导数的应用完全归纳

-第8讲 导数应用的题型与方法4课时一、考试容导数的概念，导数的几何意义，几种常见函数的导数两个函数的和、差、积、商的导数，复合函数的导数，根本导数公式，利用导数研究函数的单调性和极值，函数的最大值和最小值二、考试要求了解导数概念的*些实际背景如瞬时速度、加速度、光滑曲线切线的斜率等，掌握函数在一点处的导数的定义和导数的几何意义，理解导函数的概念。熟记根本导数公式c,* (m为有理数)，sin *, cos *, e, a,ln*, log*的导数。掌握两个函数四则运算的求导法则和复合函数的求导法则，会求*些简单函数的导数。了解可导函数的单调性与其导数的关系，了解可导函数在*点取得极值的必要条件和充分条件导数要极值点两侧异号，会求一些实际问题一般指单峰函数的最大值和最小值。三、复习目标1了解导数的概念，能利用导数定义求导数掌握函数在一点处的导数的定义和导数的几何意义，理解导函数的概念了解曲线的切线的概念在了解瞬时速度的根底上抽象出变化率的概念 2熟记根本导数公式c,* (m为有理数)，sin *, cos *, e, a, ln*, log*的导数。掌握两个函数四则运算的求导法则和复合函数的求导法则，会求*些简单函数的导数，利能够用导数求单调区间，求一个函数的最大(小)值的问题，掌握导数的根本应用 3了解函数的和、差、积的求导法则的推导，掌握两个函数的商的求导法则。能正确运用函数的和、差、积的求导法则及已有的导数公式求*些简单函数的导数。4了解复合函数的概念。会将一个函数的复合过程进展分解或将几个函数进展复合。掌握复合函数的求导法则，并会用法则解决一些简单问题。四、双基透视导数是微积分的初步知识，是研究函数，解决实际问题的有力工具。在高中阶段对于导数的学习，主要是以下几个方面:1导数的常规问题：1刻画函数比初等方法准确细微；2同几何中切线联系导数方法可用于研究平面曲线的切线；3应用问题初等方法往往技巧性要求较高，而导数方法显得简便等关于次多项式的导数问题属于较难类型。2关于函数特征，最值问题较多，所以有必要专项讨论，导数法求最值要比初等方法快捷简便。3导数与解析几何或函数图象的混合问题是一种重要类型，也是高考中考察综合能力的一个方向，应引起注意。4曲线的切线在初中学过圆的切线，直线和圆有惟一公共点时，叫做直线和圆相切，这时直线叫做圆的切线，惟一的公共点叫做切点圆是一种特殊的曲线，能不能将圆的切线的概念推广为一段曲线的切线，即直线和曲线有惟一公共点时，直线叫做曲线过该点的切线，显然这种推广是不妥当的如图31中的曲线C是我们熟知的正弦曲线y=sin*直线与曲线C有惟一公共点M，但我们不能说直线与曲线C相切；而直线尽管与曲线C有不止一个公共点，我们还是说直线是曲线C在点N处的切线因此，对于一般的曲线，须重新寻求曲线的切线的定义所以课本利用割线的极限位置来定义了曲线的切线5瞬时速度在高一物理学习直线运动的速度时，涉及过瞬时速度的一些知识，物理教科书中首先指出：运动物体经过*一时刻(或*一位置)的速度叫做瞬时速度，然后从实际测量速度出发，结合汽车速度仪的使用，对瞬时速度作了说明物理课上对瞬时速度只给出了直观的描述，有了极限工具后，本节教材中是用物体在一段时间运动的平均速度的极限来定义瞬时速度6导数的定义导数定义与求导数的方法是本节的重点，推导导数运算法则与*些导数公式时，都是以此为依据对导数的定义，我们应注意以下三点：(1)*是自变量*在 处的增量(或改变量)(2)导数定义中还包含了可导或可微的概念，如果*0时，有极限，则函数y=f(*)在点处可导或可微，才能得到f(*)在点处的导数(3)如果函数y=f(*)在点处可导，则函数y=f(*)在点处连续(由连续函数定义可知)反之不一定成立例如函数y=|*|在点*=0处连续，但不可导由导数定义求导数，是求导数的根本方法，必须严格按以下三个步骤进展：(1)求函数的增量；(2)求平均变化率；(3)取极限，得导数。7导数的几何意义函数y=f(*)在点处的导数，就是曲线y=(*)在点处的切线的斜率由此，可以利用导数求曲线的切线方程具体求法分两步：(1)求出函数y=f(*)在点处的导数，即曲线y=f(*)在点处的切线的斜率；(2)在切点坐标和切线斜率的条件下，求得切线方程为特别地，如果曲线y=f(*)在点处的切线平行于y轴，这时导数不存，根据切线定义，可得切线方程为8和或差的导数上一节我们学习了常见函数的导数公式，则对于函数的导数，又如何求呢？