高考数学讲义导数及其应用.板块四.导数与其它知识综合5-其它.教师版
新教材老高考适用2023高考数学一轮总复习第四章导数的概念几何意义及运算pptx课件北师大版
x-y+2=0,与所给直线平行.故点 P 的坐标为(-1,1).
技巧点拨解决曲线切线问题的关键
利用导数几何意义求曲线过某一点的切线方程、已知直线与曲线相切求
P0=18,则
9 贝克时,即 P(t)=9,所以 18×2
30 =9,
-
t=30,故选 B.
-3
f(x)= e +2f'(1)·
x,所以
4-
f'(x)= e +2f'(1),所以
3
3
f'(1)=e+2f'(1),f'(1)=-e.
名师点析导数运算注意点
(1)函数在某一点处的瞬时变化率即为函数在该点处的导数值.
变化率趋于一个固定的值,那么这个值就是函数y=f(x)在点x0的瞬时变化率.
在数学中,称瞬时变化率为函数y=f(x)在点x0处的导数,通常用符号f'(x0)表
f(x1 )-f(x0 )
(0 +Δ)-(0 )
示,记作 f'(x0)= lim
=
.
x
-x
Δ
1 → 0
Δ→0
1 0
为
.
(2)(2020全国Ⅰ,文15)曲线y=ln x+x+1的一条切线的斜率为2,则该切线的
方程为
.
答案 (1)5x-y+2=0
解析
(1)由
(2)y=2x
2-1
y=
,得
+2
y'=
5
(+2)
高考数学讲义导数及其应用.板块一.导数的概念与几何意义.教师版
1.函数的平均变化率:一般地,已知函数()y f x =,0x ,1x 是其定义域内不同的两点,记10x x x ∆=-,10y y y ∆=-10()()f x f x =-00()()f x x f x =+∆-,则当0x ∆≠时,商00()()f x x f x yx x+∆-∆=∆∆称作函数()y f x =在区间00[,]x x x +∆(或00[,]x x x +∆)的平均变化率.注:这里x ∆,y ∆可为正值,也可为负值.但0x ∆≠,y ∆可以为0.2.函数的瞬时变化率、函数的导数:设函数()y f x =在0x 附近有定义,当自变量在0x x =附近改变量为x ∆时,函数值相应的改变00()()y f x x f x ∆=+∆-.如果当x ∆趋近于0时,平均变化率00()()f x x f x y x x+∆-∆=∆∆趋近于一个常数l (也就是说平均变化率与某个常数l 的差的绝对值越来越小,可以小于任意小的正数),那么常数l 称为函数()f x 在点0x 的瞬时变化率.“当x ∆趋近于零时,00()()f x x f x x+∆-∆趋近于常数l ”可以用符号“→”记作:“当0x ∆→时,00()()f x x f x l x +∆-→∆”,或记作“000()()lim x f x x f x l x∆→+∆-=∆”,符号“→”读作“趋近于”. 函数在0x 的瞬时变化率,通常称为()f x 在0x x =处的导数,并记作0()f x '. 这时又称()f x 在0x x =处是可导的.于是上述变化过程,可以记作“当0x ∆→时,000()()()f x x f x f x x +∆-'→∆”或“0000()()lim ()x f x x f x f x x∆→+∆-'=∆”.3.可导与导函数:如果()f x 在开区间(,)a b 内每一点都是可导的,则称()f x 在区间(,)a b 可导.这样,对开区间(,)a b 内每个值x ,都对应一个确定的导数()f x '.于是,在区间(,)a b 内,()f x '构成一个新的函数,我们把这个函数称为函数()y f x =的导函数.记为()f x '或y '(或x y ').导函数通常简称为导数.如果不特别指明求某一点的导数,那么求导数指的就是求导函数.4.导数的几何意义:设函数()y f x =的图象如图所示.AB 为过点00(,())A x f x 与00(,())B x x f x x +∆+∆的一条割线.由此割线的斜率是00()()f x x f x y x x+∆-∆=∆∆,可知曲线割线的斜率就是函数的平均变化率.当点B 沿曲线趋近于点A 时,割线AB 绕点A 转动,它的最终位置为直线AD ,这条直线AD 叫做此曲线过点A 的切线,即知识内容板块一.导数的概念 与几何意义x 0xyxOD CB A000()()limx f x x f x x∆→+∆-=∆切线AD 的斜率.由导数意义可知,曲线()y f x =过点00(,())x f x 的切线的斜率等于0()f x '.题型一:极限与导数【例1】正三棱锥相邻两侧面所成的角为α,则α的取值范围是( ) A .(0180)︒︒, B .(060)︒︒, C .(6090)︒︒, D .(60180)︒︒,【考点】极限与导数 【难度】2星【题型】选择【关键词】无【解析】 如图所示,正三棱锥S ABC -中,SO 是过底面正三角形ABC 的中心且垂直于底面的垂线段.当0SO →时,相邻两个侧面的夹角趋近于180︒,当SO →+∞时,正三棱锥无限接近一个正三棱柱,显然相邻两个侧面的夹角无限接近60︒,故正三棱锥相邻两个侧面所成角的取值范围为(60180)︒︒,.OBS【答案】D【例2】 在正n 棱锥中,相邻两侧面所成的二面角的取值范围是( )A .2ππn n -⎛⎫⎪⎝⎭, B .1ππn n -⎛⎫ ⎪⎝⎭, C .π02⎛⎫ ⎪⎝⎭, D .21ππn n nn --⎛⎫ ⎪⎝⎭,【考点】极限与导数 【难度】2星 【题型】选择【关键词】无【解析】 当底面的高0→时,相邻两侧面所成的二面角→π;当底面的高→+∞时,相邻两侧面所成的二面角→正n 边形的内角2πn n-. 【答案】A【例3】对于任意π02ϕ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,都有( )A .sin(sin )cos cos(cos )ϕϕϕ<<B .sin(sin )cos cos(cos )ϕϕϕ>>C .sin(cos )cos cos(sin )ϕϕϕ<<D .sin(sin )cos cos(sin )ϕϕϕ<<【考点】极限与导数 【难度】3星 【题型】选择【关键词】无【解析】 当0ϕ→时,cos 1ϕ→,而cos(cos )cos11ϕ→<,排除A ;同理可排除B ;当π2ϕ→时,sin(sin )sin1ϕ→,cos 0sin1ϕ→<,排除D ,故选C .典例分析要证明C ,需得用π02x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,时,π0sin 2x x <<<(可利用导数的性质或利用三角函数线), 此时有cos(sin )cos x x >,同时有sin(cos )cos x x <.【答案】C【例4】若0()lim1x f x x →=,则0(2)lim x f x x→=________.【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无【解析】 00(2)(2)lim 2lim 22x x f x f x x x→→==.【答案】2【例5】 若1(1)lim 11x f x x →-=-,则1(22)lim 1x f x x →-=-_______.【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空 【关键词】无【解析】 11(22)(22)lim (2)lim 2122x x f x f x x x→→--=-⋅=---.【答案】2-【例6】 设()f x 在0x 可导,则()()0003lim x f x x f x x x∆→+∆--∆∆等于( )A .()02f x 'B .()0f x 'C .()03f x 'D .()04f x ' 【考点】极限与导数【难度】1星【题型】选择【关键词】无【解析】 ()()0003lim x f x x f x x x ∆→+∆--∆∆()()00000()()3limx f x x f x f x f x x x∆→+∆-+--∆∆= ()()000000()()3=lim lim 33x x f x x f x f x f x x x x∆→∆→+∆---∆+⋅∆∆ ()()000000()3()=lim 3lim3x x f x x f x f x x f x x x∆→∆→+∆--∆-+⋅∆-∆000()3()4()f x f x f x '''=+=. 【答案】D【例7】 若000(2)()lim 13x f x x f x x ∆→+∆-=∆,则0()f x '等于( )A .23B .32C .3D .2【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择 【关键词】无【解析】 ∵0000000(2)()(2)()33()limlim 2232x x f x x f x f x x f x f x x x ∆→∆→+∆-+∆-'===∆∆.【答案】B【例8】设()f x 在x 处可导,a b ,为非零常数,则0()()limx f x a x f x b x x∆→+∆--∆=∆( ). A .()f x ' B .()()a b f x '+ C .()()a b f x '- D .()f x '【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择【关键词】无【解析】 000()()()()()()lim lim lim ()()x x x f x a x f x b x f x a x f x f x f x b x a b f x x x x∆→∆→∆→+∆--∆+∆---∆'=+=+∆∆∆.【答案】B【例9】 设(3)4f '=,则0(3)(3)lim 2h f h f h→--=( )A .1-B .2-C .3-D .1 【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择【关键词】无【解析】 00(3)(3)(3)(3)11limlim (3)2222h h f h f f h f f h h →→----⎛⎫'=⋅-=-=- ⎪-⎝⎭. 【答案】B【例10】 若()2f a '=,则当h 无限趋近于0时,()()2f a h f a h--=______.【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无【解析】 00()()()()11lim lim ()1222h h f a h f a f a h f a f a h h →→----⎛⎫'=⋅-=-=- ⎪-⎝⎭.【答案】1-【例11】 已知函数2()8f x x x=+,则0(12)(1)limx f x f x∆→-∆-∆的值为 .【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无 【解析】 【答案】20-【例12】 已知1()f x x =,则0(2)(2)lim x f x f x∆→+∆-∆的值是( )A .14-B .2C .14D .2-【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择【关键词】无【解析】 0(2)(2)lim (2)x f x f f x ∆→+∆-'=∆,21()f x x '=-,故1(2)4f '=-.【答案】A【例13】 若2(1)(1)2f x f x x +-=+,则(1)f '=_______. 【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无【解析】 200(1)(1)2()(1)lim lim 1x x f x f x xf x x∆→∆→+∆-∆+∆'===∆∆.【答案】1【例14】 已知函数()f x 在0x x =处可导,则22000[()][()]lim x f x x f x x∆→+∆-=∆( )A .0()f x 'B .0()f xC .20[()]f x 'D .002()()f x f x '【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择【关键词】无【解析】 220000000000[()][()]()()lim lim [()()]2()()x x f x x f x f x x f x f x x f x f x f x x x∆→∆→+∆-+∆-'=⋅+∆+=∆∆.【答案】D【例15】 计算32lim43n n n →∞-=+________.【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无【解析】 23323lim lim 34344n n n n n n→∞→∞--==++. 【答案】34【例16】 222lim 23n n nn →∞+=-_______.【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无【解析】 2222121lim lim 32322n n n n n n n→∞→∞++==--. 【答案】12【例17】 将直线2:0l nx y n +-=、3:0l x ny n +-=(*n ∈N ,2n ≥)x 轴、y 轴围成的封闭图形的面积记为n S ,则lim n n S →∞= .【考点】极限与导数【难度】2星 【题型】填空【关键词】2010,上海,高考11【解析】 直线2l 与3l 的交点坐标为,11n n n n ⎛⎫ ⎪++⎝⎭,从而121211nn n S n n =⋅⋅⋅=++,从而lim 1n n S →∞= 【答案】1【例18】 2111lim 1333n n →∞⎛⎫++++= ⎪⎝⎭L ( ) A .53B .32C .2D .不存在 【考点】极限与导数【难度】1星【题型】选择【关键词】2010,江西,高考4【解析】121111133lim 1lim 1333213n n n n +→∞→∞⎛⎫- ⎪⎛⎫++++== ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪-⎪⎝⎭L 【答案】B【例19】 如图,在半径为r 的圆内作内接正六边形,再作正六边形的内切圆,又在此内切圆内作内接正六边形,如此无限继续下去.设n S 为前n 个圆的面积之和,则lim n n S →∞=( )r OA .22πrB .28π3r C .24πr D .26πr【考点】极限与导数 【难度】3星 【题型】选择【关键词】2010,湖北,高考7【解析】 设第n 个圆的面积为n a ,则21πa r =,134n n a a -=,于是23π14314n n r S ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=-,从而2lim 4πnn S r →∞= 【答案】C【例20】 22112lim 3243x x x x x →⎛⎫-=⎪-+-+⎝⎭______. 【考点】极限与导数 【难度】2星 【题型】填空【关键词】无【解析】 原式1111232(2)11lim lim lim (1)(2)(1)(3)(1)(2)(3)(2)(3)2x x x x x x x x x x x x x x →→→⎛⎫---=-==-=- ⎪---------⎝⎭. 【答案】12-【例21】 若1()n n n a n =+-,则常数a =_______.【考点】极限与导数 【难度】2星 【题型】填空【关键词】无【解析】 11212()n n n an a n n a an n a n a n→∞++++====⇒=+-;【答案】2【例22】 πx x →=-_____.【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无【解析】π(1)x x x →→=-=-【答案】-【例23】 2123lim n nn →∞++++=L _________【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无【解析】 22111(1)123112lim lim lim lim 222n n n n n n n n n n n n →∞→∞→∞→∞+++++++====L ; 【答案】12【例24】 012lim (2)x x x x →⎛⎫-=⎪+⎝⎭________. 【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无【解析】 00121lim lim (2)(2)2x x x x x x x x →→⎛⎫-== ⎪++⎝⎭. 【答案】12【例25】 211lim 34x x x x →-=+-__________.【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无【解析】 11111limlim (1)(4)45x x x x x x →→-==-++.【答案】15【例26】 2241lim 42x x x →⎛⎫-= ⎪--⎝⎭( ) A .1- B .14- C .14D .1 【考点】极限与导数【难度】1星【题型】选择【关键词】2010,重庆,高考3【解析】 【答案】B【例27】1x →= .【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择【关键词】2009,北京,高考【解析】112x x →→==,极限中的常规题. 【答案】12【例28】 设函数12()sin sin 2sin n f x a x a x a nx =+++L ,其中12n a a a n +∈∈R N L ,,,,,已知对一切x ∈R ,有()sin f x x ≤和0sin lim 1x xx→=,求证:1221n a a na +++L ≤.