第13讲 函数与导数之导数及其应用(教师版)
人教版高中数学目录(文科)

人教 A 版高中数学(文)目录表必修 1 第一章会合与函数观点1.1 会合1.2 函数及其表示1.3 函数的基天性质阅读与思虑广告中数据的靠谱性阅读与思虑怎样获得敏感性问题的诚实反响2.2 用样本预计整体阅读与思虑生产过程中的质量控制图2.3 变量间的有关关系阅读与思虑有关关系的强与弱第二章基本初等函数(Ⅰ)2.1 指数函数2.2 对数函数2.3 幂函数第三章概率3.1 随机事件的概率阅读与思虑天气变化的认识过程3.2 古典概型3.3 几何概型第三章函数的应用3.1 函数与方程3.2 函数模型及其应用必修 4 第一章三角函数1.1 随意角和弧度制1.2 随意角的三角函数必修21.3 三角函数的引诱公式第一章空间几何体1.4 三角函数的图象与性质1.1 空间几何体的构造1.2 空间几何体的三视图和直观图1.5 函数 y=Asin(ωx+ψ)1.3 空间几何体的表面积与体积1.6 三角函数模型的简单应用第二章平面向量第二章点、直线、平面之间的地点关2.1 平面向量的实质背景及基本概牵挂2.1 空间点、直线、平面之间的位2.2 平面向量的线性运算置关系2.3 平面向量的基本定理及坐标表2.2 直线、平面平行的判断及其性示质2.4 平面向量的数目积2.3 直线、平面垂直的判断及其性2.5 平面向量应用举例质第三章直线与方程第三章三角恒等变换3.1 直线的倾斜角与斜率3.1 两角和与差的正弦、余弦和正3.2 直线的方程切公式3.3 直线的交点坐标与距离公式3.2 简单的三角恒等变换必修 3 第一章算法初步1.1 算法与程序框图1.2 基本算法语句1.3 算法事例阅读与思虑割圆术必修 5 第一章解三角形1.1 正弦定理和余弦定理1.2 应用举例1.3 实习作业第二章数列第二章统计2.1 随机抽样阅读与思虑一个有名的事例 1 人教 A 版高中数学(文)目录表2.1 数列的观点与简单表示法2.2 等差数列2.3 等差数列的前 n 项和2.4 等比数列2.5 等比数列的前 n 项和第三章不等式3.1 不等关系与不等式3.2 一元二次不等式及其解法3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题3.3.1 二元一次不等式(组)与平面地区3.3.2 简单的线性规划问题3.4 基本不等式第一章统计事例1.1 回归剖析的基本思想及其初步应用1.2 独立性查验的基本思想及其初步应用第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎证明2.2 直接证明与间接证明第三章数系的扩大与复数的引入3.1 数系的扩大和复数的观点3.2 复数代数形式的四则运算第四章框图4.1 流程图4.2 构造图选修 1-1 第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系1.2 充足条件与必需条件1.3 简单的逻辑联络词1.4 全称量词与存在量词第二章圆锥曲线与方程2.1 椭圆2.2 双曲线2.3 抛物线第三章导数及其应用3.1 变化率与导数3.2 导数的计算3.3 导数在研究函数中的应用3.4 生活中的优化问题举例选修4-1 第一讲相像三角形的判断及有关性质第二讲直线与圆的地点关系第三讲圆锥曲线性质的商讨选修 4-4 第一讲坐标系第二讲参数方程选修 1-22。
山东高考数学一轮复习第2章函数导数及其应用第13讲定积分与微积分基本定理理课件

