
●知识点归纳
一、相关概念
1.导数的概念
函数y=f(x),如果自变量x在x处有增量,那么函数y相应地有增量=f(x+)-f(x),比值叫做函数y=f(x)在x到x+之间的平均变化率,即=。如果当时,有极限,我们就说函数y=f(x)在点x处可导,并把这个极限叫做f(x)在点x处的导数,记作f’(x)或y’|。即f(x)==。
说明:
(1)函数f(x)在点x处可导,是指时,有极限。如果不存在极限,就说函数在点x处不可导,或说无导数。
(2)是自变量x在x处的改变量,时,而是函数值的改变量,可以是零。
由导数的定义可知,求函数y=f(x)在点x处的导数的步骤:
① 求函数的增量=f(x+)-f(x);
② 求平均变化率=;
③ 取极限,得导数f’(x)=。
例:设f(x)= x|x|, 则f′( 0)= .
[解析]:∵
∴f′( 0)=0
2.导数的几何意义
函数y=f(x)在点x处的导数的几何意义是曲线y=f(x)在点p(x,f(x))处的切线的斜率。也就是说,曲线y=f(x)在点p(x,f(x))处的切线的斜率是f’(x)。相应地,切线方程为y-y=f/(x)(x-x)。
例:在函数的图象上,其切线的倾斜角小于的点中,坐标为整数的点的个数是 ( )
A.3 B.2 C.1 D.0
3.导数的物理意义
如果物体运动的规律是s=s(t),那么该物体在时刻t的瞬间速度v=(t)。
如果物体运动的速度随时间的变化的规律是v=v(t),则该物体在时刻t的加速度a=v′(t)。
例。汽车经过启动、加速行驶、匀速行驶、减速行驶之后停车,若把这一过程中汽车的行驶路程看作时间的函数,其图像可能是( )
练习:已知质点M按规律做直线运动(位移单位:cm,时间单位:s)。
(1)当t=2,时,求;
(2)当t=2,时,求;
(3)求质点M在t=2时的瞬时速度。
二、导数的运算
1.基本函数的导数公式:
①(C为常数)
②
③;
④;
⑤
⑥;
⑦;
⑧.
例1:下列求导运算正确的是 ( )
A.(x+ B.(log2x)′=
C.(3x)′=3xlog3e D. (x2cosx)′=-2xsinx
例2:设f0(x) = sinx,f1(x)=f0′(x),f2(x)=f1′(x),…,fn+1(x) = fn′(x),n∈N,则f2005(x)= ( )
A.sinx B.-sinx C.cosx D.-cosx
[解析]:f0(x) = sinx,f1(x)=f0′(x)=cosx,f2(x)=f1′(x)= -sinx,
f3(x)=f2′(x)= -cosx, f4(x) = f3′(x)=sinx,循环了
则f2005(x)=f1(x)=cosx
2.导数的运算法则
法则1:两个函数的和(或差)的导数,等于这两个函数的导数的和(或差),
即: (
法则2:两个函数的积的导数,等于第一个函数的导数乘以第二个函数,加上第一个
函数乘以第二个函数的导数,即:
若C为常数,则.即常数与函数的积的导数等于常数乘以函数的导数:
法则3:两个函数的商的导数,等于分子的导数与分母的积,减去分母的导数与分子的积,再除以分母的平方: (v0)。
例:设f(x)、g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当x<0时,>0.且g(3)=0.则不等式f(x)g(x)<0的解集是 ( )
A. (-3,0)∪(3,+∞) B. (-3,0)∪(0, 3)
C. (-∞,- 3)∪(3,+∞) D. (-∞,- 3)∪(0, 3)
3.复合函数的导数
形如y=f的函数称为复合函数。复合函数求导步骤:
分解——>求导——>回代。
法则:y'|= y'| ·u'|或者.
练习:求下列各函数的导数:
(1) (2)
(3) (4)
三、导数的应用
1.函数的单调性与导数
(1)设函数在某个区间(a,b)可导,如果,则在此区间上为增函数;如果,则在此区间上为减函数。
(2)如果在某区间内恒有,则为常数。
例:函数是减函数的区间为 ( )
A. B. C. D.(0,2)
2.极点与极值:
曲线在极值点处切线的斜率为0,极值点处的导数为0;曲线在极大值点左侧切线的斜率为正,右侧为负;曲线在极小值点左侧切线的斜率为负,右侧为正;
例:函数已知时取得极值,则= ( )
A.2 B.3 C.4 D.5
3.最值:
在区间[a,b]上连续的函数f在[a,b]上必有最大值与最小值。但在开区间(a,b)内连续函数f(x)不一定有最大值,例如。
(1)函数的最大值和最小值是一个整体性的概念,最大值必须是整个区间上所有函数值中的最大值,最小值必须在整个区间上所有函数值中的最小值。
(2)函数的最大值、最小值是比较整个定义区间的函数值得出来的,函数的极值是比较极值点附件的函数值得出来的。函数的极值可以有多有少,但最值只有一个,极值只能在区间内取得,最值则可以在端点取得,有极值的未必有最值,有最值的未必有极值,极值可能成为最值,最值只要不在端点处必定是极值。
例:函数在闭区间[-3,0]上的最大值、最小值分别是 .
●经典例题选讲
例1. 已知函数的图象如图所示(其中是函数的导函数),下面四个图象中的图象大致是 ( )
例2.设恰有三个单调区间,试确定a的取值范围,并求其单调区间。
例3. 已知函数的图象过点P(0,2),且在点M处的切线方程为.
(Ⅰ)求函数的解析式;
(Ⅱ)求函数的单调区间.
例4. 设函数,已知是奇函数。
(Ⅰ)求、的值。 (Ⅱ)求的单调区间与极值。
例5. 已知f(x)=在x=1,x=时,都取得极值。
(1)求a、b的值。
(2)若对,都有恒成立,求c的取值范围。
例6. 已知是函数的一个极值点,其中,
(I)求与的关系式;
(II)求的单调区间;
(III)当时,函数的图象上任意一点的切线斜率恒大于3,求的取值范围.
例7:已知函数其中
(1)当时,求曲线处的切线的斜率;
(2)当时,求函数的单调区间与极值。
(3)本小题主要考查导数的几何意义、导数的运算、利用导数研究函数的单调性与极值等基础知识,考查运算能力及分类讨论的思想方法。满分12分。
解:()
()
以下分两种情况讨论。
(1)>,则<.当变化时,的变化情况如下表:
| + | 0 | — | 0 | + | |
| ↗ | 极大值 | ↘ | 极小值 | ↗ |
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
(2)<,则>,当变化时,的变化情况如下表:
| + | 0 | — | 0 | + | |
| ↗ | 极大值 | ↘ | 极小值 | ↗ |
