知的导数公式,我们可以计算更复杂函数的导数。

导数在实际应用中有着广泛的应用。

一个常见的应用是在物理学中,用于描述物体的运动。

例如,我们可以通过计算一个物体的位移函数的导数来得到它的速度函数。

同样地,计算速度函数的导数可以得到加速度函数。

通过这样的导数计算,我们可以更好地理解物体的运动规律。

另一个应用是在经济学中,用于描述供需关系。

导数可以提供给我们有关价格和数量之间关系的更多信息。

如果一个函数表示价格对其中一变量的依赖关系,那么它的导数可以告诉我们,当这个变量改变一个单位时,价格将会如何改变。

这种信息对于制定合理的价格策略和优化资源配置非常重要。

除了物理学和经济学,导数在工程学和计算机科学中也有许多应用。

在工程学中,导数可以用于解决建筑结构的优化问题,确保建筑物的稳定性。

在计算机科学中,导数可以用于图像处理和机器学习等领域,提供对图像和数据的更深入的理解。

总结起来,导数是微积分中的一个重要概念,用于描述函数的变化率。

高三一轮复习导数的概念、几何意义及导数的计算 (1)

高三一轮复习导数的概念、几何意义及导数的计算 (1)

第十四课时 导数的概念、几何意义及导数的计算考纲要求:1.导数的概念(A) 2.导数的几何意义(B) 3.导数的运算(B)知识梳理:1.导数的概念(1)函数y =f (x )在x =x 0处的导数称函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记作f ′(x 0)或y ′|x=x 0,即f ′(x 0)=(2)导数的几何意义函数f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是在曲线y =f (x )上点P (x 0,y 0)处的切线的斜率(瞬时速度就是位移函数s (t )对时间t 的导数).相应地,切线方程为y -y 0=f ′(x 0)·(x -x 0).(3)函数f (x )的导函数称函数f ′(x )=li m Δx →0 f (x +Δx )-f (x )Δx为f (x )的导函数. 2.导数公式及运算法则(1)(2)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). 基础训练:1.判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)f ′(x 0)与[f (x 0)]′表示的意义相同.( )(2)f ′(x 0)是导函数f ′(x )在x =x 0处的函数值.( )(3)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点.( )(4)⎝⎛⎭⎫sin π3′=cos π3.( ) (5)(3x )′=3x ln 3.( )(6)⎝⎛⎭⎫e x +cos π4′=e x .( ) 答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√2.曲线y =sin x +e x 在点(0,1)处的切线方程是________.解析:∵y =sin x +e x ,∴y ′=cos x +e x ,∴y ′x =0=cos 0+e 0=2,∴曲线y =sin x +e x 在点(0,1)处的切线方程为y -1=2(x -0),即2x -y +1=0.答案:2x -y +1=03.求下列函数的导数:(1)y =x n e x ;(2)y =x 3-1sin x. 答案:(1)y ′=e x (nx n -1+x n ).(2)y ′=3x 2sin x -(x 3-1)cos x sin 2x.[典题1] 求下列函数的导数:(1)y =(1-x )⎝⎛⎭⎫1+1x ; (2)y =ln x x; (3)y =tan x ;(4)y =3x e x -2x +e ;解析: (1)∵y =(1-x )⎝⎛⎭⎫1+1x =1x -x =x -12-x 12, ∴y ′=(x -12)′-(x 12)′=-12x -32-12x -12. (2)y ′=⎝⎛⎭⎫ln x x ′=(ln x )′x -x ′ln x x 2=1x ·x -ln x x 2=1-ln x x 2. (3)y ′=⎝⎛⎭⎫sin x cos x ′=(sin x )′cos x -sin x (cos x )′cos 2x=cos x cos x -sin x (-sin x )cos 2x =1cos 2x. (4)y ′=(3x e x )′-(2x )′+e ′=(3x )′e x +3x (e x )′-(2x )′=3x (ln 3)·e x +3x e x -2x ln 2= (ln 3+1)·(3e)x -2x ln 2.小结:导数的运算方法(1)连乘积形式:先展开化为多项式的形式,再求导.(2)分式形式:观察函数的结构特征,先化为整式函数或较为简单的分式函数,再求导.(3)对数形式:先化为和、差的形式,再求导.(4)根式形式:先化为分数指数幂的形式,再求导.(5)三角形式:先利用三角函数公式转化为和或差的形式,再求导.[典题2](1)已知函数f (x )=ax ln x ,x ∈(0,+∞),其中a 为实数,f ′(x )为f (x )的导函数.若f ′(1)=3,则a 的值为________.(2)已知f (x )=12x 2+2xf ′(2 016)+2 016ln x ,则f ′(2 016)=________. 解析:(1)f ′(x )=a ⎝⎛⎭⎫ln x +x ·1x =a (1+ln x ).由于f ′(1)=a (1+ln 1)=a ,又f ′(1)=3,所以a =3.(2)由题意得f ′(x )=x +2f ′(2 016)+2 016x, 所以f ′(2 016)=2 016+2f ′(2 016)+2 0162 016, 即f ′(2 016)=-(2 016+1)=-2 017.答案:(1)3 (2)-2 017注意:在求导过程中,要仔细分析函数解析式的特点,紧扣法则,记准公式,预防运算错误.练习:1.若函数f (x )=ax 4+bx 2+c 满足f ′(1)=2,则f ′(-1)=________.解析:∵f (x )=ax 4+bx 2+c ,∴f ′(x )=4ax 3+2bx .又f ′(1)=2,∴4a +2b =2,∴f ′(-1)=-4a -2b =-2.答案:-22.在等比数列{a n }中,a 1=2,a 8=4,函数f (x )=x (x -a 1)·(x -a 2)·…·(x -a 8),则f ′(0)的值为________.解析:因为f ′(x )=x ′·[(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a 8)]+[(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a 8)]′·x =(x -a 1)·(x -a 2)·…·(x -a 8)+[(x -a 1)(x -a 2)·…·(x -a 8)]′·x ,所以f ′(0)=(0-a 1)(0-a 2)·…·(0-a 8)+0=a 1a 2·…·a 8.因为数列{a n }为等比数列,所以a 2a 7=a 3a 6=a 4a 5=a 1a 8=8,所以f ′(0)=84=212.答案:212导数的几何意义是每年高考的必考内容,考查题型既有填空题,也常出现在解答题的第(1)问中,难度偏小,属中低档题,且主要有以下几个命题角度:角度一:求切线方程[典题3](1)曲线y =e x -ln x 在点(1,e)处的切线方程为________.(2)设曲线y =e x +12ax 在点(0,1)处的切线与直线x +2y -1=0垂直,则实数a =________. (3)已知函数f (x )=x 3-4x 2+5x -4.①求曲线f (x )在点(2,f (2))处的切线方程;②求经过点A (2,-2)的曲线f (x )的切线方程.解析:(1)由于y ′=e -1x,所以y ′x =1=e -1,故曲线y =e x -ln x 在点(1,e)处的切线方程为y -e =(e -1)(x -1),即(e -1)x -y +1=0.(2)∵与直线x +2y -1=0垂直的直线斜率为2,∴f ′(0)=e 0+12a =2,解得a =2. (3)①∵f ′(x )=3x 2-8x +5,∴f ′(2)=1,又f (2)=-2,∴曲线f (x )在点(2,f (2))处的切线方程为y -(-2)=x -2,即x -y -4=0.②设切点坐标为(x 0,x 30-4x 20+5x 0-4),∵f ′(x 0)=3x 20-8x 0+5,∴切线方程为y -(-2)=(3x 20-8x 0+5)(x -2),又切线过点(x 0,x 30-4x 20+5x 0-4),∴x 30-4x 20+5x 0-2=(3x 20-8x 0+5)(x 0-2), 整理得(x 0-2)2(x 0-1)=0,解得x 0=2或x 0=1,∴经过A (2,-2)的曲线f (x )的切线方程为x -y -4=0或y +2=0.答案:(1)(e -1)x -y +1=0 (2)2注意:注意区分曲线在某点处的切线和曲线过某点的切线.曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线方程是y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0);求过某点的切线方程,需先设出切点坐标,再依据已知点在切线上求解.角度二:求切点坐标[典题4] 设曲线y =e x 在点(0,1)处的切线与曲线y =1x(x >0)上点P 处的切线垂直,则P 的坐标为________.解析: y ′=e x ,曲线y =e x 在点(0,1)处的切线的斜率k 1=e 0=1,设P (m ,n ),y =1x(x >0)的导数为y ′=-1x 2(x >0),曲线y =1x (x >0)在点P 处的切线斜率k 2=-1m 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)小结:已知斜率k ,求切点A (x 0,f (x 0)),即解方程f ′(x 0)=k .角度三:求参数的值[典题5](1)若曲线f (x )=a cos x 与曲线g (x )=x 2+bx +1在交点(0,m )处有公切线,则a +b =________.(2)已知函数f (x )=ax 3+x +1的图象在点(1,f (1))处的切线过点(2,7),则a =________.(3)已知曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线与曲线y =ax 2+(a +2)x +1相切,则a =________.解析:(1)∵两曲线的交点为(0,m ),∴⎩⎪⎨⎪⎧ m =a ,m =1,即a =1, ∴f (x )=cos x ,∴f ′(x )=-sin x ,则f ′(0)=0,f (0)=1.又g ′(x )=2x +b ,∴g ′(0)=b ,∴b =0,∴a +b =1.(2)∵f ′(x )=3ax 2+1,∴f ′(1)=3a +1.又f (1)=a +2,∴切线方程为y -(a +2)=(3a +1)(x -1).∵切线过点(2,7),∴7-(a +2)=3a +1,解得a =1.(3)法一:∵y =x +ln x ,∴y ′=1+1x,y ′x =1=2. ∴曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线方程为y -1=2(x -1),即y =2x -1.∵y =2x -1与曲线y =ax 2+(a +2)x +1相切,∴a ≠0(当a =0时曲线变为y =2x +1与已知直线平行).由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -1,y =ax 2+(a +2)x +1,消去y ,得ax 2+ax +2=0. 由Δ=a 2-8a =0,解得a =8.法二:同法一得切线方程为y =2x -1.设y =2x -1与曲线y =ax 2+(a +2)x +1相切于点(x 0,ax 20+(a +2)x 0+1).∵y ′=2ax +(a +2),∴y ′x =x 0=2ax 0+(a +2).由⎩⎪⎨⎪⎧ 2ax 0+(a +2)=2,ax 20+(a +2)x 0+1=2x 0-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 0=-12,a =8.答案:(1)1 (2)1 (3)8小结:(1)根据导数的几何意义求参数的值时,一般是利用切点P (x 0,y 0)既在曲线上又在切线上构造方程组求解.(2)当切线方程中x (或y )的系数含有字母参数时,则切线恒过定点.总结:1.f ′(x 0)代表函数f (x )在x =x 0处的导数值;(f (x 0))′是函数值f (x 0)的导数,而函数值f (x 0)是一个常数,其导数一定为0,即(f (x 0))′=0.2.对于函数求导,一般要遵循先化简再求导的基本原则.求导时,不但要重视求导法则的应用,而且要特别注意求导法则对求导的制约作用,在实施化简时,首先必须注意变换的等价性,避免不必要的运算失误.3.奇函数的导数是偶函数,偶函数的导数是奇函数,周期函数的导数还是周期函数.注意:1.曲线y =f (x )“在点P (x 0,y 0)处的切线”与“过点P (x 0,y 0)的切线”的区别:前者P (x 0,y 0)为切点,而后者P (x 0,y 0)不一定为切点.2.利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,防止与乘法公式混淆.3.直线与曲线公共点的个数不是切线的本质,直线与曲线只有一个公共点,直线不一定是曲线的切线,同样,直线是曲线的切线,则直线与曲线可能有两个或两个以上的公共点.4.曲线未必在其切线的同侧,如曲线y =x 3在其过(0,0)点的切线y =0的两侧.课后作业:1.曲线y =e x 在点A (0,1)处的切线斜率为________.解析:由题意知y ′=e x ,故所求切线斜率k =e x x =0=e 0=1.答案:12.已知函数f (x )=1xcos x ,则f (π)+f ′⎝⎛⎭⎫π2=________. 解析:∵f ′(x )=-1x 2cos x +1x (-sin x ),∴f (π)+f ′⎝⎛⎭⎫π2=-1π+2π·(-1)=-3π. 答案:-3π3.设曲线y =1+cos x sin x在点⎝⎛⎭⎫π2,1处的切线与直线x -ay +1=0平行,则实数a 等于________.解析:∵y ′=-1-cos x sin 2x ,∴y ′x =π2=-1,由条件知1a=-1,∴a =-1. 答案:-14.设直线y =12x +b 是曲线y =ln x (x >0)的一条切线,则实数b 的值为________. 解析:设切点坐标为(x 0,ln x 0),则1x 0=12,即x 0=2,∴切点坐标为(2,ln 2),又切点在直线y =12x +b 上,∴ln 2=1+b ,即b =ln 2-1. 答案:ln 2-15.若点P 是曲线y =x 2-ln x 上任意一点,则点P 到直线y =x -2的最小值为________.解析:因为定义域为(0,+∞),所以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. 答案:26.已知函数f (x )=x ln x ,若f ′(x 0)=2,则x 0=________.解析:f ′(x )=ln x +1,由f ′(x 0)=2,即ln x 0+1=2,解得x 0=e.答案:e7.若直线l 与幂函数y =x n 的图象相切于点A (2,8),则直线l 的方程为________. 解析:由题意知,A (2,8)在y =x n 上,∴2n =8,∴n =3,∴y ′=3x 2,直线l 的斜率k =3×22=12,又直线l 过点(2,8).∴y -8=12(x -2),即直线l 的方程为12x -y -16=0.答案:12x -y -16=08.在平面直角坐标系xOy 中,点M 在曲线C :y =x 3-x 上,且在第二象限内,已知曲线C 在点M 处的切线的斜率为2,则点M 的坐标为________.解析:∵y ′=3x 2-1,曲线C 在点M 处的切线的斜率为2,∴3x 2-1=2,x =±1,又∵点M 在第二象限,∴x =-1,∴y =(-1)3-(-1)=0,∴M 点的坐标为(-1,0).答案:(-1,0)9.若曲线f (x )=ax 3+ln x 存在垂直于y 轴的切线,则实数a 的取值范围是________.解析:由题意,可知f ′(x )=3ax 2+1x ,又存在垂直于y 轴的切线,所以3ax 2+1x=0,即a =-13x3(x >0),故a ∈(-∞,0). 答案:(-∞,0)10.已知曲线C :f (x )=x 3-ax +a ,若过曲线C 外一点A (1,0)引曲线C 的两条切线,它们的倾斜角互补,则a 的值为________.解析:设切点坐标为(t ,t 3-at +a ).由题意知,f ′(x )=3x 2-a ,切线的斜率k =3t 2-a ①,所以切线方程为y -(t 3-at +a )=(3t 2-a )(x -t ) ②.将点A (1,0)代入②式得-(t 3-at +a )=(3t 2-a )(1-t ),解得t =0或t =32.分别将t =0和t =32代入①式,得k =-a 和k =274-a ,由题意得它们互为相反数,故a =278. 答案:27811.函数f (x )=e x +x 2+x +1与g (x )的图象关于直线2x -y -3=0对称,P ,Q 分别是函数f (x ),g (x )图象上的动点,则|PQ |的最小值为________.解析:因为f (x )与g (x )的图象关于直线2x -y -3=0对称,所以当f (x )与g (x )在P ,Q 处的切线与2x -y -3=0平行时,|PQ |的长度最小.f ′(x )=e x +2x +1,令e x +2x +1=2,得x =0,此时P (0,2),且P 到2x -y -3=0的距离为5,所以|PQ |min =2 5.答案:2512.已知函数f (x )=x ,g (x )=a ln x ,a ∈R .若曲线y =f (x )与曲线y =g (x )相交,且在交点处有相同的切线,则a =________,切线方程为________.解析:f ′(x )=12x,g ′(x )=a x (x >0), 由已知得⎩⎪⎨⎪⎧x =a ln x ,12x=a x ,解得a =e 2,x =e 2, ∴两条曲线交点的坐标为(e 2,e),切线的斜率为k =f ′(e 2)=12e, ∴切线的方程为y -e =12e (x -e 2),即x -2e y +e 2=0.答案:e 2x -2e y +e 2=013.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)直线l 为曲线y =f (x )的切线,且经过原点,求直线l 的方程及切点坐标. 解:(1)可判定点(2,-6)在曲线y =f (x )上.∵f ′(x )=(x 3+x -16)′=3x 2+1,∴f (x )在点(2,-6)处的切线的斜率为k =f ′(2)=13.∴切线的方程为y +6=13(x -2),即y =13x -32.(2)设切点坐标为(x 0,y 0),则直线l 的斜率为f ′(x 0)=3x 20+1,y 0=x 30+x 0-16,∴直线l 的方程为y =(3x 20+1)(x -x 0)+x 30+x 0-16.又∵直线l 过原点(0,0),∴0=(3x 20+1)(-x 0)+x 30+x 0-16,整理得,x 30=-8, ∴x 0=-2,∴y 0=(-2)3+(-2)-16=-26,得切点坐标(-2,-26),k =3×(-2)2+1=13. ∴直线l 的方程为y =13x ,切点坐标为(-2,-26).14.设函数y =x 2-2x +2的图象为C 1,函数y =-x 2+ax +b 的图象为C 2,已知过C 1与C 2的一个交点的两切线互相垂直,求a +b 的值.解:对于C 1:y =x 2-2x +2,有y ′=2x -2,对于C 2:y =-x 2+ax +b ,有y ′=-2x +a ,设C 1与C 2的一个交点为(x 0,y 0),由题意知过交点(x 0,y 0)的两条切线互相垂直.∴(2x 0-2)·(-2x 0+a )=-1,即4x 20-2(a +2)x 0+2a -1=0,①又点(x 0,y 0)在C 1与C 2上,故有⎩⎪⎨⎪⎧y 0=x 20-2x 0+2,y 0=-x 20+ax 0+b ,⇒2x 20-(a +2)x 0+2-b =0.②由①②消去x 0,可得a +b =52. 15.已知函数f (x )=13x 3-2x 2+3x (x ∈R )的图象为曲线C . (1)求过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围;(2)若在曲线C 上存在两条相互垂直的切线,求其中一条切线与曲线C 的切点的横坐标的取值范围.解:(1)由题意得f ′(x )=x 2-4x +3,则f ′(x )=(x -2)2-1≥-1,即过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围是[-1,+∞).(2)设曲线C 的其中一条切线的斜率为k , 则由(2)中条件并结合(1)中结论可知,⎩⎪⎨⎪⎧ k ≥-1,-1k≥-1, 解得-1≤k <0或k ≥1,故由-1≤x 2-4x +3<0或x 2-4x +3≥1,得x ∈(-∞,2-2]∪(1,3)∪[2+2,+∞).。