我们不妨先利用导数的定义来求。我们不难发现，即两函数和的导数等于这两函数的导数的和。由此我们猜测在一般情况下结论成立。事实上教材中证明了我们的猜测，这就是两个函数的和或差的求导法则。9积的导数两个函数的积的求导法则的证明是本节的一个难点，证明过程中变形的关键是依据导数定义的构造形式。具体过程见课本P120说明：1；2假设c为常数，则(cu) =cu。10商的导数两个函数的商的求导法则，课本中未加证明，只要求记住并能运用就可以。现补充证明如下：设因为v(*)在点*处可导，所以它在点*处连续，于是*0时，v(*+*)v(*)，从而即。说明：1；2学习了函数的和、差、积、商的求导法则后，由常函数、幂函数及正、余弦函数经加、减、乘、除运算得到的简单的函数，均可利用求导法则与导数公式求导，而不需要回到导数的定义去求。11. 导数与函数的单调性的关系与为增函数的关系。能推出为增函数，但反之不一定。如函数在上单调递增，但，是为增函数的充分不必要条件。时，与为增函数的关系。假设将的根作为分界点，因为规定，即抠去了分界点，此时为增函数，就一定有。当时，是为增函数的充分必要条件。与为增函数的关系。为增函数，一定可以推出，但反之不一定，因为，即为或。当函数在*个区间恒有，则为常数，函数不具有单调性。是为增函数的必要不充分条件。函数的单调性是函数一条重要性质，也是高中阶段研究的重点，我们一定要把握好以上三个关系，用导数判断好函数的单调性。因此新教材为解决单调区间的端点问题，都一律用开区间作为单调区间，防止讨论以上问题，也简化了问题。但在实际应用中还会遇到端点的讨论问题，要慎重处理。单调区间的求解过程，1分析 的定义域； 2求导数 3解不等式，解集在定义域的局部为增区间4解不等式，解集在定义域的局部为减区间我们在应用导数判断函数的单调性时一定要搞清以下三个关系，才能准确无误地判断函数的单调性。以下以增函数为例作简单的分析，前提条件都是函数在*个区间可导。函数单调区间的合并函数单调区间的合并主要依据是函数在单调递增，在单调递增，又知函数在处连续，因此在单调递增。同理减区间的合并也是如此，即相邻区间的单调性一样，且在公共点处函数连续，则二区间就可以合并为以个区间。12. 1恒成立 为上 对任意 不等式 恒成立2恒成立 在上 对任意不等式 恒成立五、考前须知1导数概念的理解2利用导数判别可导函数的极值的方法及求一些实际问题的最大值与最小值复合函数的求导法则是微积分中的重点与难点容。课本中先通过实例，引出复合函数的求导法则，接下来对法则进展了证明。对于复合函数，以前我们只是见过，没有专门定义和介绍过它，课本中以描述性的方式对复合函数加以直观定义，使我们对复合函数的的概念有一个初步的认识，再结合以后的例题、习题就可以逐步了解复合函数的概念。3要能正确求导，必须做到以下两点：1熟练掌握各根本初等函数的求导公式以及和、差、积、商的求导法则，复合函数的求导法则。2对于一个复合函数，一定要理清中间的复合关系，弄清各分解函数中应对哪个变量求导。4求复合函数的导数，一般按以下三个步骤进展：1适中选定中间变量，正确分解复合关系；2分步求导弄清每一步求导是哪个变量对哪个变量求导；3把中间变量代回原自变量一般是*的函数。也就是说，首先，选定中间变量，分解复合关系，说明函数关系y=f()，=f(*)；然后将函数对中间变量求导，中间变量对自变量求导；最后求，并将中间变量代回为自变量的函数。整个过程可简记为分解求导回代。熟练以后，可以省略中间过程。假设遇多重复合，可以相应地屡次用中间变量。六、例分析例1 在处可导，则思路： 在处可导，必连续 例2f(*)在*=a处可导，且f(a)=b，求以下极限：1； 2分析：在导数定义中，增量*的形式是多种多样，但不管*选择哪种形式，y也必须选择相对应的形式。利用函数f(*)在处可导的条件，可以将已给定的极限式恒等变形转化为导数定义的构造形式。解：12说明：只有深刻理解概念的本质，才能灵活应用概念解题。解决这类问题的关键是等价变形，使极限式转化为导数定义的构造形式。例3观察，是否可判断，可导的奇函数的导函数是偶函数，可导的偶函数的导函数是奇函数。解：假设为偶函数 令 可导的偶函数的导函数是奇函数 另证： 可导的偶函数的导函数是奇函数例41求曲线在点1，1处的切线方程；2运动曲线方程为，求t=3时的速度。分析：根据导数的几何意义及导数的物理意义可知，函数y=f(*)在处的导数就是曲线y=f(*)在点处的切线的斜率。