
一.导数的概念
1.导数的概念:
函数y=f(x),如果自变量x 在x 0处有增量x ∆,那么函数y 相应地有增量y ∆=f (x 0+x ∆)-f (x 0),
比值
x y ∆∆叫做函数y=f (x )在x 0到x 0+x ∆之间的平均变化率,即x
y ∆∆=x x f x x f ∆-∆+)
()(00。如果当
0→∆x 时,
x
y
∆∆有极限,我们就说函数y=f(x)在点x 0处可导,并把这个极限叫做f (x )在点x 0处的导数,记作f ’(x 0)或y ’|0x x =,即f (x 0)=0
lim
→∆x x y
∆∆=0
lim →∆x x x f x x f ∆-∆+)()(00。
由导数的定义可知,求函数y=f (x )在点x 0处的导数的步骤: ① 求函数的增量y ∆=f (x 0+x ∆)-f (x 0);② 求平均变化率x
y ∆∆=x x f x x f ∆-∆+)()(00;
③ 取极限,得导数f ’(x 0)=x
y
x ∆∆→∆0lim
。
例1:若函数()y f x =在区间(,)a b 内可导,且0(,)x a b ∈则000
()()
lim
h f x h f x h h
→+-- 的值为( )
A .'0()f x
B .'02()f x
C .'
02()f x - D .0
例2:若'
0()3f x =-,则000()(3)
lim
h f x h f x h h
→+--=( )
A.3- B .6- C .9- D .12-
2.导数的意义:①物理意义:瞬时速率,变化率
②几何意义:切线斜率000
()()
lim ()n x n f x f x k f x x x ∆→-'==-
③代数意义:函数增减速率 例3:已知函数()x x f x f sin cos 4+⎪⎭
⎫
⎝⎛'=π,则⎪⎭⎫ ⎝⎛4πf 的值为 .
例4:已知()()232
f x x x f '+=,则()='2f
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=s '(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5:一个物体的运动方程为2
1t t s +-=其中s 的单位是米,t 的单位是秒,那么物体在3秒末的瞬时速度是
例6: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s 看作时间t 的函数,其图像可能是( )
二:导数的运算
1.基本函数的导数公式:
①0;C '=(C 为常数) ②()1
;n
n x
nx
-'= ③(sin )cos x x '=; ④(cos )sin x x '=-;⑤
();x x e e '= ⑥()ln x x a a a '=; ⑦()1ln x x '=; ⑧()1
l g log a a o x e x
'=.
例7:下列求导运算正确的是 ( )
A .2111x x x +='
⎪⎭⎫ ⎝
⎛+ B .()='
x 2log =2ln 1x
C .()e x
x
3log 3
3
=' D . ()
x x x x sin 2cos 2-='
例8:若()()()()()()()N n x f x f x f x f x f x f x x f n n ∈'
=⋯⋯'='==+,,,,sin 112010,则()=x f 2005 真题:
1.已知()x f =()()()()2006321++++x x x x x ,则()0f '为
()()()()()()()().
________cos sin 201411211=∈'='
=-=*
++x f N n x f x f x f x f x f x f x x x f n n n n ,则,
,的导函数,即是,练:已知
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: (.)'
'
'
v u v u ±=±
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:.)('
'
'
uv v u uv +=
若C 为常数,则'
'
'
'
'
0)(Cu Cu Cu u C Cu =+=+=.即常数与函数的积的导数等于常数乘以函数的导数: .)('
'
Cu Cu =
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:='
⎪⎭
⎫
⎝⎛v u 2
''v uv v u -(v ≠0)。
A .
B .
C .
D .
3.复合函数的导数
形如y=f [x (ϕ])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 '|X = y '|U ·u '|X 或者[()]()*()f x f x ϕμϕ'''=. 例10:(1)函数32log y x x =+的导数是
(2)函数1
2+x n e
x 的导数是
例11:3
(1cos 2)y x =+;(2)2
1
sin y x
= 真题:
(2016年天津高考)已知函数()(2+1),()x f x x e f x '=为()f x 的导函数,则(0)f '的值为__________.