导数的定义与计算方法

导数的定义与计算方法

导数的定义与计算方法导数是微积分中的重要概念之一,用于研究函数的变化率和曲线的切线斜率。

本文将从导数的定义入手,介绍导数的计算方法,并给出一些例题来帮助读者更好地理解和应用导数。

一、导数的定义在数学上,给定一个函数y=f(x),其导数定义为函数在某一点x处的变化率。

导数可以用极限来表示,即:f'(x) = lim Δx→0 (f(x+Δx) - f(x))/Δx其中f'(x)表示函数f(x)在点x处的导数,Δx为自变量的增量。

导数的值可以表示函数在该点的切线斜率,即函数曲线在该点处的速率。

二、导数的计算方法导数的计算方法有多种,下面列举几种常见的:1. 基本导数公式对于常见的基本函数,存在一些导数的基本公式,如:- 常数函数导数为零:d/dx(c) = 0,其中c为常数;- 幂函数导数为功率减一:d/dx(x^n) = nx^(n-1),其中n为常数;- 指数函数导数等于自身:d/dx(e^x) = e^x;- 对数函数导数为倒数:d/dx(ln(x)) = 1/x。

通过应用基本导数公式,可以计算更复杂函数的导数。

2. 导数的四则运算规则对于已知的函数f(x)和g(x),导数的四则运算规则如下:- 和差法则:(f(x) ± g(x))' = f'(x) ± g'(x)- 积法则:(f(x)g(x))' = f'(x)g(x) + f(x)g'(x)- 商法则:(f(x)/g(x))' = (f'(x)g(x) - f(x)g'(x))/[g(x)]^2以上规则为导数的基本运算规则,可以根据需要进行组合和推广。

3. 链式法则如果函数y=f(g(x))是由两个函数复合而成,那么它的导数可以用链式法则来计算。

链式法则可以表示为:d/dx(f(g(x))) = f'(g(x)) * g'(x)通过链式法则,可以求解更复杂的复合函数的导数,进一步扩展了导数的计算方法。

高考数学复习讲义:导数的概念及运算、定积分

高考数学复习讲义:导数的概念及运算、定积分
处的切线垂直于 x 轴,则此时导数 f′(x0)不存在,由切线定义 可知,切线方程为 x=x0.
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[基本能力]
一、判断题(对的打“√”,错的打“×”) (1)曲线的切线与曲线不一定只有一个公共点. ( ) (2)求曲线过点 P 的切线时 P 点一定是切点. ( ) 答案:(1)√ (2)×
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看成常数,再求导 复合函数 确定复合关系,由外向内逐层求导
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[针对训练]
1.设 f(x)=x(2 019+ln x),若 f′(x0)=2 020,则 x0 等于( )
A.e2
B.1
C.ln 2
D.e
解析:f′(x)=2 019+ln x+1=2 020+ln x,由 f′(x0)= 2 020,得 2 020+ln x0=2 020,则 ln x0=0,解得 x0=1. 答案:B
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2.曲线 y=log2x 在点(1,0)处的切线与坐标轴所围成三角形的 面积等于________. 解析:∵y′=xln1 2,∴切线的斜率 k=ln12,∴切线方程为 y=ln12(x-1),∴所求三角形的面积 S=12×1×ln12=2ln1 2= 1 2log2e. 答案:12log2e
二、填空题 1.已知函数 f(x)=axln x+b(a,b∈R),若 f(x)的图象在 x=1
处的切线方程为 2x-y=0,则 a+b=________. 解析:由题意,得 f′(x)=aln x+a,所以 f′(1)=a,因为函 数 f(x)的图象在 x=1 处的切线方程为 2x-y=0,所以 a=2, 又 f(1)=b,则 2×1-b=0,所以 b=2,故 a+b=4. 答案:4
答案:-xsin x 2.已知 f(x)=13-8x+2x2,f′(x0)=4,则 x0=________.

导数的概念导数公式与应用

导数的概念导数公式与应用

导数的概念导数公式与应用一、导数的概念导数是微积分中的重要概念之一,表示函数在其中一点处的变化率。

具体来说,对于函数f(x),在点x处的导数可以用极限表示为:f'(x) = lim┬(Δx→0)⁡〖(f(x+Δx) - f(x))/Δx 〗其中,Δx表示自变量x的一个增量。