【考点】极限与导数 【难度】6星 【题型】解答【关键词】第七届美国普特南数学奥林匹克竞赛【解析】 由于12()sin sin 2sin n f x a x a x a nx =+++L ,则12()cos 2cos2cos n f x a x a x na nx '=+++L ,所以12(0)2n f a a na '=+++L . 由于000sin ()(0)()(0)limlim lim 1x x x x f x f f x f x x x∆→∆→∆→∆∆-∆'===∆∆∆≤, 故有1221n a a na +++L ≤.【答案】【例29】 如图,函数()f x 的图象是折线段ABC ,其中A B C ,,的坐标分别为(04)(20)(64),,,,,,则((0))f f = ;函数()f x 在1x =处的导数(1)f '= .【考点】极限与导数 【难度】1星【题型】填空【关键词】2008,北京,高考【解析】 ((0))(4)2f f f ==;04(1)220f -'==--. 【答案】22-,【例30】 如图,函数()f x 的图象是折线段ABC ,其中A B C ,,的坐标分别为()04,,()20,,()64,,则((0))f f = ;0(1)(1)lim x f x f x∆→+∆-=∆ .(用数字作答)【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】2008,北京,高考【解析】 由图可知2402()22x x f x x x -+⎧=⎨-<⎩≤≤≤6,根据导数的定义知0(1)(1)lim (1)2x f x f f x ∆→+∆-'==-∆.【答案】22-,【例31】 下列哪个图象表示的函数在1x =点处是可导的()B.A.【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择【关键词】无【解析】 根据可导的定义,函数在1x =处可导,则极限0(1)(1)limx f x f x∆→+∆-∆存在,此时0x ∆→,故必有(1)(1)0f x f +∆-→(即函数在该点处连续),排除A ,D ;又x ∆可正可负,B 中x ∆为正时,(1)(1)1f x f x +∆-=-∆,x ∆为负时,(1)(1)1f x f x+∆-=∆,故极限不存在,B 排除.并不是所有的函数都是可导的,只是我们平时遇到的可以写出解析式的连续函数一般都是可导的.课本淡化极限与可导的理论,在这里可以结合这几个函数的图象形象地说明一下,不必深究.【答案】C【例32】 函数2()21f x x =+在闭区间[11]x +∆,内的平均变化率为( )A .12x +∆B .2x +∆C .32x +∆D .42x +∆【考点】极限与导数【难度】1星【题型】选择【关键词】无【解析】 2(1)(1)2(1)1342f x f x x x x+∆-+∆+-==+∆∆∆.【答案】D【例33】 求函数y =0x到0x x +∆之间的平均变化率. 【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】解答【关键词】无【解析】∵222y ∆==∴yx∆=∆【答案】yx ∆=∆【例34】 若函数2()f x x=,则当1x =-时,函数的瞬时变化率为( ) A .1 B .1- C .2 D .2-【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择【关键词】无【解析】 22(1)(1)(2)11xf x f x x ∆-+∆--=--=-+∆∆-, 00(1)(1)2lim lim 21x x f x f x x ∆→∆→-+∆--==-∆∆-. 【答案】D【例35】 求函数2()f x x x =-+在1x =-附近的平均变化率,在1x =-处的瞬时变化率与导数. 【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】解答【关键词】无【解析】 函数()f x 在1x =-处的平均变化率为:2(1)(1)(1)(1)23y f x f x x x x x x∆-+∆----+∆+-+∆+===-∆∆∆∆, 1-处的瞬时变化率与导数相等,为00(1)limlim(3)3x x yf x x ∆→∆→∆'-==-∆=∆. 【答案】3x -∆,3,3【例36】 求函数3()2f x x x =-在1x =附近的平均变化率,在1x =处的瞬时变化率与导数. 【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】解答【关键词】无【解析】 函数()f x 在1x =处的平均变化率为:3(1)(1)(1)2(1)(12)y f x f x x x x x ∆+∆-+∆-+∆--==∆∆∆322()3()()31x x xx x x∆+∆+∆==∆+∆+∆, 1处的瞬时变化率与导数相等,为2000(1)(1)(1)lim lim lim(()31)1x x x y f x f f x x x x∆→∆→∆→∆+∆-'===∆+∆+=∆∆.【答案】2()31x x ∆+∆+,1,1【例37】 已知某物体的运动方程是3199s t t =+,则当3t =s 时的瞬时速度是_______.【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无 【解析】 【答案】12【例38】 已知某物体的运动方程是22232t s t t-=+,则3t =时的瞬时速度是_______. 【考点】极限与导数 【难度】2星 【题型】填空【关键词】无 【解析】 【答案】12【例39】 已知物体的运动方程是23s t t=+,则物体在时刻4t =时的速度v =____,加速度a = . 【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】填空【关键词】无【解析】 232v s t t '==-,362a v t '==+,4t =时,312581616v =-=,66726432a =+=. 【答案】12567,1632.【例40】 物体运动方程为4134s t =-,则2t =时瞬时速度为( ) A .2B .4C .6D .8【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择【关键词】无【解析】 3v s t '==,2t =时,8v =.【答案】D【例41】 一质点做直线运动,由始点起经过ts 后的距离为43214164s t t t =-+,则速度为零的时刻是( )A .4s 末B .8s 末C .0s 与8s 末D .0s ,4s ,8s 末【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择【关键词】无【解析】 321232v s t t t '==-+,令0v =得0t =,4或8.【答案】D【例42】 如果某物体做运动方程为22(1)s t =-的直线运动(s 的单位为m ,t 的单位为s ),那么其在1.2s末的瞬时速度为( )A .0.88-m/sB .0.88m/sC . 4.8-m/sD .4.8m/s 【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】选择【关键词】无【解析】 4s t '=-, 1.2t =时, 4.8v s '==-.【答案】C【例43】求y =在0x x =处的导数. 【考点】极限与导数 【难度】1星 【题型】解答【关键词】无【解析】yx∆==∆,当x ∆无限趋近于0,∴0()f x '=.【答案】0()f x '=题型二:导数的几何意义【例44】 已知曲线1y x x =+上一点522A ⎛⎫⎪⎝⎭,,用斜率定义求: ⑴ 过点A 的切线的斜率;⑵ 过点A 的切线方程.【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 分析:求曲线在A 处的斜率A k ,即求0(2)(2)limx f x f x ∆→+∆-∆,其中1()f x x x=+.⑴ 记1()f x x x =+,(2)(2)y f x f ∆=+∆-1122222(2)x x x x x -∆⎛⎫=+∆+-+=+∆ ⎪+∆+∆⎝⎭,00(1)limlim 2(2)x x y x x f x x x x ∆→∆→⎡⎤∆-∆∆'==+⎢⎥∆∆+∆∆⎣⎦013lim 12(2)4x x ∆→⎡⎤-=+=⎢⎥+∆⎣⎦; ⑵ 切线方程为53(2)24y x -=-,即3440x y -+=.注:也可先求1y x x=+的导函数,200()()11limlim 11(0)()x x f x x f x y x x x x x x ∆→∆→⎛⎫+∆--'==+=-≠ ⎪∆+∆⎝⎭, 再计算13(2)144y '=-=.【答案】⑴34,⑵3440x y -+=【例45】已知曲线1y x=上一点(12)A ,,用斜率定义求:⑴过点A 的切线的斜率;⑵过点A 的切线方程.【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 分析:求曲线在A 处的斜率A k ,即求0(1)(1)limx f x f x ∆→+∆-∆,其中1()f x x.⑴记1()f x x ,(1)(1)y f x f ∆=+∆-121x=-+∆,001111lim lim x x y x x x ∆→∆→⎛⎫+- ⎪∆+∆= ⎪∆∆ ⎪ ⎪⎝⎭01lim 1x x ∆→⎫=-⎪+∆⎭11122=-=-. ⑵切线方程为12(1)2y x -=--,即250x y +-=.【答案】⑴12-,⑵250x y +-=【例46】 函数()f x 的图象如图所示,下列数值排序正确的是( )A .0(2)(3)(3)(2)f f f f ''<<<-B .0(3)(3)(2)(2)f f f f ''<<-<C .0(3)(2)(3)(2)f f f f ''<<<-D .0(3)(2)(2)(3)f f f f ''<-<<【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 设23x x ==,时曲线上的点为A ,B ,点A 处的切线为AT ,点B 处的切线为BQ ,∵(3)(2)f f -(3)(2)32AB f f k -==-,∵(3)BQ f k '=,(2)AT f k '=,如图所示,切线BQ 的倾斜角小于直线AB 的倾斜角小于切线AT 的倾斜角BQ AB AT k k k <<.【答案】B【例47】 求函数()af x ax x=+(0)a ≠的图象上过点A 2(1)a a +,的切线方程. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 2()()()(1)a xf a x f a a a x a a x a x a x∆+∆-=+∆+-+=∆-+∆+∆, ()()1y f a x f a a x x a x∆+∆-==-∆∆+∆, ∴01lim x y a x a ∆→∆=-∆,即过点A 的函数图象的切线方程为211()y a a x a a ⎛⎫--=-- ⎪⎝⎭, 即2(1)20a x ay a --+=.【答案】2(1)20a x ay a --+=【例48】 曲线321y x x =+-在点(11)P --,处的切线方程是( )A .1y x =-B .2y x =-C .y x =D .1y x =+ 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 232y x x '=+,(1)1y '-=,P 在曲线上,故切线方程为11y x y x +=+⇒=.【答案】C【例49】 求曲线1y x=在点(11),的切线1l 方程,与过点(20)-,的切线2l 的方程. 【考点】导数的几何意义 【难度】1星 【题型】解答【关键词】 【解析】【答案】1l :2y x =-+;2l :2y x =--.【例50】 函数1y x =-在点122⎛⎫- ⎪⎝⎭,处的切线方程为( ) A .4y x = B .44y x =- C .4(1)y x =+ D .24y x =+【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 点122⎛⎫- ⎪⎝⎭,在函数的图象上,21y x '=,142y ⎛⎫'= ⎪⎝⎭,故切线方程为1242y x ⎛⎫+=- ⎪⎝⎭.【答案】B【例51】 已知曲线214y x =的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为_______. 【考点】导数的几何意义 【难度】1星 【题型】填空【关键词】【解析】 【答案】1【例52】 曲线324y x x =-+在点(13),处的切线的倾斜角为( )A .30︒B .45︒C .60︒D .120︒ 【考点】导数的几何意义 【难度】1星 【题型】选择【关键词】2008,全国Ⅰ,高考【解析】 232y x '=-,1x =时,1tan 45y '==︒.【答案】B【例53】 过点(11),作曲线3y x =的切线,则切线方程为__________. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】【解析】 点(11),可能是切点,也可能是切线经过(11),点.【答案】320x y --=或3410x y -+=【例54】 曲线2xy x =-在点(11)-,处的切线方程为__ .【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】 【解析】【答案】21y x =-+【例55】 若曲线21y x =-与31y x =-在0x x =处的切线互相垂直,则0x 等于( )A B . C .23 D .23或0【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 曲线21y x =-在0x x =处的切线斜率为00()2y x x '=;曲线31y x =-在0x x =处的切线的斜率为200()3y x x '=-,由题意有:2002(3)1x x ⋅-=-,解得0x =.【答案】A【例56】 设曲线11x y x +=-在点(32),处的切线与直线10ax y ++=垂直,则a =( ) A .2B .12C .12- D .2-【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】2008,全国Ⅰ,高考【解析】 211y x =+-,22(1)y x '=--,于是1(3)2y '=-,由题意得:1()12a -⋅-=-2a ⇒=-.【答案】D【例57】 设曲线2y ax =在点(1)a ,处的切线与直线260x y --=平行,则a =( )A .1B .12C .12- D .1-【考点】导数的几何意义 【难度】1星 【题型】选择 【关键词】【解析】 ()2y x ax '=,(1)221y a a '==⇒=.【答案】A【例58】 若曲线4y x =的一条切线l 与直线48y x =+平行,则l 的方程为______________. 【考点】导数的几何意义【难度】1星【题型】填空【关键词】 【解析】【答案】43y x =-【例59】 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 ++= 【考点】导数的几何意义 【难度】1星 【题型】选择【关键词】【解析】 与直线480x y +-=垂直的直线l 为40x y m -+=,即4y x =在切点的导数为4,而34y x '=,所以4y x =在(11),处导数为4,此点的切线为430x y --=,故选A .【答案】A【例60】 设P 为曲线C :21y x x =-+上一点,曲线C 在点P 处的切线的斜率的范围是[13],,则点P 纵坐标的取值范围是_______. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】 【解析】 【答案】[13],【例61】 设P 为曲线C :223y x x =++上的点,且曲线C 在点P 处切线倾斜角的取值范围为04π⎡⎤⎢⎥⎣⎦,,则点P 横坐标的取值范围为( )A .112⎡⎤--⎢⎥⎣⎦,B .[]10-,C .[]01,D .112⎡⎤⎢⎥⎣⎦,【考点】导数的几何意义【难度】2星 【题型】选择【关键词】2008,辽宁,高考【解析】 设00()P x y ,,22y x '=+,点P 处的切线的斜率的取值范围为πtan 0tan [01]4⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,,, 故00221x +≤≤,解得0112x --≤≤.【答案】A【例62】 曲线21xy x =-在点()11,处的切线方程为( ) A .20x y --= B .20x y +-= C .450x y +-=D .450x y --=【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】2009,全国Ⅱ,高考【解析】 1x y ='=212121(21)x x xx =--=--,故切线方程为1(1)y x -=--,即20x y +-=.【答案】B【例63】 设函数2()()f x g x x =+,曲线()y g x =在点(1(1))g ,处的切线方程为21y x =+,则曲线()y f x =在点(1(1))f ,处切线的斜率为( )A .4B .14-C .2D .12-【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择 【关键词】2009,江西,高考【解析】 由已知(1)2g '=,而()()2f x g x x ''=+,所以(1)(1)214f g ''=+⨯=.【答案】A【例64】 设()f x 是偶函数.若曲线()y f x =在点()()11f ,处的切线的斜率为1,则该曲线在点()()11f --,处的切线的斜率为 .