三:利用已知条件求原函数解析式中的参数
例12:已知多项式函数()f x 的导数
/2()34f x x x =-,且(1)4f =,则()f x = .
例13:已知函数c bx ax x x f +++=2
3
)(,它的图象过点(0,1)A -,且在1x =处的切线方程为
210x y +-=,则()f x = .
四:切线相关问题
1.已知曲线上的点求切线方程
例14:曲线y =x 3
-2x +4在点(1,3)处的切线的倾斜角为( ) A .30° B .45° C .60° D .120° 例15:设函数b
x ax x f ++=1
)( (a,b ∈Z ),曲线)(x f y =在点))2(,2(f 处的切线方程为y=3. (1)求)(x f 的解析式
(2)证明:曲线)(x f y =上任一点的切线与直线x=1和直线y=x 所围三角形的面积为定值,并求出此定值.
().
_________1,y 21,=⎭
⎬⎫
⎩⎨⎧+=-=n n n n S n n a a x x x y n 项和为的前数列则轴的交点的纵坐标为处的切线与在设曲线例:对正整数
2.已知曲线外的点求切线方程
例16:已知曲线2
y x =,则过点(1,3)P -,且与曲线相切的直线方程为 . 例17:求过点(-1,-2)且与曲线3
2y x x =-相切的直线方程.
3.已知切线方程的斜率或倾斜角求切线方程
例18:曲线3
()2f x x
x 在0p 处的切线平行于直线41y x ,则0p 点的坐标为( )
A .(1,0)
B .(2,8)
C .(1,0)和(1,4)--
D .(2,8)和(1,4)-- 例19:若曲线4
y 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 ++= 真题:
1.(2016年全国III 卷高考)已知()f x 为偶函数,当0x ≤ 时,1
()x f x e
x --=-,则曲线()
y f x =在点(1,2)处的切线方程式_____________________________.
2.(2017天津文)已知a ∈R ,设函数()ln f x ax x =-的图象在点))1(,1(f 处的切线为l ,则l 在y 轴上的截距为 .
3.(2017新课标Ⅰ文数)曲线2
1
y x x
=+
在点)2,1(处的切线方程为_______. 4.【2017年北京卷第20题】已知函数()e cos x f x x x =-. (Ⅰ)求曲线()y f x =在点(0,(0))f 处的切线方程; (Ⅱ)求函数()f x 在区间π[0,]2
上的最大值和最小值.
五:求函数的单调区间
1.无参数的函数求单调性问题
例20:证明:函数ln ()x
f x x
=在区间(0,2)上是单调递增函数.
例21:确定函数3
2
()267f x x x =-+的单调区间.
真题:
1.(2017山东理)若函数()x e f x (
2.71828
e =是自然对数的底数)在()
f x 的定义域上单调递增,
则称函数()f x 具有M 性质.下列函数中所有具有M 性质的函数的序号为 . ①()2x f x -=
②()3x f x -=
③()3f x x =
④()22f x x =+
2.(2017天津理)已知奇函数()f x 在R 上是增函数,()()g x xf x =.若2(log 5.1)a g =-,0.8(2)b g =,
(3)c g =,则c b a ,,的大小关系为( )
.A a b c << .B c b a << .C b a c <<
.D b c a <<
3.(2017新课标Ⅰ文数)已知函数()ln ln(2)f x x x =+-,则( )
.A )(x f y =在)2,0(单调递增
.B )(x f y =在)2,0(单调递减
.C )(x f y =的图像关于直线1=x 对称 .D )(x f y =的图像关于点)0,1(对称
2.含有参数的函数的单调性
例22:已知函数ax x a x x f --+=2
3)1(2
131)(,求函数()f x 的单调区间。
例23:已知函数2
()ln (2)f x x ax a x =-+-,讨论f (x )的单调性.