导数表示了在自变量x发生微小变化的过程中,函数f(x)相应地发生的变化。

二、导数的公式1.常数的导数公式:如果f(x)=c是一个常数函数,其中c是常数,则f'(x)=0。

这是因为无论x如何变化,函数的值始终保持不变。

2.幂函数的导数公式:如果f(x)=x^n,其中n是任意实数,则f'(x)=nx^(n-1)。

3.指数函数的导数公式:如果f(x)=a^x,其中a>0且a≠1,则f'(x)=a^xln⁡(a)。

这个公式表明指数函数的导数与指数函数的底数有关。

4.对数函数的导数公式:如果f(x)=logₐ(x),其中a>0且a≠1,则f'(x)=1/((xln⁡(a))。

5.三角函数的导数公式:- sin(x)的导数:(sin(x))'=cos(x)。

- cos(x)的导数:(cos(x))'=-sin(x)。

- tan(x)的导数:(tan(x))'=sec^2(x)。

6.反三角函数的导数公式:- arcsin(x)的导数:(arcsin(x))'=1/√(1-x^2)。

- arccos(x)的导数:(arccos(x))'=-1/√(1-x^2)。

- arctan(x)的导数:(arctan(x))'=1/(1+x^2)。

以及其他常用函数的导数公式,如指数函数、对数函数的复合函数求导法则等。

三、导数的应用导数作为一种变化率的度量,有许多实际应用。

1.切线与法线:通过计算函数的导数,可以求得函数曲线在特定点处的导数值,从而得到曲线上该点处的切线方程。

导数的概念与导数运算考点及题型全归纳

导数的概念与导数运算考点及题型全归纳

第三章 导数及其应用第一节 导数的概念与运算基础知识1.导数的概念一般地,函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率lim →Δ0x ΔyΔx =lim →Δ0x f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx 为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记作f ′(x 0)或y ′|x =x 0,即f ′(x 0)=lim→Δ0x ΔyΔx =lim →Δ0x f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx .f ′(x )与f ′(x 0)的区别与联系f ′(x )是一个函数,f ′(x 0)是函数f ′(x )在x 0处的函数值(常数),所以[f ′(x 0)]′=0.2.导数的几何意义函数f (x )在x =x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线的斜率(瞬时速度就是位移函数s (t )对时间t 的导数).相应地,切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0).曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线是指以P 为切点,斜率为k =f ′(x 0)的切线,是唯一的一条切线.3.函数f (x )的导函数称函数f ′(x )=lim →Δ0xf (x +Δx )-f (x )Δx为f (x )的导函数.4.导数的运算(1)几种常见函数的导数①(C )′=0(C 为常数);②(x n )′=nx n -1(n ∈Q *); ③(sin x )′=cos_x ;④(cos x )′=-sin_x ;⑤(e x )′=e x ; ⑥(a x )′=a x ln_a (a >0,a ≠1);⑦(ln x )′=1x ;⑧(log a x )′=1x ln a(a >0,a ≠1). (2)导数的四则运算法则 ①[u (x )±v (x )]′=u ′(x )±v ′(x ); ②[u (x )v (x )]′=u ′(x )v (x )+u (x )v ′(x );③⎣⎡⎦⎤u (x )v (x )′=u ′(x )v (x )-u (x )v ′(x )[v (x )]2(v (x )≠0).熟记以下结论: (1)⎝⎛⎭⎫1x ′=-1x 2; (2)⎣⎡⎦⎤1f (x )′=-f ′(x )[f (x )]2(f (x )≠0); (3)[af (x )±bg (x )]′=af ′(x )±bg ′(x );(4)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.考点一 导数的运算[典例] 求下列函数的导数.(1)y =ln x +1x ;(2)y =(2x +1)·e x ; (3)y =1+x 5x 2;(4)y =x -sin x 2cos x2.[解] (1)y ′=⎝⎛⎭⎫ln x +1x ′=(ln x )′+⎝⎛⎭⎫1x ′=1x -1x2. (2)y ′=[(2x +1)·e x ]′=(2x +1)′·e x +(2x +1)·(e x )′=2e x +(2x +1)·e x =(2x +3)·e x .(3)∵1+x 5x2=x 35+x -25,∴y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+x 5x 2′=(x 35)′+(x -25)′=35x -25-25x -75.(4)∵y =x -sin x 2cos x 2=x -12sin x ,∴y ′=1-12cos x .[题组训练]1.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 .-eB .-1C .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,则f ′(1)=-1. 2.求下列函数的导数.(1)y =cos x -sin x ; (2)y =(x +1)(x +2)(x +3); (3)y =ln x x 2+1.解:(1)y ′=(cos x )′-(sin x )′=-sin x -cos x .(2)∵y =(x +1)(x +2)(x +3) =(x 2+3x +2)(x +3) =x 3+6x 2+11x +6, ∴y ′=3x 2+12x +11.(3)y ′=(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(1-2ln x )+1x (x 2+1)2.考点二 导数的几何意义考法(一) 求曲线的切线方程[典例] (2018·全国卷Ⅰ)设函数f (x )=x 3+(a -1)x 2+ax ,若f (x )为奇函数,则曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为( )A .y =-2xB .y =-xC .y =2xD .y =x[解析] ∵f (x )=x 3+(a -1)x 2+ax ,∴f ′(x )=3x 2+2(a -1)x +a .又∵f (x )为奇函数,∴f (-x )=-f (x )恒成立, 即-x 3+(a -1)x 2-ax =-x 3-(a -1)x 2-ax 恒成立, ∴a =1,∴f ′(x )=3x 2+1,∴f ′(0)=1, ∴曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为y =x . [答案] D[解题技法]若已知曲线y =f (x )过点P (x 0,y 0),求曲线过点P 的切线方程的方法(1)当点P (x 0,y 0)是切点时,切线方程为y -y 0=f ′(x 0)·(x -x 0). (2)当点P (x 0,y 0)不是切点时,可分以下几步完成: 第一步:设出切点坐标P ′(x 1,f (x 1));第二步:写出过点P ′(x 1,f (x 1))的切线方程y -f (x 1)=f ′(x 1)(x -x 1); 第三步:将点P 的坐标(x 0,y 0)代入切线方程求出x 1;第四步:将x 1的值代入方程y -f (x 1)=f ′(x 1)(x -x 1)可得过点P (x 0,y 0)的切线方程. 考法(二) 求切点坐标[典例] 曲线f (x )=x 3-x +3在点P 处的切线平行于直线y =2x -1,则P 点的坐标为( )A .(1,3)B .(-1,3)C .(1,3)和(-1,3)D .(1,-3)[解析] f ′(x )=3x 2-1,令f ′(x )=2,则3x 2-1=2,解得x =1或x =-1,∴P (1,3)或(-1,3).经检验,点(1,3),(-1,3)均不在直线y =2x -1上,故选C. [答案] C[解题技法] 求切点坐标的思路已知切线方程(或斜率)求切点的一般思路是先求函数的导数,再让导数等于切线的斜率,从而求出切点的横坐标,将横坐标代入函数解析式求出切点的纵坐标.考法(三) 求参数的值(范围)[典例] 函数f (x )=ln x +ax 的图象上存在与直线2x -y =0平行的切线,则实数a 的取值范围是________.[解析] 函数f (x )=ln x +ax 的图象上存在与直线2x -y =0平行的切线,即f ′(x )=2在(0,+∞)上有解,而f ′(x )=1x +a ,即1x +a =2在(0,+∞)上有解,a =2-1x 在(0,+∞)上有解,因为x >0,所以2-1x <2,所以a 的取值范围是(-∞,2). [答案] (-∞,2)[解题技法]1.利用导数的几何意义求参数的基本方法利用切点的坐标、切线的斜率、切线的方程等得到关于参数的方程(组)或者参数满足的不等式(组),进而求出参数的值或取值范围.2.求解与导数的几何意义有关问题时应注意的两点(1)注意曲线上横坐标的取值范围; (2)谨记切点既在切线上又在曲线上.[题组训练]1.曲线y =e x 在点A 处的切线与直线x -y +3=0平行,则点A 的坐标为( )A .(-1,e -1) B .(0,1) C .(1,e)D .(0,2)解析:选B ∵y ′=e x ,令e x =1,得x =0.当x =0时,y =1,∴点A 的坐标为(0,1). 2.设曲线y =a (x -1)-ln x 在点(1,0)处的切线方程为y =2x -2,则a =( )A .0B .1C .2D .3解析:选D ∵y =a (x -1)-ln x ,∴y ′=a -1x ,∴y ′|x =1=a -1.又∵曲线在点(1,0)处的切线方程为y =2x -2, ∴a -1=2,解得a =3.3.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( )A .x +y -1=0B .x -y -1=0C .x +y +1=0D .x -y +1=0 解析:选B 因为点(0,-1)不在曲线y =f (x )上,所以设切点坐标为(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.所以切点坐标为(1,0),所以f ′(1)=1+ln 1=1,所以直线l 的方程为y =x -1,即x -y -1=0.[课时跟踪检测]A 级1.设f (x )=x e x 的导函数为f ′(x ),则f ′(1)的值为( )A .eB .e +1C .2eD .e +2解析:选C 由题意知f (x )=x e x ,所以f ′(x )=e x +x e x ,所以f ′(1)=e +e =2e. 2.曲线y =sin x +e x 在x =0处的切线方程是( )A .x -3y +3=0B .x -2y +2=0C .2x -y +1=0D .3x -y +1=0解析:选C ∵y ′=cos x +e x ,∴当x =0时,y ′=2.又∵当x =0时,y =1,∴所求切线方程为y -1=2x ,即2x -y +1=0.3.设f (x )=x (2 019+ln x ),若f ′(x 0)=2 020,则x 0等于( )A .e 2B .1C .ln 2D .e解析:选B f ′(x )=2 019+ln x +1=2 020+ln x ,由f ′(x 0)=2 020,得2 020+ln x 0=2 020,则ln x 0=0,解得x 0=1.4.已知函数f (x )=a ln x +bx 2的图象在点P (1,1)处的切线与直线x -y +1=0垂直,则a 的值为( )A .-1B .1C .3D .-3解析:选D 由已知可得P (1,1)在函数f (x )的图象上,所以f (1)=1,即a ln 1+b ×12=1,解得b =1, 所以f (x )=a ln x +x 2,故f ′(x )=ax+2x .则函数f (x )的图象在点P (1,1)处的切线的斜率k =f ′(1)=a +2, 因为切线与直线x -y +1=0垂直, 所以a +2=-1,即a =-3.5.(2018·合肥第一次教学质量检测)已知直线2x -y +1=0与曲线y =a e x +x 相切(其中e 为自然对数的底数),则实数a 的值是( )A.12 B .1 C .2D .e解析:选B 由题意知y ′=a e x +1,令a e x +1=2,则a >0,x =-ln a ,代入曲线方程得y =1-ln a ,所以切线方程为y -(1-ln a )=2(x +ln a ),即y =2x +ln a +1=2x +1⇒a =1.6.设函数f (x )=x 3+ax 2,若曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线方程为x +y =0,则点P 的坐标为( )A .(0,0)B .(1,-1)C .(-1,1)D .(1,-1)或(-1,1)解析:选D 因为f ′(x )=3x 2+2ax ,所以f ′(x 0)=3x 20+2ax 0=-1.又因为切点P 的坐标为(x 0,-x 0),所以x 30+ax 20=-x 0.联立两式得⎩⎪⎨⎪⎧ 3x 20+2ax 0=-1,x 30+ax 20=-x 0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =2,x 0=-1或⎩⎪⎨⎪⎧a =-2,x 0=1.所以点P 的坐标为(-1,1)或(1,-1).7.已知直线y =-x +1是函数f (x )=-1a ·e x图象的切线,则实数a =________.解析:设切点为(x 0,y 0),则f ′(x 0)=-1a·e 0x =-1,∴ex =a ,又-1a·e 0x =-x 0+1,∴x 0=2,a =e 2.答案:e 28.(2019·安徽名校联考)已知函数f (x )=2x -ax 的图象在点(-1,f (-1))处的切线斜率是1,则此切线方程是________.解析:因为f ′(x )=-2x 2-a ,所以f ′(-1)=-2-a =1,所以a =-3,所以f (x )=2x +3x ,所以f (-1)=-5,则所求切线的方程为y +5=x +1,即x -y -4=0. 答案:x -y -4=09.设曲线y =1+cos x sin x在点⎝⎛⎭⎫π2,1处的切线与直线x -ay +1=0平行,则实数a =________. 解析:因为y ′=-1-cos xsin 2x ,所以y ′|=2x π=-1,由条件知1a =-1, 所以a =-1. 答案:-110.若点P 是曲线y =x 2-ln x 上任意一点,则点P 到直线y =x -2的最小距离为________.解析:由y =x 2-ln x ,得y ′=2x -1x(x >0),设点P 0(x 0,y 0)是曲线y =x 2-ln x 上到直线y =x -2的距离最小的点, 则y ′|x =x 0=2x 0-1x 0=1,解得x 0=1或x 0=-12(舍去).∴点P 0的坐标为(1,1).∴所求的最小距离为|1-1-2|2= 2.答案: 211.求下列函数的导数.(1)y =(1-x )⎝⎛⎭⎫1+1x ; (2)y =x ·tan x ; (3)y =cos x ex .解:(1)∵y =(1-x )⎝⎛⎭⎫1+1x =1x-x =x -12-x 12,∴y ′=(x-12)′-(x 12)′=-12x -32-12x -12.(2)y ′=(x ·tan x )′=x ′tan x +x (tan x )′ =tan x +x ·⎝⎛⎭⎫sin x cos x ′=tan x +x ·cos 2x +sin 2x cos 2x =tan x +xcos 2x. (3)y ′=⎝⎛⎭⎫cos x e x ′=(cos x )′e x-cos x (e x)′(e x )2=-sin x +cos xe x .12.已知点M 是曲线y =13x 3-2x 2+3x +1上任意一点,曲线在M 处的切线为l ,求:(1)斜率最小的切线方程; (2)切线l 的倾斜角α的取值范围. 解:(1)∵y ′=x 2-4x +3=(x -2)2-1,∴当x =2时,y ′min =-1,此时y =53,∴斜率最小时的切点为⎝⎛⎭⎫2,53,斜率k =-1, ∴切线方程为3x +3y -11=0. (2)由(1)得k ≥-1,∴tan α≥-1, 又∵α∈[0,π),∴α∈⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. 故α的取值范围为⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. B 级1.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 ),g ′(x )是g (x )的导函数,则g ′(3)=( )A .-1B .0C .2D .4解析:选B 由题图可知切线过点(0,2),(3,1),则曲线y =f (x )在x =3处的切线的斜率为-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),所以g ′(3)=1+3×⎝⎛⎭⎫-13=0. 2.已知曲线f (x )=x 3+ax +14在x =0处的切线与曲线g (x )=-ln x 相切,则a 的值为________.解析:由f (x )=x 3+ax +14,得f ′(x )=3x 2+a ,f ′(0)=a ,f (0)=14,∴曲线y =f (x )在x =0处的切线方程为y -14=ax .设直线y -14=ax 与曲线g (x )=-ln x 相切于点(x 0,-ln x 0),g ′(x )=-1x,∴⎩⎨⎧-ln x 0-14=ax 0, ①a =-1x 0. ②将②代入①得ln x 0=34,∴x 0=e 34,∴a =-1e34=-e-34.答案:-e-343.已知函数f (x )=x 3+(1-a )x 2-a (a +2)x +b (a ,b ∈R ).(1)若函数f (x )的图象过原点,且在原点处的切线斜率为-3,求a ,b 的值; (2)若曲线y =f (x )存在两条垂直于y 轴的切线,求a 的取值范围. 解:f ′(x )=3x 2+2(1-a )x -a (a +2).(1)由题意,得{ f (0)=b =0,f ′(0)=-a (a +2)=-3,解得b =0,a =-3或a =1.(2)因为曲线y =f (x )存在两条垂直于y 轴的切线,所以关于x 的方程f ′(x )=3x 2+2(1-a )x -a (a +2)=0有两个不相等的实数根, 所以Δ=4(1-a )2+12a (a +2)>0, 即4a 2+4a +1>0, 所以a ≠-12.所以a 的取值范围为⎝⎛⎭⎫-∞,-12∪⎝⎛⎭⎫-12,+∞.。

【新高考数学】导数的概念及计算导数的概念及计算(含答案)

【新高考数学】导数的概念及计算导数的概念及计算(含答案)

【新高考数学】导数的概念及计算【套路秘籍】一.函数y =f (x )在x =x 0处的导数(1)定义:称函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率0lim x ∆→ f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx = 0lim x ∆→ ΔyΔx 为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记作f ′(x 0)或y ′|x =x 0,即f ′(x 0)=0lim x ∆→ΔyΔx =0limx ∆→f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx . (2)几何意义:函数f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是在曲线y =f (x )上点(x 0,f (x 0))处的切线的斜率.相应地,切线方程为y -y 0=f ′(x 0)(x -x 0). 二.函数y =f (x )的导函数如果函数y =f (x )在开区间(a ,b )内的每一点处都有导数,其导数值在(a ,b )内构成一个新函数,函3.基本初等函数的导数公式三.导数的运算法则 若f ′(x ),g ′(x )存在,则有: (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). 四.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 ′. 数f ′(x )=0lim x ∆→ f (x +Δx )-f (x )Δx 称为函数y =f (x )在开区间内的导函数. 【套路修炼】考向一 导数的概念【例1】设)(x f 是可导函数,且3)2()(lim 000=∆∆+-∆-→∆xx x f x x f x ,则=')(0x f 。