【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】2009,北京,高考【解析】 由偶函数的图象关于y 轴对称知,在对称点处的切线也关于y 轴对称,故所求切线的斜率为1-.也可由特殊函数y x =得到此题答案.【答案】1-【例65】 函数sin y x =的图象上一点π3⎛⎝⎭处的切线的斜率为( ) A .1 BCD .12【考点】导数的几何意义 【难度】1星【题型】解答【关键词】【解析】 cos y x '=,π1cos32=. 【答案】D【例66】 曲线ln(21)y x =-上的点到直线230x y -+=的最短距离是( )AB .C .D .0【考点】导数的几何意义【难度】2星【题型】选择【关键词】【解析】 221y x '=-,令2221x =-得1x =,故曲线ln(21)y x =-过点(1,0)的切线2(1)y x =-与直线230x y -+=平行,结合图象知,点(1,0)到直线230x y -+=的距离即为所求的最短距离,故最短距离为d ==【答案】A【例67】 在平面直角坐标系xoy 中,点P 在曲线3:103C y x x =-+上,且在第二象限内,已知曲线C 在点P 处的切线的斜率为2,则点P 的坐标为 . 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】【解析】 令23102y x '=-=,解得2x =±,又点P 在第二象限,故P 点的横坐标为2.【答案】(2,9)-【例68】 抛物线2y x bx c =++在点(1,2)处的切线与其平行线0bx y c ++=间的距离为________. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】【解析】 2y x b '=+,于是2b b +=-,解得1b =-,又点(1,2)在抛物线上,故12b c ++=,解得2c =,要求切线到其平行线的距离,即求点(1,2)到其平行线20x y -++=的距离,故d =【例69】 若0y =是曲线3y x bx c=++的一条切线,则32()()32b c+=( )A .1-B .0C .1D .2【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 设切线0y =的切点为0(,0)x ,由23y x b '=+知,3200003x bx c x b ++==+,于是203b x =-,302c x =,故326600()()032b c x x +=-+=.【答案】B【例70】 函数2(0)y x x =>的图像在点()2k k a a ,处的切线与x 轴交点的横坐标为1k a +,其中*k ∈N ,若116a =,则135a a a ++的值是 .【考点】导数的几何意义【难度】2星 【题型】填空【关键词】2010,江苏,高考8 【解析】 【答案】21【例71】 已知点P 在曲线4e 1x y =+上,α为曲线在点P 处的切线的倾斜角,则α的取值范围是( )A .π04⎡⎫⎪⎢⎣⎭,B .ππ42⎡⎫⎪⎢⎣⎭,C .π3π24⎛⎤ ⎥⎝⎦,D .3ππ4⎡⎫⎪⎢⎣⎭, 【考点】导数的几何意义【难度】3星【题型】选择【关键词】2010,辽宁,高考10【解析】 2441(1)2x x x x e y e e e--'==+++,124xx e e ++≥,故[1,0)y '∈-,从而tan [1,0)α∈-,3ππ4α⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭, 【答案】D【例72】 曲线2xy x =+在点(11)--,处的切线方程为( ) A .21y x =+ B .21y x =- C .23y x =--D .22y x =--【考点】导数的几何意义 【难度】1星 【题型】选择【关键词】2010,全国Ⅰ,高考3【解析】 【答案】A【例73】 若曲线12y x-=在点12a a -⎛⎫ ⎪⎝⎭,处的切线与两个坐标围成的三角形的面积为18,则a =( )A .64B .32C .16D .8【考点】导数的几何意义【难度】2星【题型】选择【关键词】2010,全国Ⅱ,高考10【解析】 曲线在点12a a -⎛⎫ ⎪⎝⎭,的切线方程为()132212y a a x a --⎛⎫⎛⎫-=-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,于是12133186422S a a a -=⋅⋅=⇒=.【答案】A【例74】 函数()ln f x x =的图象在点()e ,(e)f 处的切线方程是 . 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】2010,丰台,一模【解析】 ()e 11e e xf x='==,∴所求的切线方程为()()()e e e y f f x '-=-, 即()1lne e ey x -=-,化简为e 0x y -=.【答案】e 0x y -=【例75】 设曲线()1*n y x n +=∈N 在点(11),处的切线与x 轴的交点的横坐标为n x ,则12n x x x ⋅L 等于( )A .1nB .11n + C .1n n + D .1【考点】导数的几何意义 【难度】2星【题型】选择【关键词】2009,陕西,高考【解析】 对1n y x +=求导得(1)n y n x '=+,令1x =得在点(11),处的切线的斜率1k n =+,在点(11),处的切线方程为1(1)(1)y n x -=+-,令0y =,得1n nx n =+, 则12123123411n n x x x n n =⨯⨯⨯⨯=++L L ,故选B . 【答案】B【例76】 直线1y kx =-与曲线ln y x =相切,则k =( )A .0B .1-C .1D .1± 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 设切点为00()x y ,,则01k x =,于是知0000110ln y x x x =⋅-==,故01x =,1k =. 【答案】C【例77】 已知直线1y x =+与曲线()ln y x a =+相切,则a 的值为( )A .1B .2C .1-D .2-【考点】导数的几何意义 【难度】2星【题型】选择【关键词】2009,全国Ⅰ,高考【解析】 设切点00()P x y ,,则001y x =+,00ln()y x a =+,又∵0011x x y x a='==+,∴01x a +=,00y =,01x =-.∴2a =,选B .【答案】B【例78】 在平面直角坐标系xOy 中,点P 在曲线C :3103y x x =-+上,且在第二象限内,已知曲线C在点P 处的切线的斜率为2,则点P 的坐标为____ . 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】2009,江苏,高考【解析】 231022y x x '=-=⇒=±,又点P 在第二象限内,故2x =-,点P 坐标为(215)-,.【答案】(215)-,【例79】 若存在过点(10),的直线与曲线3y x=和21594y ax x =+-都相切,则a 等于( ) A .1-或2564- B .1-或214 C .74-或2564- D .74-或7【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】2009,江西,高考【解析】 设过(10),的直线与3y x =相切于点300()x x ,,所以切线方程为320003()y x x x x -=-,即230032y x x x =-,又(10),在切线上,则00x =或032x =,当00x =时,由0y =与21594y ax x =+-相切可得2564a =-, 当032x =时,由272744y x =-与21594y ax x =+-相切可得1a =-.【答案】A【例80】 已知函数21()()5g x f x x =+的图象在P 点处的切线方程为8y x =-+,又P 点的横坐标为5,则(5)(5)f f '+=________.【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】【解析】 2(5)(5)5(5)215g f f '''=+⨯=+=-(5)3f '⇒=-;又P 点的坐标为(53),,故(5)3(5)5(5)2g f f ==+⇒=-,从而(5)(5)235f f '+=--=-.【答案】5-【例81】 设曲线1cos sin x y x +=在点π12⎛⎫⎪⎝⎭,处的切线与直线10x ay -+=平行,则实数a 等于( )A .1-B .1C .2-D .2【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 22sin sin (1cos )cos 1cos sin sin x x x x x y x x -⋅-+--'==,于是π12y ⎛⎫'=- ⎪⎝⎭,故111a a =-⇒=-. 【答案】A【例82】 已知函数()log a f x x =和()2log (22)(01)a g x x t a a t =+->≠∈R ,,的图象在2x =处的切线互相平行,则t =_______. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】【解析】 1()ln f x x a'=,4()(22)ln g x x t a '=+-,于是有142ln (42)ln a t a =+-,∵1a ≠,解得6t =. 【答案】6【例83】 ⑴曲线32242y x x x =--+在点(13)-,处的切线方程是____.⑵曲线32242y x x x =--+过点(13)-,的切线方程是_________.【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】【解析】 ⑴2()344y x x x '=--,(1)5y '=-,故所求的切线方程为35(1)y x +=--.⑵点(13)-,在曲线上,若切点为(13)-,,则切线方程为520x y +-=;若切点不是(13)-,,设切点为00()x y ,,则有2000033441y x x x +=---,又320000242y x x x =--+,解得01x =或012x =. 当012x =时,斜率为21121344224⎛⎫⨯-⨯-=- ⎪⎝⎭,故直线方程为21490x y +-=.故过点(13)-,的切线方程为520x y +-=或21490x y +-=. 注意过一点的切线与在一点的切线的区别.【答案】⑴520x y +-=;⑵520x y +-=或21490x y +-=.【例84】 已知曲线31433y x =+,则过点(24)P ,的切线方程是_______.【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空 【关键词】2004,重庆,高考【解析】 设切点为00()x y ,,由2y x '=,故切线斜率20k x =, 从而切线方程3200014()33y x x x x ⎛⎫-+=- ⎪⎝⎭,又切线过点(24)P ,,故3200144(2)33x x x ⎛⎫-+=- ⎪⎝⎭, 解得01x =-或2,故填:20x y -+=或440x y --=. 本题点(24)P ,在曲线上,但切点可能是P 点也可能不是P 点.【答案】20x y -+=或440x y --=.【例85】 已知曲线s :33y x x =-及点(22)P -,,则过点P 可向s 引切线的条数为_____. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】【解析】 易知点P 在曲线上,设在点00()x y ,的切线过点P ,∵233y x '=-,于是知直线320000(3)(33)()y x x x x x --=--过点(22)-,,由此得2002(2)(1)0x x -+=,解得01x =-或02x =.故过点P 可以向曲线s 引两条切线.【答案】2【例86】 曲线1y x=和2y x =在它们的交点处的两条切线与x 轴所围成的三角形的面积是______. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】【解析】 两曲线方程联立得21y x y x⎧=⎪⎨⎪=⎩,解得11x y =⎧⎨=⎩,∴交点坐标为(11),. ∵对于函数2y x =,2y x '=,∴切线方程为210x y --=,令0y =得12x =; ∵对于函数1y x=,21y x '=-,∴切线方程为20x y +-=,令0y =得2x =;∴11312224S ⎛⎫=⨯⨯-= ⎪⎝⎭.【答案】34【例87】 曲线12ex y =在点2(4e ),处的切线与坐标轴所围三角形的面积为( )A .29e 2B .24eC .22eD .2e【考点】导数的几何意义【难度】2星【题型】选择【关键词】2007,海南,高考【解析】 112211e e 22x x y x '⎛⎫'=⋅= ⎪⎝⎭,2e (4)2y '=,于是切线的方程为22e e (4)2y x -=-,令0x =得2e y =-;令0y =得2x =,故所求三角形的面积为2212e e 2⨯=.【答案】D【例88】 曲线3y x=在点3()(0)a a a ≠,处的切线与x 轴、直线x a =所围成的三角形的面积为16,则a = .【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】【解析】 ∵23y x '=在3()a a ,处的切线为323()y a a x a -=-,令0y =,得切线与x 轴交点203a ⎛⎫⎪⎝⎭,,切线与直线x a =交于3()a a ,,∴曲线3y x =在点3()(0)a a a ≠,处的切线与x 轴、直线x a =所围成的三角形的面积为34121236S a a a a =⋅-⋅=,令16S =,解得1a =±. 【答案】1±【例89】 曲线313y x x =+在点413⎛⎫⎪⎝⎭,处的切线与坐标轴围成的三角形面积为( ) A .19 B . 29 C .13D .23【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】2007,全国Ⅰ,高考【解析】 21y x '=+,(1)2y '=,于是曲线在点413⎛⎫⎪⎝⎭,处的切线方程为42(1)3y x -=-,令0x =得23y =-;令0y =得13x =,于是所求的三角形的面积为12112339S =⨯-⨯=.【答案】A【例90】 求曲线221y x =-的斜率等于4的切线方程. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 设切点为00()P x y ,,则2(21)4y x x ''=-=,于是044x =,解得01x =.当01x =时,01y =,故切点P 的坐标为(11),. ∴所求切线方程为14(1)y x -=-,即430x y --=.【答案】430x y --=【例91】 若曲线3()ln f x ax x =+存在垂直于y 轴的切线,则实数a 取值范围是_____________. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】2009,福建,高考【解析】 由题意可知21()3f x ax x'=+,又因为存在垂直于y 轴的切线,上述等价于方程2130ax x +=在(0)+∞,内有解,显然可得31(0)3a x=-∈-∞,.【答案】(0)-∞,【例92】 曲线cos y x =在点π4P ⎛ ⎝⎭处的切线方程是 . 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】填空【关键词】【解析】 π104x --=;sin y x '=-,π4y ⎛⎫'= ⎪⎝⎭,于是所求切线的方程为:π4y x ⎫-=-⎪⎝⎭,即π104x +--=.【答案】π104x --=【例93】 函数cos2y x =在点π04⎛⎫⎪⎝⎭,处的切线方程是( ) A .42π0x y ++= B .42π0x y -+= C .42π0x y --= D .42π0x y +-=【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 sin 222sin 2y x x '=-⋅=-,ππ2sin 242y ⎛⎫'=-=- ⎪⎝⎭,于是点π04⎛⎫ ⎪⎝⎭,处的切线的方程为:π024y x ⎛⎫-=-- ⎪⎝⎭. 【答案】D【例94】 已知函数()f x 在R 上满足()()22288f x f x x x =--+-,则曲线()y f x =在点()()11f ,处的切线方程是( )A .21y x =-B .y x =C .32y x =-D .23y x =-+【考点】导数的几何意义 【难度】2星【题型】选择【关键词】2009,安徽,高考【解析】 由()()22288f x f x x x =--+-,得2(2)2()(2)8(2)8f x f x x x -=--+--,即22()(2)44f x f x x x --=+-,∴2()f x x =,()2f x x '=, ∴切线方程为12(1)y x -=-,即210x y --=,选A .【答案】A【例95】 已知曲线C :4323294y x x x =--+,求曲线C 上横坐标为1的点的切线方程. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 3212618y x x x '=--,(1)32944y =--+=-,(1)1261812y '=--=-,故曲线C 上过横坐标为1的点的切线的斜率为12-,且过点(14)-,, 故所求的切线方程为412(1)y x +=--,即128y x =-+.