例25:【2015高考广东,理19】设1a >,函数a e x x f x
-+=)1()(2. (1) 求)(x f 的单调区间 ;
(2) 证明:)(x f 在(),-∞+∞上仅有一个零点;
例26:【2015高考江苏,19】已知函数),()(2
3
R b a b ax x x f ∈++=.试讨论)(x f 的单调性;
例27:已知()ax x x f -=ln ,讨论()x f y =的单调性 真题:
(2016年全国I 卷高考)若函数1
()sin 2sin 3
f x x -x a x =+在(),-∞+∞单调递增,则a 的取值范围是
(A )[]1,1-(B )11,3⎡⎤-⎢⎥⎣
⎦(C )11,33⎡⎤-⎢⎥⎣⎦(D )11,3
⎡
⎤--⎢⎥
⎣
⎦
六:结合单调性和极值求参数的取值范围
例28:已知函数3
2
()321f x x x =+-在区间()0,m 上是减函数,则m 的取值范围是 .
例29:已知函数()()3
23
m f x x x x m R =
+-∈,
函数()f x 在区间()2,+∞内存在单调递增区间,则m 的取值范围 .
例30:已知函数()()321f x x ax x a R =+++∈,若函数()f x 在区间21,33⎛⎫
-- ⎪⎝⎭
内单调递减,则a 的取值范围 . 例31:已知函数3211
()(2)(1)(0).32
f x x a x a x a =+-+-≥若()f x 在[0,1]上单调递增,则a 的取值范围 .
例32:已知函数3
()f x x ax =+在R 上有两个极值点,则实数a 的取值范围是 .
例33:已知函数()x a x x f ln 2
+=,若()()x
x f x g 2
+
=在[)+∞,1上是单调函数,求实数a 的取值范围 例34:如果函数()()()()21281002f x m x n x m n =-+-+≥≥,在区间122⎡⎤
⎢⎥⎣⎦
,单调递减,则mn 的最大值为( )
(A )16 (B )18 (C )25 (D )81
2
真题:
【2015高考重庆】设函数()()23x
x ax
f x a R e
+=∈ (1)若()f x 在0x =处取得极值,确定a 的值,并求此时曲线()y f x =在点()()
1,1f 处的切线方程; (2)若()f x 在[)3,+∞上为减函数,求a 的取值范围。
七:恒成立问题及存在性成立问题
1.转化为分离参数问题求最值问题
例35:已知函数
()()0,ln 212
>-=
a x x a
x f ,(1)若1=a ,求函数()x f 的单调区间和极值(2)当[]2,1∈x 时,不等式()2>x f 恒成立,求实数a 的取值范围
例36:已知函数()x x x x f ++=2
3
2.(1)求函数()x f 的单调区间和极值;(2)若()+∞∈∀,0x ,
()2ax x f ≥恒成立,求实数a 的取值范围
例37:已知函数3
2
()f x x ax bx c =+++在2
3
x =-
与1x =时都取得极值,(1)求,a b 的值与函数()f x 的单调区间(2)若对[1,2]x ∈-,不等式2
()f x c <恒成立,求c 的取值范围。
例38:已知函数32()f x x ax =+图象上一点(1,)P b 处的切线斜率为3-,
32
6()(1)3(0)2
t g x x x t x t -=+
-++>当[1,4]x ∈时,不等式()()f x g x ≤恒成立,求实数t 的
取值范围。
例39:已知3
2
2
()69f x x ax a x =-+,当0a >时,若对[]0,3x ∀∈有()4f x ≤恒成立,求实数a 的
取值范围.
例40:已知函数),(3)(2
3
R b a x bx ax x f ∈-+=,在点))1(,1(f 处的切线方程为.02=+y 若对于区间]2,2[-上任意两个自变量的值21,x x ,都有c x f x f ≤-|)()(|21,求实数c 的最小值
例41:设函数()x f x m
π=.若存在()f x 的极值点0x 满足()2
2200x f x m +<⎡⎤⎣⎦,则m 的取值范围是( )
A. ()(),66,-∞-⋃∞
B. ()(),44,-∞-⋃∞
C. ()(),22,-∞-⋃∞
D.()(),14,-∞-⋃∞
【2015高考新课标2,理21】(本题满分12分) 设函数2()mx
f x e
x mx =+-.