导数定义运算知识点总结

导数定义运算知识点总结

导数定义运算知识点总结一、导数的定义在微积分中,导数是描述函数变化率的一个重要概念。

具体来说,如果一个函数在某一点处的导数存在,那么这个导数就描述了函数在该点处的变化速率。

导数的定义可以通过极限的概念来给出,具体来说,对于函数y=f(x),如果在某一点x处函数f(x)的变化率为:f'(x) = lim(h->0) (f(x+h) - f(x)) / h其中f'(x)表示函数f(x)在x处的导数,lim表示极限运算,h表示自变量x的增加量。

上面的定义是导数的一般形式,通过这个定义可以得到一些常用的导数计算方法。

比如对于幂函数、指数函数、对数函数、三角函数等一些基本函数,我们可以通过导数的定义来计算它们在某一点处的导数。

另外,还可以通过导数的定义来证明某一函数在某一点处的导数的存在性和计算导数的值。

二、导数的基本运算法则导数的基本运算法则是微积分中的一个重要内容,它包括导数的四则运算法则、复合函数的导数、反函数的导数、隐函数的导数等方面的内容。

1. 导数的四则运算法则对于两个函数y=f(x)和y=g(x),它们的导数满足一些基本运算法则。

具体来说,如果函数f(x)和函数g(x)分别在某一点x处的导数存在,那么它们的和、差、积、商的导数可以通过以下公式求得:- (f(x) ± g(x))' = f'(x) ± g'(x)- (f(x)g(x))' = f'(x)g(x) + f(x)g'(x)- (f(x)/g(x))' = (f'(x)g(x) - f(x)g'(x)) / [g(x)]^2这些公式可以帮助我们在实际计算中求解复合函数的导数、隐函数的导数等问题。

2. 复合函数的导数复合函数是指一个函数中包含了另一个函数。

如果函数y=f(g(x))是一个复合函数,那么它的导数可以通过链式法则来求解。

导数的概念及运算-高考数学复习

导数的概念及运算-高考数学复习
=2f'( x 0),C错
Δ

Δ→0
Δ→0
(0 )−(0 −Δ)
(0 )−(0 −Δ)
误;对于D, lim
=- lim
=-
−Δ
Δ
Δ→0
Δ→0
f'( x 0),D错误.故选B.
目录
高中总复习·数学
解题技法
求函数 f ( x )在 x = x 0处的导数的步骤
Δ
(1)求导之前,应利用代数、三角恒等变换等对函数进行化简,然
后求导,这样可以减少运算量,提高运算速度,减少差错;
(2)进行导数运算时,要牢记导数公式和导数的四则运算法则,切
忌记错记混;
(3)复合函数的求导,要正确分析函数的复合层次,通过设中间变
量,确定复合过程,然后求导.
提醒 当函数解析式中含有待定系数(如f'( x 0), a , b
“陡峭”.
目录
高中总复习·数学
1. 某旅游者爬山的高度 h (单位:m)是时间 t (单位:h)的函数,
关系式是 h ( t )=-100 t 2+800 t ,则他在2 h这一时刻的高度变化
的速度是(

A. 500 m/h
B. 1 000 m/h
C. 400 m/h
D. 1 200 m/h
解析: h'( t )=-200 t +800,∴h'(2)=-200×2+800=
2
π
(2 x + )
2
1
+π)=- x sin
2
1
∴y'=- sin
2
cos
cos−sin

.
2
cos
π

2025年高考数学总复习课件19第三章第一节导数的概念及运算

2025年高考数学总复习课件19第三章第一节导数的概念及运算
(1)f ′(x0)是函数y=f (x)在x=x0附近的平均变化率.( × )
(2)求f ′(x0)时,可先求f (x0),再求f ′(x0).( × )
(3)曲线y=f (x)在点P(x0,y0)处的切线与过点P(x0,y0)的切线相同.( × )
第一节
导数的概念及运算
必备知识
落实“四基”
2.已知函数f (x)在x=x0处的导数为12,则 lim
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“陡峭”.
第一节
导数的概念及运算
必备知识
落实“四基”
核心考点
提升“四能”
自查自测
知识点二 导数的运算
1.(多选题)(教材改编题)下列导数的运算中正确的是( ABD )
A.(3x)′=3x ln 3
x sin x- cos x
导数的概念及运算
考向3
必备知识
落实“四基”
核心考点
提升“四能”
课时质量评价
求参数的值或取值范围
【例3】(1)(2024·江门模拟)若曲线y=e2ax在点(0,1)处的切线与直线x+2y+1=0
-sin x
f ′(x)=_________
f (x)=cos x
f (x)=ex
f (x)=ax(a>0,且a≠1)
f (x)=ln x
f (x)=log x(a>0,且a≠1)
ex
f ′(x)=____
ax ln a
f ′(x)=_________
1
f ′(x)=____
x
1
x ln a
f ′(x)=____
在点(0,f (0))处的切线方程为y-1=x,即y=x+1.

3.1 导数的概念及几何意义、导数的运算

3.1 导数的概念及几何意义、导数的运算

∴x2=-2x1,∴f
'(x2)=3 x22=12 x12.∴
f f
'(x1) = 1 .
'(x2 ) 4
(2)由题意,得f '(x)=2x.
设直线与曲线相切于点(x0,y0), 则所求切线的斜率k=2x0,
由题意知2x0= y0 0 = y0 ①.
x0 1 x0 1
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又y0= x02 ②,所以由①②解得x0=0或x0=-2, 所以k=0或k=-4, 所以所求切线方程为y=0或y=-4(x+1), 即y=0或4x+y+4=0. 答案 (1) 1 (2)y=0或4x+y+4=0
2
2
(4)y'
=
cos ex
x

'=(cos
x)
'ex cos (ex )2
x(ex
)'
=-
sin
x cos ex
x.
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方法二 求曲线y=f(x)的切线方程
1.求“在”曲线y=f(x)上一点P(x0,y0)处的切线方程,则点P(x0,y0)为切点,
'(x1)(x0 x1),
点A(x1,y1),代入方程y-y1=f '(x1)(x-x1),化简即得所求的切线方程.
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例2 (1)(2018江苏淮安高三期中)已知函数f(x)=x3.设曲线y=f(x)在点P(x1,
f(x1))处的切线与该曲线交于另一点Q(x2, f(x2)),记f '(x)为函数f(x)的导

导数知识点总结与计算

导数知识点总结与计算

导数知识点总结与计算导数是微积分中的重要概念,它描述了函数在某一点的变化率。

计算导数可以用于求解函数在某一点的切线斜率、最大值最小值以及函数的变化趋势等问题。

在实际应用中,导数也被广泛应用于物理、经济、工程等领域,因此对于导数的理解和掌握是十分重要的。

本文将对导数的基本概念、求导法则以及常见函数的导数进行总结,并进行详细的解释和示例计算,以便读者更好地掌握导数知识。

一、导数的基本概念1. 函数的导数在微积分中,函数f(x)在点x处的导数表示为f'(x),即导数是函数在某一点的变化率。

可以用极限的概念来定义函数的导数:若函数f(x)在点x处的导数存在,则f'(x)=lim (Δx→0) (f(x+Δx)-f(x))/Δx其中Δx表示自变量x的增量。

当Δx趋于0时,函数在点x处的导数即为该点的切线斜率。

2. 导数的几何意义导数可以用几何意义来解释:函数f(x)在点x处的导数即为该点处曲线的切线斜率。

当导数为正时,函数在该点处是增加的;当导数为负时,函数在该点处是减少的;当导数为零时,函数在该点处取得极值。

因此,导数可以用于描述函数在某一点的变化趋势。

3. 导数的物理意义在物理学中,导数也具有重要的物理意义。

例如,当我们知道一个物体的位移函数时,可以通过求导得到该物体的速度函数;再对速度函数求导,可以得到该物体的加速度函数。

因此,导数可以帮助我们描述物体的运动规律。

二、求导法则对于常见的函数,我们可以通过一些基本的求导法则来求解其导数。

下面将介绍求导的基本法则及其示例计算。

1. 常数函数的导数若f(x)=c,其中c为常数,则f'(x)=0。

因为常数函数在任意点的变化率均为0。

示例计算:求函数f(x)=5的导数。

解:f'(x)=0。

2. 幂函数的导数若f(x)=x^n,其中n为正整数,则f'(x)=nx^(n-1)。

即幂函数的导数等于指数与原函数的指数减一的乘积。

高考数学导数的概念与运算选择题

高考数学导数的概念与运算选择题

高考数学导数的概念与运算选择题1. 导数的定义:设函数f(x)在点x0的某邻域内有定义,如果存在一个实数A,使得当x在x0的邻域内变动时,函数f(x)的变化量f(x0+Δx)-f(x0)与Δx的变化量Δx之间的比值Δx→0时极限存在且为A,那么A就叫做函数f(x)在点x0的导数,记作f'(x0)=A。