【答案】128y x =-+【例96】 已知抛物线2y ax bx c =++通过点(11)P ,,且在点(21)Q -,处与直线3y x =-相切,求实数a 、b 、c 的值.【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 ∵曲线2y ax bx c =++过(11)P ,,(21)Q -,,∴1a b c ++= ①, 421a b c ++=- ② ∵2y ax b '=+,∴(2)4y a b '=+,∴41a b += ③ 联立解①、②、③得3119a b c ==-=,,.【答案】3119a b c ==-=,,【例97】 曲线(1)(2)y x x x =+-有两条平行于直线y x =的切线,求此二切线之间的距离. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 322y x x x =-++,2322y x x '=-++,令1y '=即23210x x --=,解得13x =-或1x =.于是切点为(12)P ,,114327Q ⎛⎫-- ⎪⎝⎭,, 过点P 的切线方程为21y x -=-,即10x y -+=.显然两切线间的距离等于点Q=【例98】 已知曲线32()21f x x x =-+,求经过点(21)P ,且与曲线()f x 相切的直线l 的方程.【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 经验证点P 在曲线上.⑴切点恰为点P ,由2()34f x x x '=-,得切线的斜率(2)4k f '==, 故切线方程为14(2)y x -=-,即470x y --=;⑵设切点为320000(21)(2)Q x x x x -+≠,,则切线的斜率2000()34k f x x x '==-. 故切线方程3220000(21)(34)(2)y x x x x x --+=--, 点P 在切线上,代入得32200001(21)(34)(2)x x x x x --+=--, 即220000(2)(34)(2)x x x x x -=--,解得0002x x ==,(舍去) 故切线方程为1y =.综上,经过点(21)P ,且与曲线()f x 相切的直线l 的方程是470x y --=与1y =.【答案】470x y --=与1y =.【例99】 已知曲线32y x x =+-在点0P 处的切线1l 平行直线410x y --=,且点0P 在第三象限,⑴求0P 的坐标;⑵若直线1l l ⊥,且l 也过切点0P ,求直线l 的方程. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴由32y x x =+-,得231y x '=+,由已知得2314x +=,解之得1x =±.当1x =时,0y =;当1x =-时,4y =-.又∵点0P 在第三象限,∴切点0P 的坐标为(14)--,.⑵∵直线1l l ⊥,1l 的斜率为4,∴直线l 的斜率为14-,∵l 过切点0P ,点0P 的坐标为(14)--,,∴直线l 的方程为14(1)4y x +=-+,即4170x y ++=.【答案】⑴(14)--,;⑵4170x y ++=.【例100】 已知函数32()(1)(2)f x x a x a a x b =+--++()a b ∈R ,.若函数()f x 的图象过原点,且在原点处的切线斜率是3-,求a ,b 的值. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】2009,浙江,高考【解析】 由函数()f x 的图象过原点,得0b =,又2()32(1)(2)f x x a x a a '=+--+,()f x 在原点处的切线斜率是3-,则(2)3a a -+=-,所以3a =-,或1a =.【答案】3a =-或1a =.0b =【例101】 已知函数x x e a e x f -⋅+=)((a ∈R )的导函数是)(x f ',且)(x f '是奇函数,若曲线)(x f y =的一条切线的斜率是23,则切点的横坐标为( ) A .ln 2 B .2ln - C .22ln D .22ln -【考点】导数的几何意义 【难度】2星【题型】选择【关键词】【解析】 ()x x f x e ae -'=-是奇函数,故(0)01f a '==-,从而1a =,()x x f x e e -'=-.由3()2x x f x e e -'=-=,变形得(2)(21)0x x e e -+=,故2x e =.【答案】A【例102】 已知函数32()c f x x bx x d =+++的图象过点(02)P ,,且在点(1(1))M f --,处的切线方程为670x y -+=.求函数()y f x =的解析式. 【考点】导数的几何意义 【难度】2星 【题型】解答【关键词】【解析】 由32()f x x bx cx d =+++的图象过点(02)P ,,2d =知,所以32()2f x x bx cx =+++,2()32f x x bx c '=++,由在(1(1))f --,处的切线方程是670x y -+=,知6(1)70f ---+=,即(1)1f -=,(1)6f '-=,∴326121b c b c -+=⎧⎨-+-+=⎩,即023b c b c -=⎧⎨-=-⎩,解得3b c ==-. 故所求的解析式为32()332f x x x x =--+.【答案】32()332f x x x x =--+。
导数知识点归纳及应用
导数知识点归纳及应用导数是微积分的基础知识之一,它描述了一个函数在其中一点的变化率。
导数的概念非常重要,广泛应用于科学和工程领域中的各种问题的建模和解决。
一、导数的定义及基本性质1.导数的定义:对于一个函数f(x),它的导数可以通过以下极限定义求得:f'(x) = lim ( h -> 0 ) [ f(x+h) - f(x) ] / h导数表示了函数f(x)在x点处的变化率。
如果导数存在,则称f(x)在该点可导。
2.导数的图像表示:导数可以表示为函数f(x)的图像上的斜率线,也就是切线的斜率。
3.导数的几何意义:a.函数图像在特定点的切线的斜率等于该点的导数。
b.导数为正,表示函数在该点上升;导数为负,表示函数在该点下降;导数为零,表示函数在该点取得极值。
4.基本导数公式:a.常数函数的导数为0。
b.幂函数f(x)=x^n的导数为f'(x)=n*x^(n-1)。
c. 指数函数 f(x) = a^x 的导数为 f'(x) = ln(a) * a^x。
d. 对数函数 f(x) = log_a(x) 的导数为 f'(x) = 1 / (x * ln(a))。
二、导数的计算方法1.导数的基本定义法:根据导数的定义,通过计算极限来求得导数。
2.导数的运算法则:a.和差法则:(f(x)±g(x))'=f'(x)±g'(x)。
b.乘法法则:(f(x)*g(x))'=f'(x)*g(x)+f(x)*g'(x)。
c.商法则:(f(x)/g(x))'=(f'(x)*g(x)-f(x)*g'(x))/(g(x))^2d.复合函数法则:(f(g(x)))'=f'(g(x))*g'(x)。
3.链式法则:对于复合函数f(g(x)),可以利用链式法则求导数:(f(g(x)))'=f'(g(x))*g'(x)。
最新导数及其应用(数学教案,知识点完整归纳)资料讲解
义域内只有一个点使得导函数为 0,那么立即可以断定在这个点处的函数值就
是最大(小)值。
( 3)极大(小)值与最大(小)值的区别与联系。
8,定积分的定义 如果函数 f(x) 在区间 [ a, b] 上连续,用分点 a= x0<x1<… xi- 1<xi <… < xn= b,将区间
[ a,b]等分成 n 个小区间,在每个小区间 [xi-1,xi] 上任取一点 ξi(i= 1,2,… ,n) ,作和
2,导数的几何意义是曲线在某一点处的切线的斜率;导数的物理意义,通常是指物体运 动在某一时刻的瞬时速度。 即若点 P(x0, y0 ) 为曲线上一点,则过点 P(x0 , y0 ) 的切线的斜率
k切
'
f ( x0 )
l
i
f m
(x0
x0
x) f (x0 ) x
由于函数 y f ( x) 在 x x0 处的导数,表示曲线在点 P(x0, f ( x0 )) 处切线的斜率, 因此,
f ( x0 x 0 时,
x) f (x0 ) x
lim f ( x0 c 或记作 x 0
x) f ( x0 ) c
x
,符号 “ ”
读作 “趋近于 ”。函数在 x0 的瞬时变化率,通常称作 f ( x) 在 x x0 处的导数,并记作
f ( x0 ) 。即
f '(x0)
l
i
f m
( x0
x0
x) f ( x0 ) x
曲线 y f ( x)在点 P(x0 , f ( x0 )) 处的切线方程可如下求得:
(1)求出函数 y f ( x) 在点 x x0 处的导数,即曲线 y f (x)在点 P(x0 , f ( x0 )) 处切线 的斜率。
高考数学导数及其应用知识点
高考数学导数及其应用知识点数学导数及其应用知识点一函数的单调性在a,b内可导函数fx,f′x在a,b任意子区间内都不恒等于0.f′x≥0?fx在a,b上为增函数.f′x≤0?fx在a,b上为减函数.1、f′x>0与fx为增函数的关系:f′x>0能推出fx为增函数,但反之不一定.如函数fx=x3在-∞,+∞上单调递增,但f′x≥0,所以f′x>0是fx为增函数的充分不必要条件.2、可导函数的极值点必须是导数为0的点,但导数为0的点不一定是极值点,即f′x0=0是可导函数fx在x=x0处取得极值的必要不充分条件.例如函数y=x3在x=0处有y′|x=0=0,但x=0不是极值点.此外,函数不可导的点也可能是函数的极值点.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.数学导数及其应用知识点二函数的极值1、函数的极小值:函数y=fx在点x=a的函数值fa比它在点x=a附近其它点的函数值都小,f′a=0,而且在点x=a附近的左侧f′x<0,右侧f′x>0,则点a叫做函数y=fx的极小值点,fa叫做函数y=fx的极小值.2、函数的极大值:函数y=fx在点x=b的函数值fb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x=b附近的左侧f′x>0,右侧f′x<0,则点b叫做函数y=fx的极大值点,fb叫做函数y=fx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.数学导数及其应用知识点三函数的最值1、在闭区间[a,b]上连续的函数fx在[a,b]上必有最大值与最小值.2、若函数fx在[a,b]上单调递增,则fa为函数的最小值,fb为函数的最大值;若函数fx在[a,b]上单调递减,则fa为函数的最大值,fb为函数的最小值.数学导数及其应用知识点四求可导函数单调区间的一般步骤和方法1、确定函数fx的定义域;2、求f′x,令f′x=0,求出它在定义域内的一切实数根;3、把函数fx的间断点即fx的无定义点的横坐标和上面的各实数根按由小到大的顺序排列起来,然后用这些点把函数fx的定义区间分成若干个小区间;4、确定f′x在各个开区间内的符号,根据f′x的符号判定函数fx在每个相应小开区间内的增减性.数学导数及其应用知识点五函数极值的步骤1、确定函数的定义域;2、求方程f′x=0的根;3、用方程f′x=0的根顺次将函数的定义域分成若干个小开区间,并形成表格;4、由f′x=0根的两侧导数的符号来判断f′x在这个根处取极值的情况.六、求函数fx在[a,b]上的最大值和最小值的步骤1、求函数在a,b内的极值;2、求函数在区间端点的函数值fa,fb;3、将函数fx的各极值与fa,fb比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.感谢您的阅读,祝您生活愉快。
高中数学《导数》讲义(全)
高中数学导数讲义完整版第一部分 导数的背景一、导入新课 1. 瞬时速度问题1:一个小球自由下落,它在下落3秒时的速度是多少? (221gt s =,其中g 是重力加速度).2. 切线的斜率问题2:P (1,1)是曲线2x y =上的一点,Q 是曲线上点P 附近的一个点,当点Q 沿曲线逐渐向点P 趋近时割线PQ 的斜率的变化情况.3. 边际成本问题3:设成本为C ,产量为q ,成本与产量的函数关系式为103)(2+=q q C ,我们来研究当q =50时,产量变化q ∆对成本的影响. 二、小结:瞬时速度是平均速度ts∆∆当t ∆趋近于0时的极限;切线是割线的极限位置,切线的斜率是割线斜率xy∆∆当x ∆趋近于0时的极限;边际成本是平均成本q C ∆∆当q ∆趋近于0时的极限.三、练习与作业:1. 某物体的运动方程为25)(t t s =(位移单位:m ,时间单位:s )求它在t =2s 时的速度. 2. 判断曲线22x y =在点P (1,2)处是否有切线,如果有,求出切线的方程. 3. 已知成本C 与产量q 的函数关系式为522+=q C ,求当产量q =80时的边际成本. 4. 一球沿某一斜面自由滚下,测得滚下的垂直距离h (单位:m )与时间t (单位:s )之间的函数关系为2t h =,求t =4s 时此球在垂直方向的瞬时速度. 5. 判断曲线221x y =在(1,21)处是否有切线,如果有,求出切线的方程.6. 已知成本C 与产量q 的函数关系为742+=q C ,求当产量q =30时的边际成本.第二部分 导数的概念一、新课:1.设函数)(x f y =在0x x =处附近有定义,当自变量在0x x =处有增量x ∆时,则函数()y f x =相应地有增量)()(00x f x x f y -∆+=∆,如果0→∆x 时,y ∆与x ∆的比xy∆∆(也叫函数的平均变化率)有极限(即xy∆∆无限趋近于某个常数),我们把这个极限值叫做函数)(x f y =在0x x →处的导数,记作0/x x y =,即xx f x x f x f x ∆-∆+=→∆)()(lim)(0000/。
高考数学导数及应用知识点
高考数学导数及应用知识点导数是高中数学中重要的概念之一,也是高考数学必考的知识点。
掌握导数的概念和应用是理解数学中许多问题的关键。
本文将以“step by step thinking”为主线,逐步讲解导数的基本概念、性质以及常见的应用。
一、导数的概念导数可以理解为函数在某一点上的变化率。
对于给定的函数f(x),在某一点x上的导数表示为f’(x),它的定义如下:f’(x) = lim(h→0)[f(x+h) - f(x)] / h其中,lim表示极限,h表示自变量x的增量。
导数的定义可以理解为当自变量x的增量h趋近于0时,函数f(x)在点x处的变化量与自变量增量的比值。
二、导数的性质 1. 常数函数的导数为0:对于常数函数f(x) = c,其中c为常数,其导数为f’(x) = 0。
因为常数函数在任意一点的函数值都相同,所以其变化率为0。
2. 幂函数的导数:对于幂函数f(x) = x^n,其中n为正整数,其导数为f’(x) = n *x^(n-1)。
幂函数的导数是指数函数。
3. 指数函数的导数:对于指数函数f(x) = a^x,其中a为正实数且不等于1,其导数为f’(x) = ln(a) * a^x。
指数函数的导数是指数函数本身与常数ln(a)的乘积。
4. 对数函数的导数:对于对数函数f(x) = log_a(x),其中a为正实数且不等于1,其导数为f’(x) = 1 / (x * ln(a))。
对数函数的导数是关于自变量的倒数。
5. 三角函数的导数:常见的三角函数包括正弦函数sin(x)、余弦函数cos(x)和正切函数tan(x)。
它们的导数分别为cos(x)、-sin(x)和sec^2(x)。
三、导数的应用导数在数学中有广泛的应用,以下是一些常见的应用场景:1.切线和法线:导数可以用来求曲线上一点处的切线和法线。
切线是曲线在该点处的斜率,即导数;法线则是与切线垂直的直线,其斜率为导数的负倒数。
《高中数学课件:导数及其应用》
导数的应用:函数的单调性分析
我们将学习如何利用导数分析函数的单调性,以及在函数图像绘制和问题求解中的应用。
导数的应用:曲线的拐点问题
我们将讨论如何利用导数分析曲线的拐点问题,包括拐点的判断和拐点处曲线的性质。
中值定理及其证明过程
我们将详细讲解中值定理的概念、证明方法和实际应用领域,帮助你理解这 一重要的数学工具。
罗尔定理及其应用举例
我们将介绍罗尔定理的原理和应用场景,并通过实例演示如何使用罗尔定理解决具体的数学问题。
拉格朗日中值定理及其证明
我们将探索拉格朗日中值定理的原理和证明方法,并应用于求解函数的一些 特殊性质。
欧拉中值定理及其应用
我们将介绍欧拉中值定理的概念和应用,并展示它在微积分中的重要地位和 实际应用。
导数的四则运算法则
我们将学习导数的四则运算法则,以及如何使用这些法则简化导数的计算和 求解问题。
高阶导数与导数的运算
我们将介绍高阶导数的概念,并学习如何对多次可微函数的导数进行运算。
导数的应用:最值问题
我们将讨论如何利用导数求解函数的最值问题,包括最大值和最小值。
导数的应用:曲线的凸凹性质
我们将探讨导数的应用,揭示曲线的凸凹性质及其在函数图像分析中的重要性。
我们将应用微分的概念,分析函数近似值的误差并评估其对实际问题的影响。
பைடு நூலகம்
函数的增量与微分的概念
我们将详细解释函数的增量和微分的概念,以及它们在微积分中的意义和计算方法。
微分的性质与计算方法
我们将探讨微分的性质、计算方法和一些实际应用,帮助你更好地理解微分 的概念和应用。
高阶微分与微分的运算
我们将学习高阶微分的概念,并讨论如何对多次可微函数进行微分运算。
高考数学-导数-专题复习课件
)
v0t
,求1物gt体2 在时刻
2
时的瞬t0时速度.