瞬时速度是位移函数S(t)对时间的导数。解：1，即曲线在点1，1处的切线斜率k=0因此曲线在1，1处的切线方程为y=12。例5 求以下函数单调区间1234解：1时，2，3 ，4 定义域为例6求证以下不等式123证：1 为上 恒成立 在上恒成立2原式 令 3令例7利用导数求和：1；2。分析：这两个问题可分别通过错位相减法及利用二项式定理来解决。转换思维角度，由求导公式，可联想到它们是另外一个和式的导数，利用导数运算可使问题的解决更加简捷。解：1当*=1时，；当*1时，两边都是关于*的函数，求导得即2，两边都是关于*的函数，求导得。令*=1得，即。例8求满足条件的1使为上增函数2使为上3使为上解：1时 也成立 2时 也成立 3例91求证2 求证 1证：令原不等式 令 令 2令 上式也成立将各式相加 即 例102003年普通高等学校招生全国统一考试*卷，理工农医类19 设，求函数的单调区间.分析：本小题主要考察导数的概念和计算，应用导数研究函数性质的方法及推理和运算能力. 解：. 当时 .i当时，对所有，有.即，此时在单调递增.ii当时，对，有，即，此时在0，1单调递增，又知函数在*=1处连续，因此，函数在0，+单调递增iii当时，令，即.解得.因此，函数在区间单调递增，在区间也单调递增.令，解得.因此，函数在区间单调递减.说明：此题用传统作差比拟法无法划分函数的单调区间，只有用导数才行，这是教材新增的容。其理论依据如下人教版试验本第三册P148：设函数在*个区间可导，如果，则为增函数；如果，则为减函数。如果，则为常数。例11抛物线与直线y=*+2相交于A、B两点，过A、B两点的切线分别为和。1求A、B两点的坐标；2求直线与的夹角。分析：理解导数的几何意义是解决本例的关键。解 1由方程组解得 A(-2，0)，B(3，5)2由y=2*，则，。设两直线的夹角为，根据两直线的夹角公式，所以说明：本例中直线与抛物线的交点处的切线，就是该点处抛物线的切线。注意两条直线的夹角公式有绝对值符号。例122001年*卷设，是上的偶函数。I求的值；II证明在上是增函数。解：I依题意，对一切有，即，对一切成立，由此得到，又，。II证明：由，得，当时，有，此时。在上是增函数。例132000年全国、*卷设函数，其中。I解不等式；II证明：当时，函数在区间上是单调函数。解1：I分类讨论解无理不等式略。II作差比拟略。解2：i当时，有，此时，函数在区间上是单调递减函数。但，因此，当且仅当时，。ii当时，解不等式，得，在区间上是单调递减函数。解方程，得或，当且仅当时，综上，I当时，所给不等式的解集为：；当时，所给不等式的解集为：。II当且仅当时，函数在区间上时单调函数。例142002年普通高等学校招生全国统一考试新课程卷理科类20，函数设，记曲线在点处的切线为。 求的方程；设与轴的交点为，证明：假设，则解：1的导数，由此得切线的方程，2依题得，切线方程中令，得，其中，由，有，及，当且仅当时，。当时，因此，且由，所以。例152003年普通高等学校招生全国统一考试卷21为正整数. 设； 设分析：本小题主要考察导数、不等式证明等知识，考察综合运用所数学知识解决问题的能力。证明：因为，所以对函数求导数:即对任意七、强化训练1设函数f(*)在处可导，则等于 A B C D2假设，则等于 A B C3 D23曲线上切线平行于*轴的点的坐标是 A-1，2 B1，-2 C1，2 D-1，2或1，-24假设函数f(*)的导数为f(*)=-sin*，则函数图像在点4，f4处的切线的倾斜角为 A90 B0 C锐角 D钝角5函数在0，3上的最大值、最小值分别是 A5，15B5，4C4，15D5，166一直线运动的物体，从时间t到t+t时，物体的位移为s，则为 A从时间t到t+t时，物体的平均速度B时间t时该物体的瞬时速度C当时间为t 时该物体的速度D从时间t到t+t时位移的平均变化率7关于函数，以下说法不正确的选项是 A在区间，0，为增函数B在区间0，2，为减函数C在区间2，为增函数D在区间，0，为增函数8对任意*，有，f(1)=-1，则此函数为 A B C D9函数y=2*3-3*2-12*+5在0,3上的最大值与最小值分别是 A.5 , -15 B.5 , 4 C.-4 , -15 D.5 , -1610设f(*)在处可导，以下式子中与相等的是 1； 2； 34。