(Ⅰ)证明:()f x 在(,0)-∞单调递减,在(0,)+∞单调递增;
(Ⅱ)若对于任意12,[1,1]x x ∈-,都有12()()1f x f x e -≤-,求m 的取值范围.
2.分离不开的转化为根的分布问题
例42:已知1x =是函数3
2
()3(1)1f x mx m x nx =-+++的一个极值点,其中,,0m n R m ∈<,当
[]1,1x ∈-时,函数()y f x =的图象上任意一点的切线斜率恒大于3m ,求m 的取值范围.
例43:已知函数()x m mx x x x f 2223
3
1-++=
在[]1,1-上为减函数,则m 的取值范围为 .
八:函数的极值最值问题
1.不含参数的极值最值问题
例44:下列函数的极值:
(1)276y x x =-+; (2)2
ln y x x =.
45:函数f(x)=x 3
+ax 2
+bx+c,曲线y=f(x )在点x=1处的切线为l:3x-y+1=0,若x=3
2时,y=f(x )有极值.(1)求a,b,c 的值;(2)求y=f(x )在[-3,1]上的最大值和最小值.
2.含有参数的最值问题
例47:已知函数f(x)=ax
e x -2(a >0),求函数在[1,2]上的最大值.
例48:已知()ax x x f -=ln ,求函数在[1,2]上的最大值.
例49:设1,0≠>a a 且,函数()()x a x a x x f ln 12
12
++-=
.求()x f 的极值点 设函数f(x)=-x(x-a)2
(x ∈R),其中a ∈R.(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;(2)当a ≠0时,求函数f(x)的极大值和极小值.
例50:已知,ln )(x x x f =a x x x g +-=
2
2
1)(. (1)当2=a 时,求]3,0[)(在函数x g y =上的值域; (2)求函数()f x 在[,2](0)t t t +>上的最小值; 真题:
(2017新课标Ⅱ理)若2x =-是函数2
1
()(1)e
x f x x ax -=+-的极值点,则()f x 的极小值为( ) 1.-A
.B 32e --
.C 35e -
1.D
3.导函数的图像与函数极值的关系
例52:f (x )的导函数 )(/x f 的图象如右图所示,则f (x )的图象只可能是( )
(A ) (B ) (C ) (D ) 例53:函数143
13
+-=x x y 的图像为( )
例54:函数)(x f 的定义域为开区间),(b a ,导函数)(x f '在),(b a 内
x
y
o 4 -4 2 4 -4
2 -2 -2
x y
o 4 -4 2 4 -4
2 -2 -2
x
y
y 4 -4 2 4 -4
2
-2 -2
6 6 6 6 y
x
-4
-2 o
4 2 2
4 x
a
b
y
)
(x f y =O
的图象如图所示,则函数)(x f 在开区间),(b a 内有极小值点 个数为 .
例55:已知函数)(x f x y '=的图象如图所示(其中 )(x f '是函数)(x f 的导函数),下面四个图象中
)(x f y =的图象大致是 ( )
例56:已知函数y =f (x )的导函数y =f ′(x )的图象如右,则( )
A .函数f (x )有1个极大值点,1个极小值点
B .函数f (x )有2个极大值点,2个极小值点
C .函数f (x )有3个极大值点,1个极小值点
D .函数f (x )有1个极大值点,3个极小值点
例57:函数f(x)的图象如图所示,下列数值排序正确的是 ( ) A.0<)2('f <)3('f <f(3)-f(2) B.0<)3('f <f(3)-f(2) <)2('f
C.0<f(3)<)2('f <f(3)-f(2)
D.0<f(3)-f(2)<)2('f <)
3('f 真题:
1.(2017浙江)函数)(x f y =的导函数()y f x '=的图象如图所示, 则函数)(x f y =的图象可能是( )
2.【2017年新课标III 卷第7题】函数y =1+x +
2
sin x
x 的部分图像大致为 A . B .
D .
九:零点问题(转化为最值问题)
例58:已知函数()bx ax x x f 332
3
+-=的图象与直线0112=-+y x 相切于点()11,1-.