解析:
s(t)
v0
1 2
g
2t
v0
gt
∴物体在 t时0 刻瞬时速度为 s(t0 ) v0 gt0. 题型四 导数的几何意义及几何上的应用
【例4】(12分)已知曲线 y 1 x3 4 .
33
(1)求曲线在点P(2,4)处的切线方程; (2)求过点P(2,4)的曲线的切线方程.
x0
x0
x0
典例分析
题型一 利用导数求函数的单调区间
【例1】已知f(x)= e-xax-1,求f(x)的单调增区间.
分析 通过解f′(x)≥0,求单调递增区间.
解 ∵f(x)= -aexx -1,∴f′(x)= -a. ex 令f′(x)≥0,得 ≥ae. x 当a≤0时,有f′(x)>0在R上恒成立; 当a>0时,有x≥ln a. 综上,当a≤0时,f(x)的单调增区间为(-∞,+∞); 当a>0时,f(x)的单调增区间为[ln a,+∞).
分析 (1)在点P处的切线以点P为切点.关键是求出切线斜率k=f′(2). (2)过点P的切线,点P不一定是切点,需要设出切点坐标.
解(1)∵y′= ,…x2……………………………2′ ∴在点P(2,4)处的切线的斜率 k y |x..23′ 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……………………………………….4′ (2)设曲线 y 1 x过3 点4 .P(2,4)的切线相切于点
33
则切线的斜率 k y |xx0……x02…. …………..6′
∴切线方程为
y
(1 3
湘教版高中数学选修导数及其应用课件
2.本章知识在高考中为重点考查内容,重点考查导数的 概念,求曲线的切线方程,定积分和导数的运算有选择题、填空题、解答题,并逐步由中档题 向综合题过渡.
学法指导
1.要理解导数的概念,特别是它的物理意义及几何意义, 它反映了事物在某一时刻的变化状态及函数在某一点的 变化状态. 2.学习本章内容要熟记导数公式及求导法则,要有意识 地与解析几何、函数的单调性、函数的极值、最值、二 次函数、方程、不等式等进行知识交汇,综合运用,提 高综合解题能力. 3.要重视导数在研究函数问题或实际问题中的应用: (1)求可导函数单调区间的方法; (2)求函数极值的方法; (3)求连续函数在闭区间上最值的方法. 4.熟记微积分基本定理,常用它求函数的定积分. 5.认真领会本章所涉及的函数与方程的思想、以直代曲 及无限逼近的思想、分类讨论等思想方法.
第4章 导数及其应用
课标领航
本章概述
1.导数是高等数学的基础,是微积分的核心概念之一.它 是研究函数增减、变化快慢、最大(小)值等问题的最一般、 最有效的工具,因而也是解决诸如运动速度、增长率以及 用料最省、利润最大等实际问题的最有力的工具.定积分 是微积分的核心概念之一,自然科学和生产实践中的许多 问题,如一般平面图形的面积、变力做功等都可以归结为 定积分的问题.
新高考数学总复习专题四4.1导数的概念及运算课件
x x2
又g(e)=0,∴ln x= e 有唯一解x=e.∴x0=e.∴点A的坐标为(e,1).
x
答案 (1)C (2)D (3)(e,1)
专题四导数及其应用 4.1导数的概念及运算
考点 导数的概念及运算
1.导数的概念及几何意义
1)导数的概念
一般地,函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率是 lim Δy = lim f (x0 x) f (x0 ) ,
x0 Δx Δx0
x
称为函数y=f(x)在x=x0处的导数.记作f
'(x0)或y'|xx0
f '(x)=ex
1
f '(x)= x ln a
f(x)=ln x
1
2)导数的四则运算法则 [f(x)±g(x)]'=f '(x)±g'(x); [f(x)·g(x)]'=f '(x)g(x)+f(x)g'(x);
f g
(x) (x)
'=
f
'(x)g(x) f (x)g '(x) (g(x)≠0).
,即f
'(x0)=
lim
x0
y x
=
lim f (x0 x) f (x.0 )
x0
x
【注意】 f '(x)与f '(x0)的区分与联系:f '(x)是一个函数,f '(x0)是函数f '(x)在x 0处的函数值(常数),所以[f '(x0)]'=0.
2)导数的几何意义
函数y=f(x)在x=x0处导数的几何意义,就是曲线y=f(x)在点P(x0,y0)处切线的 斜率,相应地,切线方程为y-y0=f '(x0)(x-x0). 2.导数的运算
(word完整版)高三理科数学一轮总复习导数及其应用教师用书95891
第三章导数及其应用高考导航知识网络3.1 导数的概念与运算典例精析题型一 导数的概念【例1】 已知函数f (x )=2ln 3x +8x , 求0Δlim→x f (1-2Δx )-f (1)Δx 的值.【解析】由导数的定义知:0Δlim→x f (1-2Δx )-f (1)Δx =-20Δlim →x f (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ΔyΔx 的极限.【变式训练1】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 )=t 2100,则在时刻t =10 min 的降雨强度为( ) A.15 mm/minB.14 mm/min C.12mm/minD.1 mm/min 【解析】选A. 题型二 求导函数【例2】 求下列函数的导数. (1)y =ln(x +1+x 2); (2)y =(x 2-2x +3)e 2x ; (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+x 2)′=1x +1+x 2(1+x 1+x 2)=11+x 2.(2)y ′=(2x -2)e 2x +2(x 2-2x +3)e 2x=2(x 2-x +2)e 2x . (3)y ′=13(x 1-x 32)-1-x +x (1-x )2=13(x 1-x 32)-1(1-x )2 =13x 32- (1-x ) 34-【变式训练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))=;0Δlim→x 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0Δlim→x f (1+Δx )-f (1)Δx =f ′(1).当0≤x ≤2时,f (x )=4-2x ,f ′(x )=-2,f ′(1)=-2. 题型三 利用导数求切线的斜率【例3】 已知曲线C :y =x 3-3x 2+2x , 直线l :y =kx ,且l 与C 切于点P (x 0,y 0) (x 0≠0),求直线l 的方程及切点坐标.【解析】由l 过原点,知k =y 0x 0 (x 0≠0),又点P (x 0,y 0) 在曲线C 上,y 0=x 30-3x 20+2x 0, 所以y 0x 0=x 2-3x 0+2. 而y ′=3x 2-6x +2,k =3x 20-6x 0+2. 又 k =y 0x 0,所以3x 20-6x 0+2=x 20-3x 0+2,其中x 0≠0, 解得x 0=32.所以y 0=-38,所以k =y 0x 0=-14,所以直线l 的方程为y =-14x ,切点坐标为(32,-38).【点拨】利用切点在曲线上,又曲线在切点处的切线的斜率为曲线在该点处的导数来列方程,即可求得切点的坐标.【变式训练3】若函数y =x 3-3x +4的切线经过点(-2,2),求此切线方程. 【解析】设切点为P (x 0,y 0),则由 y ′=3x 2-3得切线的斜率为k =3x 20-3.所以函数y =x 3-3x +4在P (x 0,y 0)处的切线方程为 y -y 0=(3x 20-3)(x -x 0). 又切线经过点(-2,2),得2-y 0=(3x 20-3)(-2-x 0),① 而切点在曲线上,得y 0=x 30-3x 0+4, ② 由①②解得x 0=1或x 0=-2. 则切线方程为y =2 或 9x -y +20=0.总结提高1.函数y =f (x )在x =x 0处的导数通常有以下两种求法: (1) 导数的定义,即求0Δlim→x ΔyΔx =0Δlim →x f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx 的值;(2)先求导函数f ′(x ),再将x =x 0的值代入,即得f ′(x 0)的值. 2.求y =f (x )的导函数的几种方法: (1)利用常见函数的导数公式; (2)利用四则运算的导数公式; (3)利用复合函数的求导方法.3.导数的几何意义:函数y =f (x )在x =x 0处的导数f ′(x 0),就是函数y =f (x )的曲线在点P (x 0,y 0)处的切线的斜率.3.2 导数的应用(一)典例精析题型一 求函数f (x )的单调区间【例1】已知函数f (x )=x 2-ax -a ln(x -1)(a ∈R ),求函数f (x )的单调区间. 【解析】函数f (x )=x 2-ax -a ln(x -1)的定义域是(1,+∞). f ′(x )=2x -a -ax -1=2x (x -a +22)x -1,①若a ≤0,则a +22≤1,f ′(x )=2x (x -a +22)x -1>0在(1,+∞)上恒成立,所以a ≤0时,f (x )的增区间为(1,+∞).②若a >0,则a +22>1,故当x ∈(1,a +22]时,f ′(x )=2x (x -a +22)x -1≤0;当x ∈[a +22,+∞)时,f ′(x )=2x (x -a +22)x -1≥0,所以a >0时,f (x )的减区间为(1,a +22],f (x )的增区间为[a +22,+∞).【点拨】在定义域x >1下,为了判定f ′(x )符号,必须讨论实数a +22与0及1的大小,分类讨论是解本题的关键.【变式训练1】已知函数f (x )=x 2+ln x -ax 在(0,1)上是增函数,求a 的取值范围. 【解析】因为f ′(x )=2x +1x -a ,f (x )在(0,1)上是增函数,所以2x +1x -a ≥0在(0,1)上恒成立,即a ≤2x +1x恒成立.又2x +1x ≥22(当且仅当x =22时,取等号).所以a ≤22,故a 的取值范围为(-∞,22].【点拨】当f (x )在区间(a ,b )上是增函数时⇒f ′(x )≥0在(a ,b )上恒成立;同样,当函数f (x )在区间(a ,b )上为减函数时⇒f ′(x )≤0在(a ,b )上恒成立.然后就要根据不等式恒成立的条件来求参数的取值范围了.题型二 求函数的极值【例2】已知f (x )=ax 3+bx 2+cx (a ≠0)在x =±1时取得极值,且f (1)=-1. (1)试求常数a ,b ,c 的值;(2)试判断x =±1是函数的极小值点还是极大值点,并说明理由. 【解析】(1)f ′(x )=3ax 2+2bx +c . 因为x =±1是函数f (x )的极值点,所以x =±1是方程f ′(x )=0,即3ax 2+2bx +c =0的两根.由根与系数的关系,得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-==-② ,13① ,032ac ab又f (1)=-1,所以a +b +c =-1.③ 由①②③解得a =12,b =0,c =-32.(2)由(1)得f (x )=12x 3-32x ,所以当f ′(x )=32x 2-32>0时,有x <-1或x >1;当f ′(x )=32x 2-32<0时,有-1<x <1.所以函数f (x )=12x 3-32x 在(-∞,-1)和(1,+∞)上是增函数,在(-1,1)上是减函数.所以当x =-1时,函数取得极大值f (-1)=1;当x =1时,函数取得极小值f (1)=-1.【点拨】求函数的极值应先求导数.对于多项式函数f (x )来讲, f (x )在点x =x 0处取极值的必要条件是f ′(x )=0.但是, 当x 0满足f ′(x 0)=0时, f (x )在点x =x 0处却未必取得极值,只有在x 0的两侧f (x )的导数异号时,x 0才是f (x )的极值点.并且如果f ′(x )在x 0两侧满足“左正右负”,则x 0是f (x )的极大值点,f (x 0)是极大值;如果f ′(x )在x 0两侧满足“左负右正”,则x 0是f (x )的极小值点,f (x 0)是极小值.【变式训练2】定义在R 上的函数y =f (x ),满足f (3-x )=f (x ),(x -32)f ′(x )<0,若x 1<x 2,且x 1+x 2>3,则有( )A.f (x 1)<f (x 2)B.f (x 1)>f (x 2)C.f (x 1)=f (x 2)D.不确定【解析】由f (3-x )=f (x )可得f [3-(x +32)]=f (x +32),即f (32-x )=f (x +32),所以函数f (x )的图象关于x =32对称.又因为(x -32)f ′(x )<0,所以当x >32时,函数f (x )单调递减,当x <32时,函数f (x )单调递增.当x 1+x 22=32时,f (x 1)=f (x 2),因为x 1+x 2>3,所以x 1+x 22>32,相当于x 1,x 2的中点向右偏离对称轴,所以f (x 1)>f (x 2).故选B.题型三 求函数的最值【例3】 求函数f (x )=ln(1+x )-14x 2在区间[0,2]上的最大值和最小值.【解析】f ′(x )=11+x -12x ,令11+x -12x =0,化简为x 2+x -2=0,解得x 1=-2或x 2=1,其中x 1=-2舍去.又由f ′(x )=11+x -12x >0,且x ∈[0,2],得知函数f (x )的单调递增区间是(0,1),同理, 得知函数f (x )的单调递减区间是(1,2),所以f (1)=ln 2-14为函数f (x )的极大值.又因为f (0)=0,f (2)=ln 3-1>0,f (1)>f (2),所以,f (0)=0为函数f (x )在[0,2]上的最小值,f (1)=ln 2-14为函数f (x )在[0,2]上的最大值.【点拨】求函数f (x )在某闭区间[a ,b ]上的最值,首先需求函数f (x )在开区间(a ,b )内的极值,然后,将f (x )的各个极值与f (x )在闭区间上的端点的函数值f (a )、f (b )比较,才能得出函数f (x )在[a ,b ]上的最值.【变式训练3】(2008江苏)f (x )=ax 3-3x +1对x ∈[-1,1]总有f (x )≥0成立,则a =. 