A12 B13 C23 D1234112003年普通高等学校招生全国统一考试卷理工农医类16f()是定义在区间c,c上的奇函数，其图象如下图：令g=af+b，则下 列关于函数g的表达正确的选项是 A假设a0,则函数g的图象关于原点对称.B假设a=1，2b0,则方程g=0有大于2的实根.C假设a0,b=2,则方程g=0有两个实根.D假设a1,b2,则方程g=0有三个实根.12假设函数f(*)在点处的导数存在，则它所对应的曲线在点处的切线方程是_。13设，则它与*轴交点处的切线的方程为_。14设，则_。15垂直于直线2*-6y+1=0，且与曲线相切的直线的方程是_16曲线，则_。17y=*2e*的单调递增区间是18曲线在点处的切线方程为_。19P是抛物线上的点，假设过点P的切线方程与直线垂直，则过P点处的切线方程是_。 20在抛物线上依次取两点，它们的横坐标分别为，假设抛物线上过点P的切线与过这两点的割线平行，则P点的坐标为_。21曲线在点A处的切线的斜率为3，求该曲线在A点处的切线方程。22在抛物线上求一点P，使过点P的切线和直线3*-y+1=0的夹角为。23判断函数在*=0处是否可导。24求经过点2，0且与曲线相切的直线方程。25求曲线y=*cos*在处的切线方程。26函数f(*)=*2+a*+b，g(*)=*2+c*+d. 假设f(2*+1)=4g(*)，且f*=g(*)，f(5)=30，求g(4).27曲线与。直线l与、都相切，求直线l的方程。28设f(*)=(*-1)(*-2)(*-100)，求f(1)。29求曲线在点处的切线方程。30求证方程在区间有且仅有一个实根31 、均为正数 且求证：321求函数在*=1处的导数；2求函数a、b为常数的导数。33证明：如果函数y=f(*)在点处可导，则函数y=f(*)在点处连续。342002年普通高等学校招生全国统一考试新课程卷文史类21函数，设，记曲线在点处的切线为。求的方程；设与轴的交点为，证明：；假设，则。八、参考答案15 CBDCA； 610 BDBAB； 11 B12 13y=2(*-1)或y=2(*+1) 14-6 153*+y+6=0 1617(-,-2)与(0,+ ) 18192*-y-1=0 202，421由导数定义求得，令，则*=1。当*=1时，切点为1，1，所以该曲线在1，1处的切线方程为y-1=3(*-1)即3*-y-2=0；当*=-1时，则切点坐标为-1，-1，所以该曲线在-1，-1处的切线方程为y+1=3(*+1)即3*-y+2=0。22由导数定义得f(*)=2*，设曲线上P点的坐标为，则该点处切线的斜率为，根据夹角公式有解得或，由，得；由，得；则P-1，1或。23，不存在。函数f(*)在*=0处不可导。24可以验证点2，0不在曲线上，故设切点为。由，得所求直线方程为。由点2，0在直线上，得，再由在曲线上，得，联立可解得，。所求直线方程为*+y-2=0。25Y=*cos*+*(cos*)=cos*-*sin*，切点为，切线方程为：即。26解：由(2*+1)2+a(2*+1)+b=4(*2+c*+d) =2*+a =2*+c a=c 又知52+5a+b=30 5a+b=5 由知a=c=2. 依次代入、知b=5，d=g(4)=42+24=2327解：设l与相切于点，与相切于。对，则与相切于点P的切线方程为，即。 对，则与相切于点Q的切线方程为 ，即。 两切线重合，解得或，直线方程为y=0或y=4*-4。28解：令*=1得29解：，则。切线方程为即5*+32y-7=0。30解：在在与轴有且仅有一个交点 方程 在仅有一解31证：由对称性不妨设 1假设 显然成立 2假设 设 时 32分析：根据导数的定义求函数的导数，是求导数的根本方法。解1，。2，。y=2*+a说明 应熟练掌握依据导数的定义求函数的导数的三个步骤。33分析：从和要证明的问题中去寻找转化的方法和策略，要证明f(*)在点处连续，必须证明，由于函数f(*)在点处可导，因此根据函数在点处可导的定义，逐步实现这个转化。：求证：证明：考虑，令，则，等价于*0，于是函数f(*)在点处连续。说明：函数f(*)在点处连续、有极限以及导数存在这三者之间的关系是：导数存在连续有极限。反之则不一定成立，例如y=|*|在点*=0处有极限且连续，但导数不存在。34解：1的导数，由此得切线的方程，2依题意，在切线方程中令，得，当且仅当时取等成立。假设，则，且由，所以。. z.