下列关于导数的说法正确的是()A. 若f'(x0)=0,则f(x)在x0处一定单调递减B. 若f'(x0)>0,则f(x)在x0处一定单调递增C. 若f'(x0)<0,则f(x)在x0处一定单调递减D. 若f'(x0)存在,则f(x)在x0处可导2. 函数y=x^2-2x+3的导数是()A. 2x-1B. x^2-2C. 2x+1D. x^2-4x+33. 函数y=ln(x^2+1)的导数是()A. 2xln(x^2+1)B. (x^2+1)/xC. x^2/2D. 2x/(x^2+1)4. 函数y=cosx的导数是()A. -sinxB. sinxC. -cosxD. cosx5. 函数y=x^3的导数是()A. 3x^2B. 3x^2+2xC. 3x^2+3xD. 3x^2-2x6. 函数y=sin^2x的导数是()A. 2sinxcosxB. -sinxcosxC. sinxcosxD. -2sinxcosx7. 函数y=cos^2x的导数是()A. 2cosxcosxB. -2sinxcosxC. -2cosxcosxD. 2sinxcosx8. 函数y=e^x的导数是()A. e^xB. e^x+1C. e^x-1D. e^x+e^x9. 函数y=sinxcosx的导数是()A. sinxcosxB. cos^2x-sin^2xC. sin^2x+cos^2xD. sinxcosx+cosxsinx10. 函数y=tanx的导数是()A. sec^2xB. tanx+1C. tanx-1D. tanx+tanx11. 函数y=arcsinx的导数是()A. 1/√1-x^2B. 1/√1-x^2+1C. 1/√1-x^2-1D. 1/√1-x^2-x^212. 函数y=arccosx的导数是()A. -1/√1-x^2B. 1/√1-x^2+1C. -1/√1-x^2-1D. 1/√1-x^2-x^213. 函数y=arctanx的导数是()A. 1/(1+x^2)B. 1/(1+x^2)+1C. 1/(1+x^2)-1D. 1/(1+x^2)-x^214. 函数y=lnx的导数是()A. 1/xB. 1/x+1C. 1/x-1D. 1/x+lnx15. 函数y=ex的导数是()A. exB. ex+1C. ex-1D. ex+ex16. 函数y=x^n(n≠0,n≠1)的导数是()A. nx^(n-1)B. nx^(n-1)+1C. nx^(n-1)-1D. nx^(n-1)+nx^n17. 函数y=sin^nx(n≠1,n≠-1)的导数是()A. nsin^(n-1)xcosxB. nsin^(n-1)xcosx+1C. nsin^(n-1)xcosx-1D. nsin^(n-1)xcosx+nsin^nx18. 函数y=cos^nx(n≠1,n≠-1)的导数是()A. -ncos^(n-1)xsinxB. ncos^(n-1)xsinx+1C. -ncos^(n-1)xsinx-1D. ncos^(n-1)xsinx+ncos^nx19. 函数y=tan^nx(n≠1,n≠-1)的导数是()A. ntan^(n-1)xB. ntan^(n-1)x+1C. ntan^(n-1)x-1D. ntan^(n-1)x+tan^nx20. 函数y=arcsin^nx(n≠1,n≠-1)的导数是()A. 1/(n√1-x^2)B. 1/(n√1-x^2)+1C. 1/(n√1-x^2)-1D. 1/(n√1-x^2)+arcsin^nx21. 函数y=arccos^nx(n≠1,n≠-1)的导数是()A. -1/(n√1-x^2)B. 1/(n√1-x^2)+1C. -1/(n√1-x^2)-1D. 1/(n√1-x^2)-arccos^nx22. 函数y=arctan^nx(n≠1,n≠-1)的导数是()A. 1/(n(1+x^2))B. 1/(n(1+x^2))+1C. 1/(n(1+x^2))-1D. 1/(n(1+x^2))+arctan^nx23. 函数y=ln^nx(n≠0,n≠1)的导数是()A. nlnx/(xln^nx)B. nlnx/(xln^nx)+1C. nlnx/(xln^nx)-1D. nlnx/(xln^nx)+lnx24. 函数y=e^nx(n≠0,n≠1)的导数是()A. ne^nxB. ne^nx+1C. ne^nx-1D. ne^nx+e^nx25. 函数y=sin(x^2)的导数是()A. 2xcos(x^2)B. 2xsin(x^2)C. 2xcos(x^2)+sin(x^2)D. 2xsin(x^2)-cos(x^2)26. 函数y=cos(x^2)的导数是()A. -2xsin(x^2)B. -2xcos(x^2)C. -2xsin(x^2)+cos(x^2)D. -2xcos(x^2)-sin(x^2)27. 函数y=tan(x^2)的导数是()A. 2xsec^2(x^2)B. 2xsec^2(x^2)-tan(x^2)C. 2xsec^2(x^2)+tan(x^2)D. 2xsec^2(x^2)+sec^2(x^2)28. 函数y=arcsin(x^2)的导数是()A. 1/(√1-x^4)B. 1/(√1-x^4)+1C. 1/(√1-x^4)-1D. 1/(√1-x^4)+arcsin(x^2)29. 函数y=arccos(x^2)的导数是()A. -1/(√1-x^4)B. 1/(√1-x^4)+1C. -1/(√1-x^4)-1D. 1/(√1-x^4)-arccos(x^2)30. 函数y=arctan(x^2)的导数是()A. 1/(1+x^4)B. 1/(1+x^4)+1C. 1/(1+x^4)-1D. 1/(1+x^4)+arctan(x^2)31. 函数y=ln(x^2)的导数是()A. 1/(xlnx)B. 1/(xlnx)+1C. 1/(xlnx)-1D. 1/(xlnx)+lnx32. 函数y=e^(x^2)的导数是()A. (x^2)e^(x^2)B. (x^2)e^(x^2)+1C. (x^2)e^(x^2)-1D. (x^2)e^(x^2)+e^(x^2)33. 函数y=sin^2x的导数是()A. 2sinxcosxB. -sinxcosxC. sinxcosxD. -2sinxcosx34. 函数y=cos^2x的导数是()A. 2cosxcosxB. -2sinxcosxC. -2cosxcosxD. 2sinxcosx35. 函数y=tan^2x的导数是()A. 2tanxsec^2xB. 2tanxsec^2x-tan^2xC. 2tanxsec^2x+tan^2xD. 2tanxsec^2x+2tanxsec^2x36. 函数y=arcsin^2x的导数是()A. 1/(2√1-x^2)B. 1/(2√1-x^2)+1C. 1/(2√1-x^2)-1D. 1/(2√1-x^2)+arcsin^2x37. 函数y=arccos^2x的导数是()A. -1/(2√1-x^2)B. 1/(2√1-x^2)+1C. -1/(2√1-x^2)-1D. 1/(2√1-x^2)-arccos^2x38. 函数y=arctan^2x的导数是()A. 1/(2(1+x^2))B. 1/(2(1+x^2))+1C. 1/(2(1+x^2))-1D. 1/(2(1+x^2))+arctan^2x39. 函数y=ln^2x的导数是()A. 2lnx/(xln^2x)B. 2lnx/(xln^2x)+1C. 2lnx/(xln^2x)-1D. 2lnx/(xln^2x)+lnx40. 函数y=e^(x^2)的导数是()A. (x^2)e^(x^2)B. (x^2)e^(x^2)+1C. (x^2)e^(x^2)-1D. (x^2)e^(x^2)+e^(x^2)41. 函数y=sin(lnx)的导数是()A. cos(lnx)/xB. sin(lnx)/xC. cos(lnx)/x+sin(lnx)/xD. cos(lnx)/x-sin(lnx)/x42. 函数y=cos(lnx)的导数是()A. -sin(lnx)/xB. cos(lnx)/xC. -sin(lnx)/x+cos(lnx)/xD. -sin(lnx)/x-cos(lnx)/x43. 函数y=tan(lnx)的导数是()A. sec^2(lnx)B. tan(lnx)+sec^2(lnx)C. tan(lnx)-sec^2(lnx)D. tan(lnx)+sec^2(lnx)+sec^2(lnx)44. 函数y=arcsin(lnx)的导数是()A. 1/(√1-lnx^2)B. 1/(√1-lnx^2)+1C. 1/(√1-lnx^2)-1D. 1/(√1-lnx^2)+arcsin(lnx)45. 函数y=arccos(lnx)的导数是()A. -1/(√1-lnx^2)B. 1/(√1-lnx^2)+1C. -1/(√1-lnx^2)-1D. 1/(√1-lnx^2)-arccos(lnx)46. 函数y=arctan(lnx)的导数是()A. 1/(1+lnx^2)B. 1/(1+lnx^2)+1C. 1/(1+lnx^2)-1D. 1/(1+lnx^2)+arctan(lnx)47. 函数y=ln^2(lnx)的导数是()A. 2lnx/(xln^2lnx)B. 2lnx/(xln^2lnx)+1C. 2lnx/(xln^2lnx)-1D. 2lnx/(xln^2lnx)+lnx48. 函数y=e^(lnx)的导数是()A. (lnx)e^(lnx)B. (lnx)e^(lnx)+1C. (lnx)e^(lnx)-1D. (lnx)e^(lnx)+e^(lnx)49. 函数y=sin(x^3)的导数是()A. 3x^2cos(x^3)B. 3x^2sin(x^3)C. 3x^2cos(x^3)+sin(x^3)D. 3x^2sin(x^3)-cos(x^3)50. 函数y=cos(x^3)的导数是()A. -3x^2sin(x^3)B. -3x^2cos(x^3)C. -3x^2sin(x^3)+cos(x^3)D. -3x^2cos(x^3)-sin(x^3)。

4.1 导数的概念及其运算

4.1 导数的概念及其运算

复合函数及其求导: 四.复合函数及其求导: 复合函数及其求导
高考总复习·数学 高考总复习 数学 (3) 复合函数的求导法则:复合函数y=f[g(x)]对自变量x的导数 y 'x 复合函数的求导法则: ,等于外函数y=f(u)对中间变量u的导数y’u,乘以中间变量u对自变 ′ x 量x(即内函数)的导数 u’x,即 y′ = yu ⋅ u ′ x
高考总复习·数学 高考总复习 数学
导数的基本运算
求下列函数的导数:
1 1 (1) y = x ( x + + 3 ) x x 1 (3) = ( x + 1)( y − 1) x
2
3
x x ;(2)y = x − sin cos 2 2

1 2 ' 2 Q 【解析】(1) y = x + 1 + 2 ∴ y = 3 x − 3 . x x x x 1 (2)先使用三角公式进行化简,得 y = x − sin cos = x − sin x 2 2 2
复合函数求导步骤:分解——求导——回代。 复合函数求导步骤: 法则的推广:若函数y=f(u)在u点处可导,u=g(v)在v 点处可导, 法则的推广 v=h(x)在x点处可导,则复合函数y=f{g[h(x)]}在x点处可导,并且
y ' = f '(u ) ⋅ g '(v) ⋅ h '( x) = y 'u ⋅ u 'v ⋅ v 'x .
高考总复习·数学 高考总复习 数学 2.导数四则运算法则: 导数四则运算法则: 导数四则运算法则
[u ( x) ± v( x)]' = u ' ( x) ± v ' ( x) ①和、差的导数:

高考数学导数专题1:导数的概念及运算

高考数学导数专题1:导数的概念及运算

导数的概念及运算1.导数的概念及几何意义(1)了解导数概念的实际背景.(2)理解导数的几何意义.2.导数的运算(1)能根据导数的定义求函数y=C(C为常数),y=x,y=x(1),y=x2,y=x3,y=的导数.(2)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.(3)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.一导数的概念(1)函数y=f(x)在x=x0处的导数:称函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率limΔx→0Δx(f(x0+Δx)-f(x0))=limΔx→0Δx(Δy)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→0Δx(Δy)=limΔx→0Δx(f(x0+Δx)-f(x0)).(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→0Δx(f(x+Δx)-f(x))为f(x)的导函数.易错点1.求曲线切线时,要分清在点P处的切线与过P点的切线的区别,前者只有一条,而后者包括了前者.2.曲线的切线与曲线的交点个数不一定只有一个,这和研究直线与二次曲线相切时有差别.二导数的运算1.基本初等函数的导数公式2.导数的运算法则2.导数的运算法则(1)[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x ). (2)[f (x )·g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x ). (3)⎣⎢⎡⎦⎥⎤f x g x ′=f ′x g x -f x g ′x [g x ]2(g (x )≠0).3.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yx ′=yu ′·ux ′,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. 易误提醒1.利用公式求导时,一定要注意公式的适用范围及符号,如(xn)′=nxn -1中n ≠0且n ∈Q ,(cos x)′=-sin x.2.注意公式不要用混,如(ax)′=axln a ,而不是(ax)′=xax -1. 3.利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,防止与乘法公式混淆易误提醒1.利用公式求导时,一定要注意公式的适用范围及符号,如(x n)′=nxn -1中n ≠0且n ∈Q ,(cosx )′=-sin x .2.注意公式不要用混,如(a x)′=a xln a ,而不是(a x)′=xax -1.3.利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,防止与乘法公式混淆. 题型一 导数的概念1.已知函数f(x)=2ln 3x +8x , 求f(1-2Δx)-f(1)Δx的值.解析f(1-2Δx)-f(1)Δx=-2f(1-2Δx)-f(1)-2Δx=-2f ′(1)=-20.【点拨】导数的实质是求函数值相对于自变量的变化率,即求当Δx →0时, 平均变化率ΔyΔx2.某市在一次降雨过程中,降雨量y(mm)与时间t(min)的函数关系可以近似地表示为f(t)=t2100,则在时刻t =10 min 的降雨强度为( ) A.15 mm/min B.14 mm/min C.12mm/minD.1 mm/min【解析】选A.3.(2015·陕西一检)已知直线y =-x +m 是曲线y =x 2-3ln x 的一条切线,则m 的值为( )A .0B .2C .1D .3解析:因为直线y =-x +m 是曲线y =x 2-3ln x 的切线,所以令y ′=2x -3x =-1,得x =1,x =-32(舍),即切点为(1,1),又切点(1,1)在直线y =-x +m 上,所以m =2,故选B.4.(2015·洛阳期末)函数f (x )=e xsin x 的图象在点(0,f (0))处的切线的倾斜角为( )A.3π4 B.π3 C.π4D.π6解析:因为f ′(x )=e xsin x +e xcos x ,所以f ′(0)=1,即曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线的斜率为1, 题型二 导数运算 1. 求下列函数的导数. (1)y =ln(x +1+x2); (2)y =(x2-2x +3)e2x ;(3)y =3x 1-x. 【解析】运用求导数公式及复合函数求导数法则.(1)y ′=1x +1+x2(x +1+x2)′=1x +1+x2(1+x 1+x2)=11+x2. (2)y ′=(2x -2)e2x +2(x2-2x +3)e2x =2(x2-x +2)e2x.Δlim →x 0Δlim →x 0Δlim →x(3)y ′=13(x 1-x 1-x +x(1-x)2=13(x 1-x1(1-x)2=13x (1-x) 2. 如下图,函数f(x)的图象是折线段ABC ,其中A 、B 、C 的坐标分别为(0,4),(2,0),(6,4),则f(f(0))=( );f(1+Δx)-f(1)Δx=( ) (用数字作答).【解析】f(0)=4,f(f(0))=f(4)=2, 由导数定义f(1+Δx)-f(1)Δx=f ′(1).当0≤x ≤2时,f(x)=4-2x ,f ′(x)=-2,f ′(1)=-2.3.(2015·济宁模拟)已知f (x )=x (2 014+ln x ),f ′(x 0)=2 015,则x 0=( )A .e 2B .1C .ln 2D .e解析:由题意可知f ′(x )=2 014+ln x +x ·1x=2 015+ln x .由f ′(x 0)=2 015,得ln x 0=0,解得x 0=1.答案:B4.若函数f (x )=ln x -f ′(-1)x 2+3x -4,则f ′(1)=________.解析:∵f ′(x )=1x-2f ′(-1)x +3,∴f ′(-1)=-1+2f ′(-1)+3,解得f ′(-1)=-2,∴f ′(1)=1+4+3=8. 答案:85.下列求导运算正确的是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x ′=1+1x2B .(log 2x )′=1x ln 2C .(3x )′=3xlog 3eD .(x 2cos x )′=-2sin x解析:选B ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x ′=1-1x 2;(log 2x )′=1x ln 2;(3x )′=3x ln 3;(x 2cos x )′=2x cos x -x 2sin x ,故选B.32)-32)-32-34-0Δlim →x 0Δlim →x6.函数f (x )=(x +2a )(x -a )2的导数为( )A .2(x 2-a 2) B .2(x 2+a 2) C .3(x 2-a 2)D .3(x 2+a 2)解析:选C ∵f (x )=(x +2a )(x -a )2=x 3-3a 2x +2a 3, ∴f ′(x )=3(x 2-a 2).6.函数f (x )=ax 3+3x 2+2,若f ′(-1)=4,则a 的值是( )A.193B.163C.133D.103解析:选D 因为f ′(x )=3ax 2+6x , 所以f ′(-1)=3a -6=4, 所以a =103.4.(2016·天津高考)已知函数f (x )=(2x +1)e x,f ′(x )为f (x )的导函数,则f ′(0)的值为________.解析:因为f (x )=(2x +1)e x,所以f ′(x )=2e x +(2x +1)e x =(2x +3)e x, 所以f ′(0)=3e 0=3. 答案:3题型三 导数的几何意义导数的几何意义为高考热点内容,考查题型多为选择、填空题,也常出现在解答题中前几问,难度较低.归纳起来常见的命题探究角度有: 1.求切线方程问题. 2.确定切点坐标问题. 3.已知切线问题求参数. 4.切线的综合应用.求切线方程问题1.(2015·云南一检)函数f (x )=ln x -2xx的图象在点(1,-2)处的切线方程为( )已知切线求参数范围3.(2015·河北五校联考)若曲线C 1:y =ax 2(a >0)与曲线C 2:y =e x存在公共切线,则a 的取值范围为( )A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫e 28,+∞ B.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,e 28C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫e 24,+∞ D.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,e 24 解析:结合函数y =ax 2(a >0)和y =e x的图象可知,要使曲线C 1:y =ax 2(a >0)与曲线C 2:y =e x存在公共切线,只要ax 2=e x在(0,+∞)上有解,从而a =ex x 2.令h (x )=e x x 2(x >0),则h ′(x )=e x ·x 2-e x·2xx4=x -2e x x 3,令h ′(x )=0,得x =2,易知h (x )min =h (2)=e 24,所以a ≥e 24.答案:C 切线的综合应用4.(2015·重庆一诊)若点P 是函数f (x )=x 2-ln x 图象上的任意一点,则点P 到直线x -y -2=0的最小距离为( )A.22B. 2C.12D .3解析:由f ′(x )=2x -1x=1得x =1(负值舍去),所以曲线y =f (x )=x 2-ln x 上的切线斜率为1的点是(1,1),所以点P 到直线x -y -2=0的最小距离为|1-1-2|2=2,故选B.答案:B导数的几何意义是切点处切线的斜率,应用时主要体现在以下三个方面: (1)已知切点A (x 0,f (x 0))求斜率k ,即求该点处的导数值:k =f ′(x 0). (2)已知斜率k ,求切点A (x 1,f (x 1)),即解方程f ′(x 1)=k .(3)已知过某点M (x 1,f (x 1))(不是切点)的切线斜率为k 时,常需设出切点A (x 0,f (x 0)),利用k =f x 1-f x 0x 1-x 0求解.易错题:混淆“在某点处的切线”与“过某点的切线”致误1. 若存在过点(1,0)的直线与曲线y =x 3和y =ax 2+154x -9都相切,则a 等于( )A .-1或-2564B .-1或214C .-74或-2564D .-74或7[解析] 因为y =x 3,所以y ′=3x 2, 设过(1,0)的直线与y =x 3相切于点(x 0,x 30), 则在该点处的切线斜率为k =3x 20,所以切线方程为y -x 30=3x 20(x -x 0),即y =3x 20x -2x 30,又(1,0)在切线上,则x 0=0或x 0=32,当x 0=0时,由y =0与y =ax 2+154x -9相切,可得a =-2564,当x 0=32时,由y =274x -274与y =ax 2+154x -9相切,可得a =-1,所以选A.[答案] A2.(2015·兰州一模)已知直线y =2x +1与曲线y =x 3+ax +b 相切于点(1,3),则实数b 的值为________.解析:因为函数y =x 3+ax +b 的导函数为y ′=3x 2+a ,所以此函数的图象在点(1,3)处的切线斜率为3+a ,所以⎩⎪⎨⎪⎧3+a =2,3=1+a +b ,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-1,b =3.答案:3[易误点评] 没有对点(1,0)的位置进行分析,误认为是切点而失误. [防范措施]对于曲线切线方程问题的求解,对曲线的求导是一个关键点,因此求导公式,求导法则及导数的计算原则要熟练掌握.(2)对于已知的点,应首先确定其是否为曲线的切点,进而选择相应的方法求解. 随堂测试1、已知函数y =f (x )的图象在点(1,f (1))处的切线方程x -2y +1=0,则f (1)+2f ′(1)的值是( ) A.12 B .1 C .32D .2【答案】D【解析】∵函数y =f (x )的图象在点(1, f (1))处的切线方程是x -2y +1=0,∴f (1)=1, f ′(1)=12.∴f (1)+2f ′(1)=2.故选D.2、曲线y =sin x +e x 在点(0,1)处的切线方程是( ) A .x -3y +3=0 B .x -2y +2=0 C .2x -y +1=0 D .3x -y +1=0 【答案】C【解析】y ′=cos x +e x ,故切线斜率为k =2,切线方程为y =2x +1,即2x -y +1=0.3、.已知奇函数y=f (x )在区间(-∞,0]上的解析式为f (x )=x 2+x ,则曲线y=f (x )在横坐标为1的点处的切线方程是( ) A.x+y+1=0 B.x+y-1=0 C.3x-y-1=0 D.3x-y+1=0【答案】B【解析】由函数y=f (x )为奇函数,可得f (x )在[0,+∞)内的解析式为f (x )=-x 2+x ,故切点为(1,0). 因为f'(x )=-2x+1, 所以f'(1)=-1,故切线方程为y=-(x -1), 即x+y -1=0.4、已知函数f (x )=sin x -cos x ,且f ′(x )=12f (x ),则tan 2x 的值是( )A .-23B .-43C .43D .34【答案】D【解析】因为f ′(x )=cos x +sin x =12sin x -12cos x ,所以tan x =-3,所以tan 2x =2tan x1-tan 2x =-61-9=34.故选D.5、过函数f (x )=13x 3-x 2图像上一个动点作函数的切线,则切线倾斜角的范围为( )A.⎣⎡⎦⎤0,3π4 B .⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π C.⎣⎡⎭⎫3π4,π D .⎝⎛⎦⎤π2,3π4 【答案】B【解析】设切线的倾斜角为α.由题意得k =f ′(x )=x 2-2x =(x -1)2-1≥-1,即k =tan α≥-1,解得0≤α<π2或3π4≤α<π,即切线倾斜角的范围为⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π.故选B. 6.(2015·长春二模)若函数f (x )=ln xx ,则f ′(2)=________.解析:由f ′(x )=1-ln x x 2,得f ′(2)=1-ln 24.答案:1-ln 247.如果f ′(x )是二次函数,且f ′(x )的图象开口向上,顶点坐标为(1,3),那么曲线y =f (x )上任意一点的切线的倾斜角α的取值范围是________.解析:根据已知可得f ′(x )≥ 3,即曲线y =f (x )上任意一点的切线的斜率k =tan α≥ 3,结合正切函数的图象,可知α∈⎣⎡⎭⎫π3,π2.答案:⎣⎡⎭⎫π3,π28.已知函数f (x )=x 3+(1-a )x 2-a (a +2)x +b (a ,b ∈R ).(1)若函数f (x )的图象过原点,且在原点处的切线斜率为-3,求a ,b 的值; (2)若曲线y =f (x )存在两条垂直于y 轴的切线,求a 的取值范围. 解:f ′(x )=3x 2+2(1-a )x -a (a +2).(1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧f (0)=b =0,f ′(0)=-a (a +2)=-3,解得b =0,a =-3或1.(2)∵曲线y =f (x )存在两条垂直于y 轴的切线,∴关于x 的方程f ′(x )=3x 2+2(1-a )x -a (a +2)=0有两个不相等的实数根, ∴Δ=4(1-a )2+12a (a +2)>0,即4a 2+4a +1>0, ∴a ≠-12.∴a 的取值范围是⎝⎛⎭⎫-∞,-12∪⎝⎛⎭⎫-12,+∞. 94.(2016·临沂一模)已知函数f (x )=13x 3-2x 2+3x (x ∈R )的图象为曲线C .(1)求过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围;(2)若在曲线C 上存在两条相互垂直的切线,求其中一条切线与曲线C 的切点的横坐标的取值范围. 解:(1)由题意得f ′(x )=x 2-4x +3, 则f ′(x )=(x -2)2-1≥-1,即过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围是[-1,+∞). (2)设曲线C 的其中一条切线的斜率为k ,则由(2)中条件并结合(1)中结论可知,⎩⎪⎨⎪⎧k ≥-1,-1k ≥-1,解得-1≤k <0或k ≥1,故由-1≤x 2-4x +3<0或x 2-4x +3≥1, 得x ∈(-∞,2-2]∪(1,3)∪[2+2,+∞).。