【解析】若x =0,则无论a 为何值,f (x )≥0恒成立. 当x ∈(0,1]时,f (x )≥0可以化为a ≥3x 2-1x3,设g (x )=3x 2-1x 3,则g ′(x )=3(1-2x )x 4,x ∈(0,12)时,g ′(x )>0,x ∈(12,1]时,g ′(x )<0.因此g (x )max =g (12)=4,所以a ≥4.当x ∈[-1,0)时,f (x )≥0可以化为 a ≤3x 2-1x 3,此时g ′(x )=3(1-2x )x 4>0, g (x )min =g (-1)=4,所以a ≤4. 综上可知,a =4.总结提高1.求函数单调区间的步骤是: (1)确定函数f (x )的定义域D ; (2)求导数f ′(x );(3)根据f ′(x )>0,且x ∈D ,求得函数f (x )的单调递增区间;根据f ′(x )<0,且x ∈D ,求得函数f (x )的单调递减区间.2.求函数极值的步骤是: (1)求导数f ′(x ); (2)求方程f ′(x )=0的根;(3)判断f ′(x )在方程根左右的值的符号,确定f (x )在这个根处取极大值还是取极小值. 3.求函数最值的步骤是:先求f (x )在(a ,b )内的极值;再将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.3.3 导数的应用(二)典例精析题型一 利用导数证明不等式 【例1】已知函数f (x )=12x 2+ln x .(1)求函数f (x )在区间[1,e]上的值域; (2)求证:x >1时,f (x )<23x 3.【解析】(1)由已知f ′(x )=x +1x,当x ∈[1,e]时,f ′(x )>0,因此f (x )在 [1,e]上为增函数. 故f (x )max =f (e)=e 22+1,f (x )min =f (1)=12,因而f (x )在区间[1,e]上的值域为[12,e 22+1].(2)证明:令F (x )=f (x )-23x 3=-23x 3+12x 2+ln x ,则F ′(x )=x +1x -2x 2=(1-x )(1+x +2x 2)x ,因为x >1,所以F ′(x )<0, 故F (x )在(1,+∞)上为减函数. 又F (1)=-16<0,故x >1时,F (x )<0恒成立, 即f (x )<23x 3.【点拨】有关“超越性不等式”的证明,构造函数,应用导数确定所构造函数的单调性是常用的证明方法.【变式训练1】已知对任意实数x ,有f (-x )=-f (x ),g (-x )=g (x ),且x >0时,f ′(x )>0,g ′(x )>0,则x <0时( )A.f ′(x )>0,g ′(x )>0B.f ′(x )>0,g ′(x )<0C.f ′(x )<0,g ′(x )>0D.f ′(x )<0,g ′(x )<0 【解析】选B. 题型二 优化问题【例2】 (2009湖南)某地建一座桥,两端的桥墩已建好,这两个桥墩相距m 米,余下工程只需建两端桥墩之间的桥面和桥墩.经测算,一个桥墩的工程费用为256万元;距离为x 米的相邻两墩之间的桥面工程费用为(2+x )x 万元.假设桥墩等距离分布,所有桥墩都视为点,且不考虑其他因素.记余下工程的费用为y 万元.(1)试写出y 关于x 的函数关系式;(2)当m =640米时,需新建多少个桥墩才能使y 最小? 【解析】(1)设需新建n 个桥墩,则(n +1)x =m , 即n =m x-1.所以y =f (x )=256n +(n +1)(2+x )x=256(m x -1)+mx (2+x )x=256m x+m x +2m -256.(2)由(1)知f ′(x )=-256m x 2+12mx 21 =m2x2(x 23-512).令f ′(x )=0,得x 23=512.所以x =64.当0<x <64时,f ′(x )<0,f (x )在区间(0,64)内为减函数;当64<x <640时,f ′(x )>0,f (x )在区间(64,640)内为增函数.所以f (x )在x =64处取得最小值.此时n =m x -1=64064-1=9.故需新建9个桥墩才能使y 最小.【变式训练2】(2010上海)如图所示,为了制作一个圆柱形灯笼,先要制作4个全等的矩形骨架,总计耗用9.6米铁丝,骨架把圆柱底面8等份,再用S 平方米塑料片制成圆柱的侧面和下底面(不安装上底面).当圆柱底面半径r 取何值时,S 取得最大值?并求出该最大值(结果精确到0.01平方米).【解析】设圆柱底面半径为r ,高为h , 则由已知可得4(4r +2h )=9.6,所以2r +h =1.2. S =2.4πr -3πr 2,h =1.2-2r >0,所以r <0.6. 所以S =2.4πr -3πr 2(0<r <0.6). 令f (r )=2.4πr -3πr 2,则f ′(r )=2.4π-6πr . 令f ′(r )=0得r =0.4.所以当0<r <0.4,f ′(r )>0; 当0.4<r <0.6,f ′(r )<0.所以r =0.4时S 最大,S max =1.51. 题型三 导数与函数零点问题【例3】 设函数f (x )=13x 3-mx 2+(m 2-4)x ,x ∈R .(1)当m =3时,求曲线y =f (x )在点(2,f (2))处的切线方程;(2)已知函数f (x )有三个互不相同的零点0,α,β,且α<β.若对任意的x ∈[α,β],都有f (x )≥f (1)恒成立,求实数m 的取值范围.【解析】(1)当m =3时,f (x )=13x 3-3x 2+5x ,f ′(x )=x 2-6x +5.因为f (2)=23,f ′(2)=-3,所以切点坐标为(2,23),切线的斜率为-3,则所求的切线方程为y -23=-3(x -2),即9x +3y -20=0.(2)f ′(x )=x 2-2mx +(m 2-4). 令f ′(x )=0,得x =m -2或x =m +2.当x ∈(-∞,m -2)时,f ′(x )>0,f (x )在(-∞,m -2)上是增函数; 当x ∈(m -2,m +2)时,f ′(x )<0,f (x )在(m -2,m +2)上是减函数; 当x ∈(m +2,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )在(m +2,+∞)上是增函数.因为函数f (x )有三个互不相同的零点0,α,β,且f (x )=13x [x 2-3mx +3(m 2-4)],所以⎩⎨⎧≠->--.0)4(3,0)4(12)3(222m m m 解得m ∈(-4,-2)∪(-2,2)∪(2,4). 当m ∈(-4,-2)时,m -2<m +2<0,所以α<m -2<β<m +2<0.此时f (α)=0,f (1)>f (0)=0,与题意不合,故舍去. 当m ∈(-2,2)时,m -2<0<m +2, 所以α<m -2<0<m +2<β.因为对任意的x ∈[α,β],都有f (x )≥f (1)恒成立, 所以α<1<β.所以f (1)为函数f (x )在[α,β]上的最小值.因为当x =m +2时,函数f (x )在[α,β]上取最小值, 所以m +2=1,即m =-1. 当m ∈(2,4)时,0<m -2<m +2, 所以0<m -2<α<m +2<β.因为对任意的x ∈[α,β],都有f (x )≥f (1)恒成立, 所以α<1<β.所以f (1)为函数f (x )在[α,β]上的最小值.因为当x =m +2时,函数f (x )在[α,β]上取最小值, 所以m +2=1,即m =-1(舍去). 综上可知,m 的取值范围是{-1}.【变式训练3】已知f (x )=ax 2(a ∈R ),g (x )=2ln x . (1)讨论函数F (x )=f (x )-g (x )的单调性;(2)若方程f (x )=g (x )在区间[2,e]上有两个不等解,求a 的取值范围. 【解析】(1)当a >0时,F (x )的递增区间为(1a ,+∞),递减区间为(0,1a); 当a ≤0时,F (x )的递减区间为(0,+∞). (2)[12ln 2,1e). 总结提高在应用导数处理方程、不等式有关问题时,首先应熟练地将方程、不等式问题直接转化为函数问题,再利用导数确定函数单调性、极值或最值.3.4 定积分与微积分基本定理典例精析题型一 求常见函数的定积分 【例1】 计算下列定积分的值. (1)⎰21(x -1)5d x ;(2)⎰2π(x +sin x )d x .【解析】(1)因为[16(x -1)6]′=(x -1)5, 所以⎰21 (x -1)5d x =6)1(61-x 12=16. (2)因为(x 22-cos x )′=x +sin x , 所以⎰2π0(x +sin x )d x =)cos 2(2x x -12π=π28+1. 【点拨】(1)一般情况下,只要能找到被积函数的原函数,就能求出定积分的值;(2)当被积函数是分段函数时,应对每个区间分段积分,再求和;(3)对于含有绝对值符号的被积函数,应先去掉绝对值符号后积分;(4)当被积函数具有奇偶性时,可用以下结论:①若f (x )是偶函数时,则⎰-a a f (x )d x =2⎰a 0f (x )d x ; ②若f (x )是奇函数时,则⎰-a a f (x )d x =0. 【变式训练1】求⎰-55(3x 3+4sin x )d x . 【解析】⎰-55(3x 3+4sin x )d x 表示直线x =-5,x =5,y =0和曲线y =3x 3+4sin x 所围成的曲边梯形面积的代数和,且在x 轴上方的面积取正号,在x 轴下方的面积取负号.又f (-x )=3(-x )3+4sin(-x )=-(3x 3+4sin x )=-f (x ).所以f (x )=3x 3+4sin x 在[-5,5]上是奇函数,所以⎰-50(3x 3+4sin x )d x =-⎰05(3x 3+4sin x )d x , 所以⎰-55(3x 3+4sin x )d x =⎰-50(3x 3+4sin x )d x +⎰05(3x 3+4sin x )d x =0. 题型二 利用定积分计算曲边梯形的面积【例2】求抛物线y 2=2x 与直线y =4-x 所围成的平面图形的面积.【解析】方法一:如图,由⎩⎨⎧-==,4,22x y x y 得交点A (2,2),B (8,-4),则S =⎰02[2x -(-2x )]d x +⎰28[4-x -(-2x )]d x=0223324x +28)32224(232x x x +-=163+383=18. 方法二:S =⎰-42[(4-y )-y 22]d y =42)61214(32---y y y =18. 【点拨】根据图形的特征,选择不同的积分变量,可使计算简捷,在以y 为积分变量时,应注意将曲线方程变为x =φ(y )的形式,同时,积分上、下限必须对应y 的取值.【变式训练2】设k 是一个正整数,(1+x k )k 的展开式中x 3的系数为116,则函数y =x 2与y =kx -3的图象所围成的阴影部分(如图)的面积为.【解析】T r +1=C r k (x k )r ,令r =3,得x 3的系数为C 3k 1k 3=116,解得k =4.由⎩⎨⎧-==34,2x y x y 得函数y =x 2与y =4x -3的图象的交点的横坐标分别为1,3.所以阴影部分的面积为S =⎰13(4x -3-x 2)d x =(2x 2-3x -13)313x =43. 题型三 定积分在物理中的应用【例3】 (1) 变速直线运动的物体的速度为v (t )=1-t 2,初始位置为x 0=1,求它在前2秒内所走过的路程及2秒末所在的位置;(2)一物体按规律x =bt 3作直线运动,式中x 为时间t 内通过的距离,媒质的阻力正比于速度的平方,试求物体由x =0运动到x =a 时阻力所做的功.【解析】(1)当0≤t ≤1时,v (t )≥0,当1≤t ≤2时,v (t )≤0,所以前2秒内所走过的路程为s =⎰01v (t )d t +⎰12(-v (t ))d t =⎰01(1-t 2)d t +⎰12(t 2-1)d t=01)31(3t t -+12)31(3t t -=2.2秒末所在的位置为x 1=x 0+⎰02v (t )d t =1+⎰02(1-t 2)d t =13. 所以它在前2秒内所走过的路程为2,2秒末所在的位置为x 1=13. (2) 物体的速度为v =(bt 3)′=3bt 2.媒质阻力F 阻=kv 2=k (3bt 2)2=9kb 2t 4,其中k 为比例常数,且k >0.当x =0时,t =0;当x =a 时,t =t 1=(a b)31, 又d s =v d t ,故阻力所做的功为W 阻=⎰阻F d s =⎰01t kv 2·v d t =k ⎰01t v 3d t = k ⎰01t (3bt 2)3d t =277kb 3t 71 = 277k 3a 7b 2. 【点拨】定积分在物理学中的应用应注意:v (t )=⎰a ba (t )d t ,s (t )=⎰ab v (t )d t 和W =⎰a b F (x )d x 这三个公式.【变式训练3】定义F (x ,y )=(1+x )y ,x ,y ∈(0,+∞).令函数f (x )=F [1,log 2(x 2-4x +9)]的图象为曲线C 1,曲线C 1与y 轴交于点A (0,m ),过坐标原点O 向曲线C 1作切线,切点为B (n ,t )(n >0),设曲线C 1在点A ,B 之间的曲线段与线段OA ,OB 所围成图形的面积为S ,求S 的值.【解析】因为F (x ,y )=(1+x )y ,所以f (x )=F (1,log 2(x 2-4x +9))=)94log(22+-x x =x 2-4x +9,故A (0,9),又过坐标原点O 向曲线C 1作切线,切点为B (n ,t )(n >0),f ′(x )=2x -4. 所以⎪⎩⎪⎨⎧-=+-=,42,942n nt n n t 解得B (3,6), 所以S =⎰03(x 2-4x +9-2x )d x =(x 33-3x 2+9x )03=9. 总结提高1.定积分的计算关键是通过逆向思维求得被积函数的原函数.2.定积分在物理学中的应用必须遵循相应的物理过程和物理原理.3.利用定积分求平面图形面积的步骤:(1)画出草图,在直角坐标系中画出曲线或直线的大致图象;(2)借助图形确定出被积函数,求出交点坐标,确定积分的上、下限;(3)把曲边梯形的面积表示成若干个定积分的和;(4)计算定积分,写出答案.。
导数及其在高考中的应用课件
m
m
m
m
设 g(x) x2 2(1 1 )x 2 ,其函数开口向上,由题意知①式恒成立, mm
所以
g(1) 0, g(1) 0.