(1)求b a ,的值;
(2)若函数()()c x f x g +=有三个不同的零点,求c 的取值范围.
例:59:已知函数()cx bx ax x f ++=2
3
,在1±=x 处取得极值,且在x=0处切线斜率为-3.
(1)求函数()x f 的解析式.
(2)若过点()m A ,2可作曲线()x f y =的三条切线,求实数m 的取值范围.
例61:已知函数323
()(2)632
f x ax a x x =-++-,曲线()y f x =与x 有3个交点,求a 的范围。
例62:已知函数2
32
)1(31)(x k x x f +-=,kx x g -=31)(,且)(x f 在区间),2(+∞上为增函。
(1)求实数k 的取值范围。(2)若函数)(x f 与)(x g 的图象有三个不同的交点,求实数k 的取值范围.
真题:
1.(2017新课标Ⅲ文数)已知函数2
1
1()2()x x f x x x a e e --+=-++有唯一零点,则=a
( ) 2
1.-
A
.
B 13
.
C 12
1.D
2.(2016年北京高考)设函数()3
2
.f x x ax bx c =+++ (I )求曲线().y f x =在点()()
0,0f 处的切线方程;
(II )设4a b ==,若函数()f x 有三个不同零点,求c 的取值范围; (III )求证:230a b ->是().f x 有三个不同零点的必要而不充分条件.
九:优化问题:
1.设计产品规格问题
例63:如图在二次函数2
()4f x x x =-的图像与x 轴所围成的图形中有一个内接矩形ABCD ,求这个内接矩形的最大面积.
例:圆柱形金属饮料罐的容积一定时,它的高与底与半径应怎样选取,才能使所用的材料最省?
2.利润最大问题
x y
例66:某分公司经销某种品牌产品,每件产品的成本为3元,并且每件产品需向总公司交a 元(3≤a ≤5)的管理费,预计当每件产品的售价为x 元(9≤x ≤11)时,一年的销售量为(12-x)2
万件. (1)求分公司一年的利润L (万元)与每件产品的售价x 的函数关系式;
(2)当每件产品的售价为多少元时,分公司一年的利润L 最大,并求出L 的最大值Q (a ).
例67:某商品每件成本9元,售价为30元,每星期卖出432件,如果降低价格,销售量可以增加,且每星期多卖出商品件数与商品单价的降低值x (单位:元, 021x ≤≤)的平方成正比,已知商品单价降低2元时,一星期多卖出24件.
(1)将一星期的商品销售利润表示成x 的函数 (2)如何定价才能使一个星期的商品销售利润最大
十一:构造计算类题型:
例68:对于R 上可导的任意函数()f x ,若满足'
(1)()0x f x -≥,则必有( )
A (0)(2)2(1)f f f +<
B (0)(2)2(1)f f f +≤ C
(0)(2)2(1)f f f +≥ D (0)(2)2(1)f f f +>
例69:函数()x f 在定义域R 内可导,若()()x f x f -=2,且当()1,∞-∈x 时,()()01<'•-x f x ,设()()3,21,0f c f b f a =⎪⎭
⎫
⎝⎛==,的c b a ,,的大小关系为 .