第一节 导数的概念及运算

第一节 导数的概念及运算

第一节导数的概念及运算高考概览:1.了解导数概念的实际背景;2.通过函数图象直观理解导数的几何意义;3.能根据导数的定义求函数y=c(c为常数),y=x,y=1x,y=x2,y=x3,y=x的导数;4.能利用基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则求简单函数的导数,能求简单复合函数(仅限于形如y=f(ax+b)的复合函数)的导数.[知识梳理]1.导数的概念(1)f(x)在x=x0处的导数函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率是lim Δx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx=limΔx→0ΔyΔx,称其为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f′(x0)或y′|x=x,即f′(x0)=limΔx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx.(2)导函数当x变化时,f′(x)称为f(x)的导函数,则f′(x)=y′=limΔx→0 f(x+Δx)-f(x)Δx.2.导数的几何意义函数y=f(x)在x=x0处的导数的几何意义,就是曲线y=f(x)在点P (x 0,y 0)处的切线的斜率,过点P 的切线方程为y -y 0=f _′(x 0)(x -x 0).3.基本初等函数的导数公式4.导数运算法则(1)[f (x )±g (x )]′=f _′(x )±g ′(x );(2)[f (x )·g (x )]′=f _′(x )g (x )+f (x )g ′(x );(3)⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )g (x )′=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2(g (x )≠0). 5.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 =f _′(u )u ′(x ),即y 对x 的导数等于y 对u 的导数与u 对x 的导数的积.[辨识巧记]1.三个注意点(1)利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,防止与乘法公式混淆.(2)f ′(x 0)代表函数f (x )在x =x 0处的导数值;[f (x 0)]′是函数值f (x 0)的导数,而函数值f (x 0)是一个常量,其导数一定为0,即[f (x 0)]′=0.(3)对含有字母参数的函数要分清哪是变量哪是参数,参数是常量,其导数为零.2.两个结论(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”.[双基自测]1.判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)f ′(x 0)是函数y =f (x )在x =x 0附近的平均变化率.( )(2)f ′(x 0)与[f (x 0)]′表示的意义相同.( )(3)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线.( )(4)函数f (x )=sin(-x )的导数是f ′(x )=cos x .( )[答案] (1)× (2)× (3)× (4)×2.下列求导运算正确的是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x ′=1+1x 2 B .(log 2x )′=1x ln2 C .(3x )′=3x ·log 3eD .(x 2cos x )′=-2x sin x [解析] 因为⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x ′=1-1x 2,所以选项A 不正确;因为(log 2x )′=1x ln2,所以选项B 正确;因为(3x )′=3x ln3,所以选项C 不正确;因为(x 2cos x )′=2x cos x -x 2sin x ,所以选项D 不正确.故选B.[答案] B3.(2019·陕西安康模拟)设f (x )=x ln x ,若f ′(x 0)=2,则x 0=( )A .e 2B .e C.ln22 D .ln2 [解析] f ′(x )=1·ln x +x ·1x =ln x +1,由f ′(x 0)=2,得ln x 0+1=2,得x 0=e.故选B. [答案] B4.(2019·商丘二模)已知直线y =x +1与曲线y =ln(x +a )相切,则a 的值为( )A .1B .2C .-1D .-2[解析] 设直线y =x +1与曲线y =ln(x +a )的切点为(x 0,y 0),则y 0=1+x 0.又y ′=1x +a ,所以y ′|x =x 0=1x 0+a=1,即x 0+a =1.又y 0=ln(x 0+a ),所以y 0=0,则x 0=-1,所以a =2.[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 =________,加速度a =________.[解析] 由导数的物理意义可知,v =h ′(t )=-9.8t +6.5,a =v ′(t )=-9.8.[答案] -9.8t +6.5 -9.8考点一 导数的基本运算【例1】 求下列各函数的导数:(1)y =(x +1)(x +2)(x +3);(2)y =sin x 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1-2cos 2x 4; (3)y =11-x +11+x; [思路引导] 先化简解析式→再求导[解] (1)y =(x 2+3x +2)(x +3)=x 3+6x 2+11x +6,∴y ′=3x 2+12x +11.(2)由题可得:y =sin x 2⎝ ⎛⎭⎪⎫-cos x 2=-12sin x , ∴y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫-12sin x ′=-12(sin x )′=-12cos x . (3)y =11-x +11+x =1+x +1-x (1-x )(1+x )=21-x, ∴y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫21-x ′=-2(1-x )′(1-x )2=2(1-x )2.导数的运算要点(1)连乘积形式:先展开化为多项式的形式,再求导.(2)分式形式:观察函数的结构特征,先化为整式函数或较为简单的分式函数,再求导.(3)对数形式:先化为和、差的形式,再求导.(4)根式形式:先化为分数指数幂的形式,再求导.(5)三角形式:先利用三角函数公式转化为和或差的形式,再求导.[对点训练]分别求下列函数的导数:(1)y =e xln x ;(2)y =x ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x +1x 3; (3)y =x -sin x 2cos x 2;(4)y =ln 1+2x .[解] (1)y ′=(e x )′ln x +e x (ln x )′=e x ln x +e x·1x =e x ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln x +1x .(2)∵y =x 3+1+1x 2,∴y ′=3x 2-2x 3. (3)∵y =x -12sin x ,∴y ′=1-12cos x .(4)∵y =ln 1+2x =12ln(1+2x ),∴y ′=12·11+2x ·(1+2x )′=11+2x. 考点二 导数的几何意义导数的几何意义为高考热点内容,考查题型多为选择、填空题,也常出现在解答题的第(1)问中,难度较低,属中、低档题.常见的命题角度有:(1)求切线方程;(2)确定切点坐标;(3)已知切线求参数值或范围.角度1:求切线方程【例2-1】 (1)曲线y =sin x +e x 在点(0,1)处的切线方程是( )A .x -3y +3=0B .x -2y +2=0C .2x -y +1=0D .3x -y +1=0(2)曲线y =13x 3+43在点P (2,4)处的切线方程为________.[思路引导] 已知点为切点→求该点处的导数值→利用点斜式求得切线方程[解析] (1)∵y =sin x +e x ,∴y ′=cos x +e x ,∴y ′|x =0=cos0+e 0=2,∴曲线y =sin x +e x 在点(0,1)处的切线方程为y -1=2(x -0),即2x -y +1=0.故选C.(2)∵P (2,4)在曲线y =13x 3+43上,且y ′=x 2,∴在点P (2,4)处的切线的斜率为k 1=4.∴曲线在点P (2,4)处的切线方程为y -4=4(x -2),即4x -y -4=0.[答案] (1)C (2)4x -y -4=0[拓展探究] 若本例(2)中“在点P (2,4)处”改为“过点P (2,4)”,如何求解?[解] 设曲线y =13x 3+43与过点P (2,4)的切线相切于点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0,13x 30+43,则切线的斜率为k 2=x 20. ∴切线方程为y -⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 30+43=x 20(x -x 0), 即y =x 20·x -23x 30+43.∵点P (2,4)在切线上,∴4=2x 20-23x 30+43,即x 30-3x 20+4=0,∴x 30+x 20-4x 20+4=0,∴x 20(x 0+1)-4(x 0+1)(x 0-1)=0,∴(x 0+1)(x 0-2)2=0,解得x 0=-1或x 0=2,故所求的切线方程为4x -y -4=0或x -y +2=0.过点P (x 0,y 0)的切线方程的2种求法(1)点P (x 0,y 0)是切点时:第一步:求导数f ′(x );第二步:求切线斜率k =f ′(x 0);第三步:写切线方程为y -y 0=f ′(x 0)(x -x 0).(2)当点P (x 0,y 0)不是切点时可分以下几步完成:第一步:设出切点坐标P ′(x 1,f (x 1));第二步:写出过P ′(x 1,f (x 1))的切线方程y -f (x 1)=f ′(x 1)·(x -x1);第三步:将点P的坐标(x0,y0)代入切线方程,求出x1;第四步:将x1的值代入方程y-f(x1)=f′(x1)(x-x1),可得过点P(x0,y0)的切线方程.角度2:确定切点坐标【例2-2】曲线y=3ln x+x+2在点P0处的切线方程为4x-y -1=0,则点P0的坐标是()A.(0,1) B.(1,-1)C.(1,3) D.(1,0)[解析]由题意知y′=3x+1=4,解得x=1,则有4×1-y-1=0,解得y=3,所以点P0的坐标是(1,3)故选C.[答案] C已知斜率k,求切点P(x1,f(x1)),即解方程f′(x1)=k,得出横坐标x1,再确定纵坐标.角度3:已知切线求参数值或范围【例2-3】已知直线y=x+1与曲线y=ln(x+a)相切,则a 的值为()A.1 B.2 C.-1 D.-2[思路引导]设出切点坐标→得出方程→求出k[解析]设直线y=x+1与曲线y=ln(x+a)的切点为(x0,y0),则y0=1+x0,y0=ln(x0+a).因为曲线的导函数y′=1x+a,所以y′|x=x0=1x0+a=1,即x0+a=1.又y 0=ln(x 0+a ),所以y 0=0,则x 0=-1,所以a =2.故选B.[答案] B求参数或参数范围的基本方法利用切点的坐标、切线的斜率、切线方程等得到关于参数的方程或者参数满足的不等式,注意不要忽略曲线上横坐标的取值范围及切点既在切线上又在曲线上.[对点训练]1.已知曲线y =x 24-3ln x 的一条切线的斜率为-12,则切点的横坐标为( )A .3B .2C .1 D.12[解析] 因为y =x 24-3ln x ,所以y ′=x 2-3x .再由导数的几何意义,令x 2-3x =-12,解得x =2或x =-3(舍去).故选B.[答案] B2.已知点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2018π3,-1在函数f (x )=a cos x 的图象上,则该函数图象在x =3π4处的切线方程是( )A .2x +2y +4-3π2=0B .2x -2y +4-3π2=0C .2x -2y -4-3π2=0D .2x +2y -4-3π2=0[解析] 由点P 在函数f (x )=a cos x 的图象上可得f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2018π3=-1,即a cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2018π3=a cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫672π+2π3=-a 2=-1,解得a =2.故f (x )=2cos x .所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫3π4=2cos 3π4=-2,f ′(x )=-2sin x . 由导数的几何意义可知,该函数图象在x =3π4处的切线斜率k =f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫3π4=-2sin 3π4=- 2. 所以切线方程为y -(-2)=-2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -3π4,即2x +y +2-32π4=0,即2x +2y +4-3π2=0.故选A.[答案] A3.(2019·银川一中一模)已知函数f (x )=e x -mx +1的图象为曲线C ,若曲线C 存在与直线y =e x 垂直的切线,则实数m 的取值范围________.[解析][答案] ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ,+∞ 考点三 切线的综合应用【例3】 (2019·宁夏育才中学月考)点P 是曲线y =x 2-ln x 上的任意一点,则点P 到直线y =x -2的最小距离为( )A .1 B.32 C.52 D. 2[思路引导] 求y ′→令y ′=1得切点横坐标 [解析] 由y =x 2-ln x ,得y ′=2x -1x =2x 2-1x ,令y ′=1,则x =1,故曲线y =x 2-ln x 斜率为1的切线的切点横坐标x =1,纵坐标为y =1.切点(1,1)到直线y =x -2的距离d =|-2|2=2为所求.故选D.[答案] D求直线与曲线上点的最短距离,前提是曲线位于直线的同一侧,且曲线也位于与该直线平行的切线的同一侧,然后求切点到直线的距离即可.[对点训练]分别在曲线y =e x 与直线y =e x -1上各取一点M 与N ,则线段MN 长度的最小值为________.[解析] 设曲线y =e x 在某点处的切线为l ,当切线l 与直线y =e x -1平行时,这两条平行直线间的距离就是所求的最小值.因为切线l 与直线y =e x -1平行,故切线l 的斜率为e.由y ′=e x =e ,得x =1.故点(1,e)到直线y =e x -1的距离为线段MN 长度的最小值,其距离为|e -e -1|e 2+1=e 2+1e 2+1. [答案] e 2+1e 2+1纠错系列③——混淆“在某点处的切线”与“过某点的切线” 素养解读:求曲线的切线方程有两种情况:一是求曲线在某点处的切线方程,该点即为切点,只要求出该点的导函数值即斜率;二是求曲线过某点的切线方程,该点不一定是切点,求解时需设出切点.【典例】 若存在过点(1,0)的直线与曲线y =x 3和y =ax 2+154x-9都相切,则a 等于( )A .-1或-2564 B .-1或214 C .-74或-2564 D .-74或7[易错分析] 没有对点(1,0)是否为切点进行分析,误认为是切点而出错.[规范解答] 因为y =x 3,所以y ′=3x 2,设过点(1,0)的直线与y =x 3相切于点(x 0,x 30), 则在该点处的切线斜率为k =3x 20,所以切线方程为y -x 30=3x 20(x -x 0),即y =3x 20x -2x 30.又点(1,0)在切线上,所以x 0=0或x 0=32.当x 0=0时,切线方程为y =0.由y =0与y =ax 2+154x -9相切可得a =-2564;当x 0=32时,切线方程为y =274x -274,由y =274x -274与y =ax 2+154x -9相切,可得a =-1.综上,a 的值为-1或-2564.故选A. [答案] A(1)在求曲线的切线方程时,注意两个“说法”,即“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,不论点P 在不在曲线上,点P 不一定是切点.(2)若已知曲线过点P (x 0,y 0),求曲线过点P (x 0,y 0)的切线,则需分点P (x 0,y 0)是切点和不是切点两种情况求解.[感悟体验]1.求曲线y =x ln x 在点P (e ,e)处的切线方程. [解] ∵y ′=ln x +1,∴切线的斜率k =lne +1=2, ∴所求切线方程为y -e =2(x -e),即2x -y -e =0.2.已知曲线y =13x 3上一点P ⎝⎛⎭⎪⎫2,83,求过点P 的切线方程. [解] ①当P 为切点时,由y ′=⎝⎛⎭⎪⎫13x 3′=x 2,得y ′|x =2=4,即过点P 的切线方程的斜率为4.则所求的切线方程是y -83=4(x -2),即12x -3y -16=0. ②当P 点不是切点时,设切点为Q (x 0,y 0), 则切线方程为y -13x 30=x 20(x -x 0),因为切点过点P ⎝⎛⎭⎪⎫2,83,把P 点的坐标代入以上切线方程,求得x 0=-1或x 0=2(即点P ,舍去),所以切点为Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,-13,即所求切线方程为3x -3y +2=0,综上所述,过点P 的切线方程为12x -3y -16=0或3x -3y +2=0.课后跟踪训练(十四)基础巩固练一、选择题1.已知f (x )=13x 3+2xf ′(3)+ln x ,则f ′(3)=( ) A.283 B .-283 C .9 D .-9[解析] 因为f ′(x )=x 2+2f ′(3)+1x ,所以f ′(3)=32+2f ′(3)+13=283+2f ′(3),解得f ′(3)=-283,故选B.[答案] B2.f (x )=ax 3+3x 2+2,若f ′(-1)=4,则a 的值等于( ) A.193 B.163 C.133 D.103[解析] 因为f ′(x )=3ax 2+6x ,所以f ′(-1)=3a -6=4,解得a =103.故选D.[答案] D3.函数f (x )=e x ln x 在点(1,f (1))处的切线方程是( ) A .y =2e(x -1) B .y =e x -1 C .y =e(x -1)D .y =x -e[解析] f (1)=0,∵f ′(x )=e x ⎝⎛⎭⎪⎫ln x +1x ,∴f ′(1)=e ,∴切线方程是y =e(x -1).故选C.[答案] C4.(2019·广州市高三调研测试)已知直线y =kx -2与曲线y =x ln x 相切,则实数k 的值为( )A .ln2B .1C .1-ln2D .1+ln2[解析] 由y =x ln x 知y ′=ln x +1,设切线为(x 0,x 0ln x 0),则切点方程为y -y 0ln x 0=(ln x 0+1)(x -x 0),因为切线y =kx -2过定点(0,-2),所以-2-x 0ln x 0=(ln x 0+1)(0-x 0),解得x 0=2,则k =1+ln2,故选D.[答案] D5.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 ),g ′(x )是g (x )的导函数,则g ′(3)=( )A .-1B .0C .2D .4[解析] 由题图得f (3)=1,k =f ′(3)=-13,∵g ′(x )=f (x )+xf ′(x ),∴g ′(3)=1+3×⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=0.故选B.[答案] B 二、填空题6.已知函数f (x )=3x +cos2x +sin2x ,则f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=__________.[解析] f ′(x )=3-2sin2x +2cos2x ,∴f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=1.[答案] 17.设曲线y =e x在点(0,1)处的切线与曲线y =1x (x >0)上点P 处的切线垂直,则P 的坐标为________.[解析] y ′=e x ,曲线y =e x 在点(0,1)处的切线的斜率k 1=e 0=1,设P (m ,n ),y =1x (x >0)的导数为y ′=-1x 2(x >0),曲线y =1x (x >0)在点P 处的切线斜率k 2=-1m 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)8.已知直线l 与曲线f (x )=x 2-3x +2+2ln x 相切,则直线l 倾斜角的最小值为________.[解析] 函数的定义域为(0,+∞).由导数的几何意义可知,曲线上任意一点P (x ,y )处的切线l 的斜率为f ′(x )=2x -3+2x ,因为x >0,故2x +2x ≥22x ×2x =4(当且仅当2x =2x ,即x =1时取等号),所以f ′(x )=2x -3+2x ≥4-3=1,即切线l 的斜率的最小值为1,此时直线的倾斜角取得最小值π4.[答案] π4 三、解答题9.已知函数f (x )=x 3-4x 2+5x -4. (1)求曲线f (x )在点(2,f (2))处的切线方程; (2)求经过点A (2,-2)的曲线f (x )的切线方程.[解] (1)∵f ′(x )=3x 2-8x +5,∴f ′(2)=1,又f (2)=-2,∴曲线在点(2,f (2))处的切线方程为y +2=x -2,即x -y -4=0.(2)设曲线与经过点A (2,-2)的切线相切于点P (x 0,x 30-4x 20+5x 0-4),∵f ′(x 0)=3x 20-8x 0+5,∴切线方程为y -(-2)=(3x 20-8x 0+5)·(x -2), 又切线过点P (x 0,x 30-4x 20+5x 0-4),∴x 30-4x 20+5x 0-2=(3x 20-8x 0+5)(x 0-2),整理得(x 0-2)2(x 0-1)=0,解得x 0=2或1,∴经过点A (2,-2)的曲线f (x )的切线方程为x -y -4=0,或y +2=0.10.设函数f (x )=ax -bx ,曲线y =f (x )在点(2,f (2))处的切线方程为7x -4y -12=0.(1)求f (x )的解析式;(2)证明:曲线f (x )上任一点处的切线与直线x =0和直线y =x 所围成的三角形面积为定值,并求此定值.[解] (1)方程7x -4y -12=0可化为y =74x -3. 当x =2时,y =12.又f ′(x )=a +bx 2, 于是⎩⎪⎨⎪⎧2a -b 2=12,a +b 4=74,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =3.故f (x )=x -3x .(2)证明:设P (x 0,y 0)为曲线上任一点,由y ′=1+3x 2知曲线在点P (x 0,y 0)处的切线方程为y -y 0=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+3x 20(x -x 0), 即y -⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-3x 0=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+3x 20(x -x 0).令x =0,得y =-6x 0,从而得切线与直线x =0的交点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-6x 0.令y =x ,得y =x =2x 0,从而得切线与直线y =x 的交点坐标为(2x 0,2x 0).所以点P (x 0,y 0)处的切线与直线x =0,y =x 所围成的三角形的面积为S =12⎪⎪⎪⎪⎪⎪-6x 0|2x 0|=6.故曲线y =f (x )上任一点的切线与直线x =0,y =x 所围成的三角形的面积为定值,且此定值为6.能力提升练11.(2019·河南开封模拟)函数f (x )=ln x +ax 存在与直线2x -y =0平行的切线,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,2]B .(-∞,2)C .(2,+∞)D .(0,+∞)[解析] 直线2x -y =0的斜率为2,且f ′(x )=1x +a (x >0),令1x +a =2得a =2-1x .因为x >0,则1x >0,所以a <2,故选B.[答案] B12.已知曲线y =1e x +1,则曲线的切线斜率取得最小值时的直线方程为( )A .x +4y -2=0B .x -4y +2=0C .4x +2y -1=0D .4x -2y -1=0[解析] y ′=-e x(e x +1)2=-1e x +1e x +2,因为e x >0,所以e x+1e x≥2e x ×1e x =2(当且仅当e x =1e x ,即x =0时取等号),则e x +1e x +2≥4,故y ′=-1e x +1e x +2≥-14且y ′<0,当(x =0时取等号).当x =0时,曲线的切线斜率取得最小值,此时切点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12,切线的方程为y -12=-14(x -0),即x +4y -2=0.故选A.[答案] A13.等比数列{a n }中,a 1=2,a 8=4,函数f (x )=x (x -a 1)(x -a 2)…(x -a 8),则f ′(0)=________.[解析] ∵函数f (x )=x (x -a 1)(x -a 2)…(x -a 8),∴f ′(x )=(x -a 1)(x -a 2)…(x -a 8)+x [(x -a 1)(x -a 2)…(x -a 8)]′, ∴f ′(0)=a 1a 2…a 8=(a 1a 8)4=84=4096. [答案] 409614.(2019·安徽淮南一模)已知函数f (x )=x 2-ln x . (1)求函数f (x )在点(1,f (1))处的切线方程;(2)在函数f (x )=x 2-ln x 的图象上是否存在两点,使以这两点为切点的切线互相垂直,且切点的横坐标都在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,1上?若存在,求出这两点的坐标;若不存在,请说明理由.[解] (1)∵f (1)=1,又f ′(x )=2x -1x , ∴f ′(1)=2-1=1,故所求切线方程为y -1=1×(x -1),即y =x . (2)存在.求解如下:设所求两点分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),x 1,x 2∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,1,不妨设x 1<x 2,∵f ′(x )=2x -1x ,∴由题意得⎝⎛⎭⎪⎫2x 1-1x 1·⎝ ⎛⎭⎪⎫2x 2-1x2=-1. ∵f ′(x )=2x -1x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,1上单调递增,∴-1≤2x 1-1x 1≤1,-1≤2x 2-1x 2≤1.又x 1<x 2,∴f ′(x 1)<f ′(x 2),∴⎩⎪⎨⎪⎧2x 1-1x 1=-1,2x 2-1x 2=1,解得x 1=12(x 1=-1舍),x 2=1⎝⎛⎭⎪⎫x 2=-12舍,∴存在满足题意的两点,其坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,ln2+14,(1,1).拓展延伸练15.(2019·黑龙江伊春质检)曲线y =ln(2x -1)上的点到直线2x -y +8=0的最短距离是( )A .2 5B .2C .2 3 D. 3[解析] 设M (x 0,ln(2x 0-1))为曲线上的任意一点,则曲线在M 点处的切线与直线2x -y +8=0平行时,M 点到直线的距离即为曲线y =ln(2x -1)上的点到直线2x -y +8=0的最短距离.∵y ′=22x -1,∴22x 0-1=2,解得x 0=1,∴M (1,0).记点M 到直线2x -y +8=0的距离为d ,则d =|2+8|4+1=25,故选A.[答案] A16.(2018·河南商丘二模)设曲线f (x )=-e x -x (e 为自然对数的底数)上任意一点处的切线为l 1,总存在曲线g (x )=3ax +2cos x 上某点处的切线l 2,使得l 1⊥l 2,则实数a 的取值范围是( )A .[-1,2]B .(3,+∞)C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-23,13 D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-13,23 [解析] 由f (x )=-e x -x ,得f ′(x )=-e x -1,∵e x +1>1, ∴1e x +1∈(0,1).由g (x )=3ax +2cos x ,得g ′(x )=3a -2sin x ,又-2sin x ∈[-2,2],∴3a -2sin x ∈[-2+3a,2+3a ].要使过曲线f (x )=-e x -x 上任意一点的切线l 1,总存在过曲线g (x )=3ax +2cos x 上某点处的切线l 2,使得l 1⊥l 2,则⎩⎪⎨⎪⎧-2+3a ≤0,2+3a ≥1,解得-13≤a ≤23.故选D. [答案] D。