1 2 1
2 m
0.
2 m
0,
解之得
4 3
m
又
m
0
所以
4 3
m
0
.即
m
的取值范围为
4 3
,
0
.
(五)函数的最大值与最小值:
1.定义:最值是一个整体性概念,是指函数在给定区间 (或定义域)内所有函数值中最大的值或最小的值,最大数值 叫最大值,最小的值叫最小值,通常最大值记为M,最小值 记为m.
例 2 求曲线 f x x3 3x2 2x 过原点的切线方程.
解: f x 3x2 6x 2 .设切线斜率为 k ,
(1)当切点是原点时 , k f 0 2 ,所以所求曲线的切线方程为
y 2x .
(2)当切点不是原点时,设切点是 x0, y0 ,则有 y0 x03 3x02 2x0 ,
函数的最大(小)值与导数
2)在闭区间[a,b]上的函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲 线,则它必有最大值和最小值.
f(x1)
y f(x3)
f(b)
a
x2
x1
0
x3
x4 bx
f(a)
f(x2)
返回
例1.已经曲线C:y=x3-x+2和点 A(1,2)。求在点A处的切线方程?
解:f/(x)=3x2-1, ∴k= f/(1)=2 ∴所求的切线方程为: y-2=2(x-1), 即 y=2x
1) 如果恒有 f′(x)>0,那么 y=f(x) 在这个区间(a,b)内单调递增;
高考数学第一轮复习课件之导数及其应用
总结词
利用导数解决生活中的优化问题。
示例
某企业生产某产品的总成本函数为$C(x) = 25x + 4000$,总收入函数为$R(x) = 100x - 0.01x^{2}$,利用导数求出利润最大时的产量。
总结词
通过求导判断数列的单调性,利用单调性研究数列的极限,进而解决一些数列问题。
详细描述
示例
已知数列${ a_{n}}$满足$a_{n + 1} = a_{n} + frac{1}{n(n + 1)}$,求证数列${ a_{n}}$收敛,可以利用导数研究数列的单调性和极限,进而证明结论。
详细描述
导数可以用来研究函数的极值点,即导数为0的点。在这些点附近,函数值可能会发生显著变化。通过求导找到极值点后,我们可以进一步分析这些点的性质,如判定是极大值还是极小值,并求出相应的函数值,即最值。
03
CHAPTER
导数的综合应用
详细描述
通过建立函数关系,利用导数求出最优解,解决生活中的优化问题,如最大利润、最小成本等。
详细描述
总结词
导数的几何意义是切线的斜率。
详细描述
对于可导函数,其导数表示函数图像上某一点处的切线的斜率。这意味着,当函数在某一点可导时,该点的切线与函数图像在该点相切,切线的斜率即为该点的导数值。
总结词:导数的四则运算法则是导数运算的基本法则。详细描述:导数的四则运算法则包括加法法则、减法法则、乘法法则和除法法则。加法法则指出两个函数的和或差的导数等于两个函数的导数的和或差的线性组合;减法法则指出两个函数的差相对于自变量的变化率等于被减数函数的导数减去减数函数的导数;乘法法则指出两个函数的乘积的导数等于两个函数的导数的乘积加上被乘数函数的导数乘以乘数函数的导数;除法法则指出两个函数的商的导数等于被除数函数的导数除以除数函数的导数减去被除数函数乘以除数函数的导数的商。这些法则可以用于推导复合函数的导数以及解决一些复杂的导数问题。
高中数学第4章导数及其应用课堂讲义配套课件湘教版选修2_2
2 .求函数 f(x) 在闭区间 [a , b] 上的最大值、 最小值的方法与步骤 (1)求f(x)在(a,b)内的极值; (2) 将 (1) 求得的极值与 f(a) 、 f(b) 相比较, 其中最大的一个值为最大值,最小的一个 值为最小值. 特别地,①当f(x)在[a,b]上单调时,其最 小值、最大值在区间端点取得;②当f(x)在 (a , b) 内只有一个极值点时,若在这一点 处 f(x) 有极大 ( 或极小 ) 值,则可以断定 f(x) 在该点处取得最大 (最小)值, 这里(a ,b) 也可以是(-∞,+∞).
②当2<t<3时,当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表: x 0 (0,2) 2 0 (2,t) t + t3-3t2+2
f′(x) 0 - f(x) 2 ↘
-2 ↗
f(x)min=f(2)=-2,f(x)max为f(0)与f(t)中较大的一个. f(t)-f(0)=t3-3t2=t2(t-3)<0. 所以f(x)max=f(0)=2.
跟踪演练2 求下列函数的单调区间: (1)f(x)=(x-3)ex,x∈(0,+∞); (2)f(x)=x(x-a)2. 解 (1)f′(x) = (x - 3)′ex + (x - 3)(ex)′ = (x - 2)ex ,令 f′(x) > 0 ,解得 x > 2 ,又 x∈(0 ,+ ∞), 所以函数的单调增区间 (2,+∞ ),函数的单 调减区间(0,2).
b lim ∑ ( ξ )Δ x ,而 f(x)dx 只是这种极限的一种记号. i n→∞i=1 a
n
4.微积分基本定理 用微积分基本定理求定积分, 关键是求一个未知函数, 使它 的导数恰好是已知的被积函数.
题型一 应用导数解决与切线相关的问题 根 据导数的几何意义,导数就是相应切线 的斜率,从而就可以应用导数解决一些与 切线相关的问题. 例 1 (2013· 福 建 ) 已 知 函 数 f(x) = x - aln x(a∈R). (1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点A(1,f(1)) 处的切线方程; (2)求函数f(x)的极值.
高中数学 第四章 导数及其应用章末归纳课件 湘教版选
所以切点的坐标为(1,6).
所以切线的方程为y-6=7(x-1),即7x-y-1=0.
点评 根据导数的几何意义,可以通过求导数来求切线的斜 率,再根据切点是曲线与切线的公共点,求出切点的坐标, 代入直线方程的点斜式就可以求出切线的方程.
【例一2个】公点共P点(2,,0)且是两函条数曲f(线x)=在x点3+P处ax有与相g(同x)的=切bx线2+,c求的a图,象b的, c的值.
f2a+b<1
是一个点,面积为0;
专题一 应用导数解决与切线相关的问题
根据导数的几何意义,导数就是相应切线的斜率,从而就可 以应用导数解决一些与切线相关的问题.
设函数f(x)=4x2-ln x+2,求曲线y=f(x)在点(1,f(1)) 【例处1】的切线方程.
解 f′(x)=8x-1x. 所以在点(1,f(1))处切线的斜率k=f′(1)=7,
第四章 导数及其应用
本章归纳整合
知识网络
要点归纳
1.导数的概念及其计算 理解函数的平均变化率,要仔细观察函数图象的变化特点: 一是不同点处的函数平均变化率不同;二是在同一点处当点 P0向P靠近的不同程度时的函数的变化率的变化.
导数定义中的Δx→0和
Δy Δx
=
fx0+Δx-fx0 Δx
→l中的“→”是
【例3】 设函数f(x)=-13x3+2ax2-3a2x+b(0<a<1). (1)求函数f(x)的单调区间和极值;
(2)若当x∈[a+1,a+2]时,恒有|f′(x)|≤a,试确定a的取 值范围;
(3)当a=
2 3
时,关于x的方程f(x)=0在区间[1,3]上恒有两个相
异的实根,求实数b的取值范围.
高三数学导数及其应用苏教版知识精讲(通用)
高三数学导数及其应用苏教版知识精讲(通用)高三数学导数及其应用是数学的重要内容之一,是高中数学中的一门重要学科。
导数的概念是微积分的基础,也是解决相关问题的重要工具。
本文将结合苏教版教材,对高三数学导数及其应用进行详细的知识精讲。
一、导数的定义及性质1. 导数的定义:若函数y=f(x)在点x=a处的函数值随着自变量x的变化趋向于某一定值(有限或无穷),则称y=f(x)在点x=a处可导,并将这一定值称为函数y=f(x)在点x=a处的导数,记作f'(a)或dy/dx|a。
2. 导数的几何意义:函数f(x)在点x=a处的导数f'(a)等于函数曲线在该点的切线的斜率。
3. 导数的计算:(1)基本函数的导数公式:* 常数函数的导数为0* 幂函数y=x^n的导数为y'=nx^(n-1)* 指数函数y=a^x的导数为y'=a^x*lna* 对数函数y=loga(x)的导数为y'=1/(x*lna)* 三角函数的导数(2)导数的四则运算:若u(x)和v(x)分别是可导函数,c是常数,则有:* 和差求导法则:(u±v)' = u'±v'* 乘法求导法则:(u·v)'=u'v+uv'* 除法求导法则:(u/v)'=(u'v-uv')/v^2* 复合函数求导法则:若y=f(g(x)),则y'=(f∘g)'=(f'(g(x))∘g'(x))4. 导数的性质:(1)可导必连续:若函数f(x)在点x=a处可导,则函数f(x)在点x=a处连续。
(2)连续不一定可导:即使函数f(x)在某一点处连续,也不一定在该点可导。
(3)可导必可微:若函数f(x)在点x=a处可导,则函数f(x)在点x=a处可微。
二、导数的应用1. 函数的单调性及极值问题(1)单调性研究方法:求出函数的导数,然后求导数的符号变化区间,得出函数的单调区间。
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题型五:导数与其它知识综合【例1】 函数20()(4)xf x t t dt =-⎰在[1,5]-上的最大和最小值情况是( )A .有最大值0,但无最小值B .有最大值0和最小值323- C .有最小值323-,但无最大值 D .既无最大值又无最小值 【考点】导数与其它知识综合 【难度】3星 【题型】选择【关键词】【解析】 332220()(4)22033xx t x f x t t dt t x ⎛⎫=-=-=- ⎪⎝⎭⎰,2()4(4)f x x x x x '=-=-,从而()f x 在[1,0]-上单调递增,在(0,4)上单调递减,在[4,5]上单调递增,故()f x 在0x =时取到极大值0,在4x =时取到极小值323-,又732(1)33f -=-<-,25(5)03f =-<,故()f x 在区间[1,5]-上的最大值为0,最小值为323-.【答案】B【例2】 设函数321()(2)232af x x x b x =-+--有两个极值点,其中一个在区间(0,1)内,另一个在区间(1,2)内,则54b a --的取值范围是 . 【考点】导数与其它知识综合 【难度】3星 【题型】填空【关键词】【解析】 2()(2)f x x ax b '=-+-,由题意知()0f x '=的两根分别在区间(0,1)与(1,2)上,又()f x '的图象是开口向上的抛物线,故有(0)0(1)0(2)0f f f '>⎧⎪'<⎨⎪'>⎩,即2030620b a b a b ->⎧⎪--<⎨⎪-->⎩,从而有2326b a b a b <⎧⎪+>⎨⎪+<⎩,它们表示的平面区域为下图的阴影部分所示(不包括边界):(4,5)23Oba板块四.导数与其它知识综合54b a --表示的是区域内的点(,)a b 与点(4,5)的连线的斜率,如图所求,当(,)a b 为(3,0)时,斜率取到最大值5,这个最大值取不到;当(,)a b 为(1,2)时,斜率取到最小值1,这个最小值也取不到,但中间的值都能取到,从而54b a --的取值范围为(1,5).【答案】(1,5)【例3】 已知a ≥0,函数2()f x x ax =+.设1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭,记曲线()y f x =在点()11,()M x f x 处的切线为l ,l 与x 轴的交点是()2,0N x ,O 为坐标原点.⑴ 证明:21212x x x a=+;⑵ 若对于任意的1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭,都有916a OM ON ⋅>u u u u r u u u r 成立,求a 的取值范围.【考点】导数与其它知识综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2010,西城,二模,题18【解析】 ⑴ 对()f x 求导数,得()2f x x a '=+,故切线l 的斜率为12x a +,由此得切线l 的方程为21111()(2)()y x ax x a x x -+=+-.令0y =,得22111211122x ax x x x x a x a+=-+=++.⑵ 由()2111,M x x ax +,211,02x N x a ⎛⎫ ⎪+⎝⎭,得3112x OM ON x a ⋅=+u u u u r u u u r . 所以0a =符合题意,当0a >时,记3111()2x g x x a =+,1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭.对1()g x 求导数,得()()()211121432x x a g x x a +'=+, 令1()0g x '=,得13,42a a x ⎛⎫=-∈-∞- ⎪⎝⎭. 当1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪时,1()g x '的变化情况如下表:所以,函数1()g x 在,4⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭上单调递减,在3,42aa ⎛⎫-- ⎪⎝⎭上单调递增,从而函数1()g x 的最小值为2327432a g a ⎛⎫-= ⎪⎝⎭. 依题意22793216a a >,解得23a >,即a 的取值范围是2,3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭.综上,a 的取值范围是2{0},3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭U .【答案】⑴略;⑵a 的取值范围是2{0},3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭U .【例4】 设12x x ,是321()32a b f x x x x -=++(0a b a ∈>R ,,的两个极值点,()f x 的导函数是()y f x '=, ⑴如果1224x x <<<,求证:(2)3f '->;⑵如果2a ≥,且212x x -=,12()x x x ∈,时,函数2()()2()g x f x x x '=+-的最小值为()h a ,求()h a 的最大值.⑶如果12x <,212x x -=,求b 的取值范围.【考点】导数与其它知识综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴2()(1)1f x ax b x '=+-+,12x x ,是方程()0f x '=的两个根,由1224x x <<<且0a >得(2)0(4)0f f '<⎧⎨'>⎩421016430a b a b +-<⎧⇒⎨+->⎩①②,(3)⨯-+①②得420a b ->,∴(2)42(1)14233f a b a b '-=--+=-+>.⑵∴()0f x '=的两个根是12x x ,,∴可设12()()()f x a x x x x '=--, ∴122212()()()2()()g x a x x x x x x a x x x x a⎛⎫=--+-=--+ ⎪⎝⎭,∵12()x x x ∈,,∴20x x -<,10x x ->,又2a ≥,∴120x x a-+>. ∴1212()()g x a x x x x a ⎛⎫=--+ ⎪⎝⎭212()a x x x x a⎛⎫=--+ ⎪⎝⎭22122x x a a ⎛⎫-+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭≤21112a a a a ⎛⎫=+=++ ⎪⎝⎭,1()2g x a a ⎛⎫-++ ⎪⎝⎭≥.当且仅当212x x x x a -=-+,即1211112x x x x a a+=-=+-时取等号. ∴1()2h a a a ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭(2a ≥).当2a ≥时,21()10h a a ⎛⎫'=--< ⎪⎝⎭. ∴()h a 在[2)+∞,上是减函数.