例70:设f(x)、g(x)分别是定义在R (0≠x )上的奇函数和偶函数,当x <0时,)()()()(x g x f x g x f '+'>0.且()03=g .则不等式()()0 例72:)(x f 是定义在(0,+∞)上的非负可导函数,且满足0)()(≤+'x f x f x ,对任意正数a 、b,若b a <,则必有( ) A.)()(a bf b af ≤ B.()()b af a bf ≤ C.)()(b bf a af ≤ D.()()a af b bf ≤ 例73:已知0)()(>'-x f x f 对R x ∈∀恒成立,则下列式子一定正确的是( ) A.)0()2014(,)0()2014(20142014 f e f e f f <-> B.)0()2014(,)0()2014(20142014 f e f e f f >-< C.)0()2014(,)0()2014(20142014 f e f e f f =-= D.不确定 【2015高考新课标2,理12】设函数' ()f x 是奇函数()()f x x R ∈的导函数,(1)0f -=,当0x >时, '()()0xf x f x -<,则使得()0f x >成立的x 的取值范围是( ) A .(,1) (0,1)-∞- B .(1,0)(1,)-+∞ C .(,1)(1,0)-∞-- D .(0,1)(1,)+∞ 【2015高考新课标1,理12】设函数()f x =(21)x e x ax a --+,其中a 1,若存在唯一的整数0x ,使得0() f x 0,则a 的取值范围是( ) (A)[-32e ,1) (B)[-错误!未找到引用源。,3 4 ) (C)[错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。) (D)[错误!未找到引用源。,1) 【2015高考福建,理10】若定义在R 上的函数()f x 满足()01f =- ,其导函数()f x ' 满足 ()1f x k '>> ,则下列结论中一定错误的是( ) A .11 f k k ⎛⎫< ⎪⎝⎭ B .111f k k ⎛⎫ > ⎪-⎝⎭ C .1111f k k ⎛⎫< ⎪--⎝⎭ D . 111k f k k ⎛⎫ > ⎪ --⎝⎭ ()()()x x f D x x f C x f B x f A R x f x x f x f R x f <><><'+')(.)(.0 )(.0 )(.).(,02,)(恒成立的是上则下面的不等式在且上的导函数为在例:设函数()()()()()()()() . ____________111,0)(2的解集是等式则不 的导函数,且满足为,定义域为练:已知-->+'-<'∞+x f x x f x f x x f x f x f x f ()()()()( )()⎪ ⎭ ⎫ ⎝⎛<⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪ ⎭ ⎫ ⎝⎛>⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛<⎪ ⎭⎫ ⎝⎛>⎪⎭⎫ ⎝⎛•'<'⎪⎭ ⎫ ⎝⎛363.462.1 sin 621.3243.tan 20ππππππππf f D f f C f f B f f A x x f x f x f x f 。则成立, 是它的导函数,且恒有,上的函数,例:定义在 十二:导数综合问题(不等式及函数综合) 例74:已知二次函数2 ()f x ax bx c =++的导数为'()f x ,'(0)0f >,对于任意实数x 都有()0f x ≥,则 (1) '(0) f f 的最小值为 . 例76:证明下列不等式: (1)已知:)0(∞+∈x ,求证x x x x 11ln 11<+<+; (2)已知:2≥∈n N n 且,求证:1 1 211ln 13121-+++<<+++n n n 。 例77:求证下列不等式 (1)) 1(2)1ln(22 2x x x x x x +-<+<- ),0(∞+∈x (相减) (2)π x x 2sin > )2 , 0(π ∈x (相除) (3)x x x x -<-tan sin )2 ,0(π ∈x 例78:已知函数x x f ln )(=, (1)求函数x x f x g -+=)1()(的最大值; (2)当b a <<0时,求证:2 2) (2)()(b a a b a a f b f +-> - 十三:定积分问题: 1.求简单函数的定积分 例79:求下列函数的定积分: (1) 2 2 1 1 ()x dx x +⎰ ; (2)22 sin xdx π π-⎰; (3)4dx ⎰; 2.求分段函数的定积分 例80:求函数32 , [0,1](), [1,2]2, [2,3]x x x f x x x x ⎧∈⎪=∈⎨⎪∈⎩ 在区间[0,3]上的定积分. 例81:求定积分:(1)2 2 1x dx -⎰ ; (2 ) 3.用定积分求平面图形的面积 例82:求曲线2 y x =与y x =所围成的图形的面积. 例83:求由抛物线2 2 ,15 x y y x ==-所围成的图形的面积 例84:求正弦曲线3sin ,[0,]2 y x x π =∈和直线32x π=及x 轴所围成的平面图形的面积. 例85:求由曲线2 2 2,24y x x y x x =-=-所围成的图形的面积 例86:曲线2y 2 -==x x y 与所围成的图型的面积为 例87:xdx ⎰ 2 02sin π 的值为 例88:dx x ⎰ -1 24的值为 ()()。则练:若_________,2)(1 10 2 =+=⎰⎰dx x f dx x f x x f