导数的概念与基本运算

导数的概念与基本运算

导数的概念与基本运算导数是微积分学中的重要概念,用以描述函数在某一点的变化率。

导数的概念和基本运算是学习微积分的基础,本文将介绍导数的定义、求导法则以及一些常见函数的导数,帮助读者掌握导数的概念与基本运算。

一、导数的定义函数的导数描述了函数在某一点附近的变化率,可以用数学符号表示为f'(x)。

在微积分中,导数的定义是:f'(x) = lim[∆x→0] (f(x+∆x) - f(x))/∆x其中,∆x表示自变量x的一个增量。

这个定义意味着当∆x无限趋近于0时,函数f(x)在点x处的变化率就可用导数f'(x)来表示。

二、求导法则对于常见的函数形式,可以利用求导法则来求导。

以下是一些常见的求导法则:1. 常数法则:如果f(x)是一个常数,那么它的导数f'(x)等于0。

2. 幂函数法则:如果f(x) = x^n (n为实数),那么它的导数f'(x) =nx^(n-1)。

3. 指数函数法则:如果f(x) = a^x (a>0, a≠1),那么它的导数f'(x) =a^x ln(a)。

4. 对数函数法则:如果f(x) = ln(x),那么它的导数f'(x) = 1/x。

5. 三角函数法则:如果f(x) = sin(x),那么它的导数f'(x) = cos(x),同样适用于cos(x)和tan(x)等三角函数。

6. 反函数法则:如果g(x)是函数f(x)的反函数,那么g'(x) =1/f'(g(x))。

以上是一些常见的求导法则,通过应用这些法则,可以求得更复杂函数的导数。

三、常见函数的导数除了常见的求导法则,还有一些特殊函数的导数需要记住。

以下列举了一些常见函数及其导数:1. 多项式函数:- f(x) = a0 + a1x + a2x^2 + ... + anx^n,其中a0, a1, ..., an为常数。

- f'(x) = a1 + 2a2x + 3a3x^2 + ... + nanx^(n-1)2. 指数函数:- f(x) = e^x- f'(x) = e^x3. 对数函数:- f(x) = ln(x)- f'(x) = 1/x4. 三角函数:- f(x) = sin(x)- f'(x) = cos(x)- f(x) = cos(x)- f'(x) = -sin(x)- f(x) = tan(x)- f'(x) = sec^2(x)通过记住这些函数的导数公式,可以简化函数的求导过程。

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导数的概念与运算
【考纲解读】
1.导数概念及其几何意义 (1)了解导数概念的实际背景. (2)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x y x
y x y x y x y c y ======,1,,,,3
2的导数.
(2)能利用下面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.
(3)基本初等函数的导数公式和常用的导数计算公式:
()0C '=(C 为常数)
, 1()();(sin )cos ;(cos )sin ;1
();()ln (0,1);(ln );
1
(log )log (0,1)
n n x x x x a a x nx n x x x x e e a a a a a x x
x e a a x -+'''=∈N ==-'''==>≠='=>≠且且
法则1:[])()()()(x v x u x v x u '±'='
±
法则2:[])()()()()()(x v x u x v x u x v x u '+'='
法则3:)0)(()()
()()()()()(2≠'-'='⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛x v x v x v x u x v x u x v x u
【考点预测】
高考对此部分内容考查的热点与命题趋势为:
1. 导数是历年来高考重点内容之一,导数的运算及几何意义的考查,经常以选择题与填空题的形式出现,还常在解答题中用导数来解决函数问题,在考查导数知识的同时,又考查函数思想、数形结合思想和分类讨论思想解决问题的能力。

2. 高考将会继续保持稳定,坚持考查导数的运算及几何意义,命题形式会更加灵活。

【要点梳理】 1.导数的概念
(1)f(x)在x=x 0处的导数就是f(x)在x=x 0处的瞬时变化率,记作:0/|x x y =或f /(x 0),即
f /(x 0)=000()()
lim
x f x x f x x
∆→+∆-∆.
(2)当把上式中的x 0看作变量x 时, f /(x)即为f(x)的导函数,简称导数,即
''()y f x ==0()()
lim
x f x x f x x
∆→+∆-∆.
2.导数的几何意义:函数f(x)在x=x 0处的导数就是曲线y=f(x)在点P(x 0,f(x 0))处的切线的斜率k= f /(x 0),切线方程为'000()()y y f x x x -=-.
3.基本初等函数的导数公式
1()();(sin )cos ;(cos )sin ;1
();()ln (0,1);(ln );
1
(log )log (0,1)
n n x x x x a a x nx n x x x x e e a a a a a x x
x e a a x -+'''=∈N ==-'''==>≠='=>≠且且
4.两个函数的四则运算法则 若u(x),v(x)的导数都存在,则 法则1:[])()()()(x v x u x v x u '±'='
±
法则2:[])()()()()()(x v x u x v x u x v x u '+'='
法则3:)0)(()()
()()()()()(2≠'-'='⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛x v x v x v x u x v x u x v x u .
【例题精析】
考点一 导数的概念及几何意义
例1.(全国卷文科13)曲线y =x (3ln x +1)在点)1,1(处的切线方程为________
1.(江西卷文科4)曲线x y e =在点A (0,1)处的切线斜率为( )
A.1
B.2
C.e
D.1
e
例2. (全国2卷理数10)若曲线1
2
y x -=在点12,a a -⎛
⎫ ⎪⎝⎭
处的切线与两个坐标围成的
三角形的面积为18,则a =( )
(A )64 (B )32 (C )16 (D )8
2. (江西卷文科4)若函数42()f x ax bx c =++满足'(1)2f =,则'(1)f -=( ) A .1- B .2- C .2 D .0
【课时作业】
1.(山东省济南一中高三上学期期末)设曲线1
1
x y x +=-在点(3,2)处的切线与直线10ax y ++=垂直,则a =( ) A .2
B . 2-
C . 1
2
-
D.
12
2.(宁夏卷文科4)曲线2y 21x x =-+在点(1,0)处的切线方程为( ) (A )1y x =- (B )1y x =-+ (C )22y x =- (D )22y x =-+ 【答案】A
【解析】232y x '=-,所以1
1x k y ='
==,所以选A .
3.(全国卷Ⅱ文科7)若曲线2y x ax b =++在点(0,)b 处的切线方程是10x y -+=,则( )
(A) 1,1a b == (B) 1,1a b =-= (C) 1,1a b ==- (D) 1,1a b =-=- 【答案】A 【解析】∵
2x y x a
a
='=+=,∴ 1a =,(0,)b 在切线10x y -+=,∴ 1b =.
4. (宁夏卷3)曲线
2
x
y
x
=
+
在点(-1,-1)处的切线方程为(
)
A.y=2x+1
B.y=2x-1
C. y=-2x-3
D.y=-2x-2
5.(辽宁卷文科12)已知点P在曲线
4
1
x
y
e
=
+
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)[0,
4
π
) (B)[,)
42
ππ
(C)
3
(,]
24
ππ
(D)
3
[,)
4
π
π
【答案】D
【解析】
2
44
1
212
x
x x
x
x
e
y
e e e
e
'=-=-
++++

1
2,10
x
x
e y
e
'
+≥∴-≤<,即1tan0
α
-≤<,
3
[,)
4
π
απ
∴∈.
6.(福建省福州市高中毕业班质量检查理科)函数)
(
)
(3R
x
ax
x
x
f∈
+
=在1
=
x处有极值,则曲线)
(x
f
y=在原点处的切线方程是___ __.
1.(重庆卷文科3)曲线32
3
y x x
=-+在点(1,2)处的切线方程为( ) A.31
y x
=-B.35
y x
=-+
C.35
y x
=+D.2
y x
=
【答案】A
【解析】由导数的几何意义知:切线的斜率为3,所以切线方程为31
y x
=-. 2.(山东卷文科4)曲线211
y x
=+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
3.(全国卷理科8)曲线y=2x
e-+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( )
(A)1
3
(B)
1
2
(C)
2
3
(D)1
【答案】A
【解析】:2
'2x
y e-
=-,2
k=-,切线方程为22
y x
-=-

2
3
222
3
x
y x
y x
y

=

=
⎧⎪
⎨⎨
=-+
⎩⎪=
⎪⎩
得则
121
1.
233
S=⨯⨯=故选A.
4.(湖南卷文科7)曲线
sin1
sin cos2
x
y
x x
=-
+
在点(,0)
4
M
π
处的切线的斜率为
()
A.
1
2
-B.
1
2
C.
2
2
-D.
2
2
5.(广东卷理科12)曲线y=x3-x+3在点(1,3)处的切线方程为.
【答案】210
x y
-+=
【解析】因为'2
31
y x
=-,所以切线的斜率为2,故所求的切线方程为210
x y
-+=. 6.(山东卷文科22)已知函数ln
()(
e x
x k
f x k
+
=为常数,e=2.71828…是自然对数的底数),曲线()
y f x
=在点(1,(1))
f处的切线与x轴平行.求k的值.。

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