∴max 9()(2)2h a h ==-.⑶由第⑴问知121211b x x ax x a -⎧+=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,由120x x ≠,两式相除得12121211(1)x x b x x x x +--==+,即12111b x x =--+. ①当102x <<时,由1210x x a=>20x ⇒>,∴212x x -=,即212x x =+.∴111112b x x =--++,1(02)x ∈,. 令函数11()1(0)2x x x x ϕ=--+>+,则2211()0(2)x x x ϕ'=+>+. ∴()x ϕ在(0)+∞,上是增函数.∴当1(02)x ∈,时,1111()(2)1244b x ϕϕ=<=--+=,即14b <.②当120x -<<时,20x <,∴122x x -=,即212x x =-. ∴111112b x x =--+-,1(20)x ∈-,, 令函数11()1(0)2x x x x ψ=--+<-,则同理可证()x ψ在(0)-∞,上是增函数. ∴当1(20)x ∈-,时,17()(2)4b x ψψ=>-=.综①②所述,b 的取值范围是1744⎛⎫⎛⎫-∞+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭U ,,. 【答案】⑴略;⑵max 9()2h a =-;⑶b 的取值范围是1744⎛⎫⎛⎫-∞+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭U ,,.【例5】 已知函数3211()34f x ax x cx d =-++(a c d ∈R ,,)满足(0)0(1)0f f '==,,且()0f x '≥在R 上恒成立. ⑴求a c d ,,的值;⑵若231()424b h x x bx =-+-,解不等式()()0f x h x '+<.⑶是否存在实数m ,使函数()()g x f x mx '=-在区间[2]m m +,上有最小值5-?若存在,请求出实数m 的值,若不存在,请说明理由.【考点】导数与其它知识综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴21()2f x ax x c '=-+,∵(0)0(1)0f f '==,,∴0102d a c =⎧⎪⎨-+=⎪⎩,即012d c a =⎧⎪⎨=-⎪⎩, 从而211()22f x ax x a '=-+-.∵()0f x '≥在R 上恒成立,∴0114042a a a >⎧⎪⎨⎛⎫∆=-- ⎪⎪⎝⎭⎩≤, 即2104a a >⎧⎪⎨⎛⎫-⎪⎪⎝⎭⎩≤,解得11044a c d ===,,. ⑵由⑴知,2111()424f x x x '=-+,∵231()424b h x x bx =-+-,∴不等式()()0f x h x '+<化为22111310424424b x x x bx -++-+-<,即21022bx b x ⎛⎫-++< ⎪⎝⎭,∴1()02x x b ⎛⎫--< ⎪⎝⎭(a )若12b >,则不等式()()0f x h x '+<解集为1,2b ⎛⎫⎪⎝⎭;(b )若12b =,则不等式()()0f x h x '+<解集为空集;(c )若12b <,则不等式()()0f x h x '+<解集为1,2b ⎛⎫ ⎪⎝⎭.⑶2111()()424g x f x mx x m x ⎛⎫'=-=-++ ⎪⎝⎭.该抛物线开口向上,对称轴为12x m =+.①若12m m +≤,即1m -≤时,2111()424g x x m x ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭在[2]m m +,上为增函数.当x m =时,2min 111()424g x m m m ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭.由已知得211115424m m m m -⎧⎪⎨⎛⎫-++=- ⎪⎪⎝⎭⎩≤,解得3m =-. ②若122m m m <+<+,即11m -<<时,当12x m =+时,2min ()g x m m =--. 由已知得2115m m m -<<⎧⎨--=-⎩,无解.③若12m m +≥,即1m -≥时,2111()424g x x m x ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭在[2]m m +,上为减函数.当2x m =+时,2min 111()(2)(2)424g x m m m ⎛⎫=+-+++ ⎪⎝⎭2331424m m =--+.由已知得213315424m m m -⎧⎪⎨--+=-⎪⎩≥,解得1m =. 综上所述,存在实数3m =-或1m =,使函数()()g x f x mx '=-在区间[2]m m +,上有最小值5-.【答案】⑴11044a c d ===,,.⑵若12b >,则不等式的解集为1,2b ⎛⎫⎪⎝⎭;若12b =,则不等式的解集为空集;若12b <,则不等式的解集为1,2b ⎛⎫ ⎪⎝⎭.⑶存在,3m =-或1m =.【例6】 已知函数322()(1)52f x x k k x x =--++-,22()1g x k x kx =++,其中k ∈R .⑴设函数()()()p x f x g x =+.若()p x 在区间(03),上不单调...,求k 的取值范围; ⑵设函数(),0()(),0g x x q x f x x ⎧=⎨<⎩≥,是否存在k ,对任意给定的非零实数1x ,存在惟一的非零实数221()x x x ≠,使得21()()q x q x ''=成立?若存在,求k 的值;若不存在,请说明理由.【考点】导数与其它知识综合 【难度】5星 【题型】解答【关键词】2009,浙江,高考,题22【解析】 ⑴32()()()(1)(5)1p x f x g x x k x k x =+=+-++-,()232(1)(5)p x x k x k '=+-++.因为()p x 在区间(03),上不单调,所以()0p x '=在(03),上有实数解,且无重根. 由()0p x '=,得2(21)(325)k x x x +=--+,即()2(325)391021214213x x k x x x -+⎡⎤=-=-++-⎢⎥++⎣⎦,令21t x =+,有()17t ∈,,记9()h t t t=+,则()h t 在(]13,上单调递减,在[)37,上单调递增.所以,()[)610h t ∈,. 于是()[)92161021x x ++∈+,,得(]52k ∈--,. 而当2k =-时,有()0p x '=在()03,上有两个相等的实根1x =,故舍去. 所以()52k ∈--,; ⑵由题意,得当0x <时,()()2232(1)5q x f x x k k x ''==--++; 当0x >时,()()22q x g x k x k ''==+. 因为当0k =时不合题意,所以0k ≠, 下面讨论0k ≠的情形.记{}()|0A g x x '=>,{}()|0B f x x '=<, 则()A k =+∞,,(5)B =+∞,.(ⅰ)当10x >时,()q x '在(0)+∞,上单调递增, 所以要使21()()q x q x ''=成立,只能20x <,且A B ⊆, 因此5k ≥;(ⅱ)当10x <时,()q x '在(0)-∞,上单调递减,所以要使21()()q x q x ''=成立,只能20x >,且B A ⊆,因此5k ≤. 综合(ⅰ)(ⅱ),得5k =. 当5k =时,有A B =. 则10x ∀<,()q x B A '∈=,即20x ∃>,使得21()()q x q x ''=成立. 因为()q x '在(0)+∞,上单调递增, 所以2x 是惟一的.同理.10x ∀>,存在惟一的非零实数221()x x x ≠,使得22()()q x q x ''=成立. 所以5k =满足题意.【答案】⑴()52k ∈--,;⑵存在,5k =.【例7】 已知函数()f x 满足()3223f x x f x x C ⎛⎫'=+-+ ⎪⎝⎭(其中23f ⎛⎫' ⎪⎝⎭为()f x 在点23x =处的导数,C 为常数).⑴求函数()f x 的单调区间;⑵若方程()0f x =有且只有两个不等的实数根,求常数C ;⑶在⑵的条件下,若103f ⎛⎫-> ⎪⎝⎭,求函数()f x 的图象与x 轴围成的封闭图形的面积.【考点】导数与其它知识综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴ 由()3223f x x f x x C ⎛⎫'=+-+ ⎪⎝⎭,得()223213f x x f x ⎛⎫''=+- ⎪⎝⎭.取23x =,得222223213333f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫''=⨯+⨯- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,解之,得213f ⎛⎫'=- ⎪⎝⎭,∴()32f x x x x C =--+.从而()()21321313f x x x x x ⎛⎫'=--=+- ⎪⎝⎭,列表如下:∴()f x 的单调递增区间是,3⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭和()1,+∞;()f x 的单调递减区间是1,13⎛⎫- ⎪⎝⎭.⑵ 由⑴知,()32max11115333327f x f C C ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-=-----+=+⎡⎤ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎣⎦⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭;()()32min 11111f x f C C ==--+=-+⎡⎤⎣⎦.∴方程()0f x =有且只有两个不等的实数根,等价于()max 0f x =⎡⎤⎣⎦或()min 0f x =⎡⎤⎣⎦. ∴常数527C =-或1C =. ⑶ 由⑵知,()32527f x x x x =---或()321f x x x x =--+. 而103f ⎛⎫-> ⎪⎝⎭,所以()321f x x x x =--+.令()3210f x x x x =--+=,得()()2110x x -+=,11x =-,21x =.∴所求封闭图形的面积()113243211111414323x x x dx x x x x --⎛⎫=--+=--+= ⎪⎝⎭⎰.【答案】⑴()f x 的单调递增区间是1,3⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭和()1,+∞;单调递减区间是1,13⎛⎫- ⎪⎝⎭.⑵527C =-或1C =.⑶43.【例8】 ⑴已知函数3()f x x x =-,其图象记为曲线C .①求函数()f x 的单调区间;②证明:若对于任意非零实数1x ,曲线C 与其在点()()111P x f x ,处的切线交于另一点()()222P x f x ,,曲线C 与其在点2P 处的切线交于另一点()()333P x f x ,,线段12P P ,23P P 与曲线C 所围成封闭图形的面积分别记为1S ,2S 则12S S 为定值; ⑵对于一般的三次函数32()g x ax bx cx d =+++()0a ≠,请给出类似于⑴②的正确命题,并予以证明.【考点】导数与其它知识综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】2010,福建,高考20【解析】 解法一:⑴①由()3f x x x =-得()2313f x x x x ⎛'=-=+ ⎝⎭⎝⎭.当x ⎛∈-∞-⎝⎭,和⎫+∞⎪⎪⎝⎭时,()0f x '>,当x ⎛∈ ⎝⎭时,()0f x '<. 因此,()f x的单调递增区间为⎛-∞ ⎝⎭,和⎫+∞⎪⎪⎝⎭,单调递减区间为⎛ ⎝⎭②曲线C 在点1P 处的切线方程为()()23111131y x x x x x =--+-即()2311312y x x x =--由()23113312y x x x y x x⎧=--⎪⎨=-⎪⎩得()32311312x x x x x -=--即()()21120x x x x -+=解得1x x =或12x x =- 故212x x =- 进而有()112132342234111111121327322424x x x S x x x x dx x x x x x x x--⎛⎫=-+=-+=⎪⎝⎭⎰ 用2x 代替1x ,重复上述计算过程,可得322x x =-和422274S x = 又2120x x =-≠,所以421271604S x ⨯=≠,因此有12116S S =.⑵记函数()()320g x ax bx cx d a =+++≠的图像为曲线C ',类似于⑴②的正确命题为:若对于任意不等于3ba-的实数1x ,曲线C '与其在点()()111P x g x ,处的切线交于另一点()()222P x g x ,,曲线C '与其在点2P 处的切线交与另一点()()333P x g x ,,线段12P P ,23P P 与曲线C '所围成封闭图形的面积分别记为1S ,2S ,则12S S 为定值. 证明如下:因为平移变换不改变面积的大小,故可将曲线()y g x =的对称中心33b b g aa ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 平移至坐标原点,因而不妨设()3g x ax hx =+,且10x ≠ 类似⑴ 的计算可得411274S ax =,421271604S ax ⨯=≠ 故12116S S = 解法二: ⑴ 同解法一⑵ 记函数32()(0)g x ax bx cx d a =+++≠的图像为曲线'C ,类似于⑴ (ⅱ)的正确命题为:若对于任意不等于3ba-的实数1x ,曲线'C 与其在点()()111P x g x ,处的切线交于另一点()()222P x g x ,,曲线'C 与其在点2P 处的切线交与另一点()()333P x g x ,,线段12P P ,23P P 与曲线'C 所围成封闭图形的面积分别记为1S ,2S ,则12S S 为定值. 证明如下:由32()(0)g x ax bx cx d a =+++≠得()232g x ax bx c '=++,所以曲线'C 在点()11()x g x ,处的切线方程为2321111(32)2y ax bx c x ax bx d =++--+由322321111(32)2y ax bx cx d y ax bx c x ax bx d⎧=+++⎪⎨=++--+⎪⎩得()()21120x x a x x b -++=⎡⎤⎣⎦ ∴1x x =或12b x x a =--即212bx x a=--,故()()411322321111132332212x ax b S ax bx ax bx x ax bx dx x a +⎡⎤=--+++=⎣⎦⎰ 用2x 代替1x ,重复上述计算过程,可得322bx x a=--和()4223312ax b S a += 又212b x x a =--,且13bx a≠-所以()()()44421123333621630121212ax b ax b ax b S a a a +--+===≠,故12116S S =.【答案】⑴①()f x 的单调递增区间为3⎛-∞-⎝⎭,和3⎫+∞⎪⎪⎝⎭,单调递减区间为33⎛ ⎝⎭, ⑵记函数()()320g x ax bx cx d a =+++≠的图像为曲线C ',类似于⑴ 的正确命题为:若对于任意不等于3ba-的实数1x ,曲线C '与其在点()()111P x g x ,处的切线交于另一点()()222P x g x ,,曲线C '与其在点2P 处的切线交与另一点()()333P x g x ,,线段12P P ,23P P 与曲线C '所围成封闭图形的面积分别记为1S ,2S ,则12S S 为定值.。