_____f_(x_)_d_x_______叫做被积式.
(2)其定义体现求定积分的四个步骤:
①__分__割____;②__近__似__代__替____;③__取__和____;④__取__极__限____.
(3)定积分的几何意义:
f(x) f(x)≥0
bf(x)dx 的几何意义
a
表示由直线___x_=__a____,___x_=__b____,y=0 及曲 线 y=f(x)所围成的曲边梯形的面积
S△BOC-S1=2-2(x-1x)dx=2-(x22-ln x)21 1
=12+ln 2,故选 D.
角度2 已知曲线围成的图形的面积求参数
例 3 (2019·广州模拟)曲线 y=x2 与直线 y=kx(k>0)所围成的曲边图形的面积 为43,则 k=___2___.
[解析] 由yy= =xkx2, 得xy==00, 或xy= =kk, 2, 则曲线 y=x2 与直线 y=kx(k>0)所围 成的曲边梯形的面积为k(kx-x2)dx=(2kx2-13x3)k0 =k23-13k3=43,即 k3=8,所以 k=2.
考点一 定积分的运算——自主练透
例 1 (1)计算:
①3
(3x2-2x+1)dx=___2_4____;
-1
②0
(cosx+ex)dx=___1_-__e1_π ___;
-π
③若 f(x)= 3+2x-x2,则3f(x)dx 为___π___. 1
x2,x∈[0,1],
4
(2)设 f(x)=1x,x∈1,e]
分的概率等于__1_2___.
[解析] 依题意知点 D 的坐标为(1,4),所以矩形 ABCD 的面积 S =1×4=4,阴影部分的面积 S 阴影=4-2x2dx=4-13x312 =4-73=53,根
导数的概念及运算【题集】-讲义(教师版)

导数的概念及运算【题集】1. 函数的平均变化率A. B. C. D.1.如图,函数在,两点间的平均变化率是( ).【答案】B 【解析】由图可知,,所以,所以函数在,两点间的平均变化率是.故选B .【标注】【知识点】求平均变化率(1)(2)2.求下列函数在区间和上的平均变化率...【答案】(1)(2)在区间和上的平均变化率均为.在区间上的平均变化率,在区间上的平均变化率.【解析】(1)(2)在区间上的平均变化率为,在区间上的平均变化率为.在区间上的平均变化率为,在区间上的平均变化率为.【标注】【知识点】函数的平均变化率、瞬时速度与瞬时变化率【素养】数学运算A.B.C.D.3.在函数的图象上取一点及邻近一点,则等于().【答案】C【解析】,.【标注】【知识点】求平均变化率A. B. C. D.4.函数的图象如图,则函数在下列区间上平均变化率最大的是().【答案】C【解析】函数在区间上的平均变化率为,由函数图象可得,在区间上,,即函数在区间上的平均变化率小于;在区间、、上时,且相同,由图象可知函数在区间上的最大,所以函数在区间上的平均变化率最大.故选:.【标注】【知识点】求平均变化率2. 瞬时变化率与导数(1)(2)5.利用导数的定义求下列函数的导数...【答案】(1)(2)..【解析】(1)(2).从而,当时,,∴.∵∴,∴当时,,∴.【标注】【知识点】导数的定义A.B.C.D.6.若,则( ).【答案】D 【解析】.故选:.【标注】【知识点】导数的定义A. B. C. D.7.设是可导函数,且,则().【答案】C【解析】,故选 C.【标注】【知识点】导数的定义;导数的几何意义的实际应用;函数的极限A. B.C. D.8.若函数在区间内可导,且,则的值为().【答案】C【解析】因为在可导,所以,.【标注】【知识点】导数的定义;函数的平均变化率、瞬时速度与瞬时变化率3. 基本初等函数的导数A.B.C.D.9.下列求导数运算正确的是().【答案】C【解析】根据导数的四则运算以及基本初等函数运算法则,故有选项,故错误.选项,故错误.选项,故正确.选项,故错误.故选.【标注】【素养】数学运算【知识点】利用公式和四则运算法则求导A.B.C.D.10.下列导数运算错误的是( ).【答案】C 【解析】选项:.故选.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导11.如果函数,那么 .【答案】【解析】由题意可知,∴,,∴.故答案为:.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导;计算任意角的三角函数值A. B.C.D.12.已知,则的值为( ).【答案】A 【解析】,【标注】【知识点】复合函数的求导法则4.导数的四则运算13.函数的导数是 .【答案】【解析】,.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导A.B.C.D.14.函数在处的导数等于( ).【答案】A 【解析】∵,∴.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导15.的导数 .【答案】【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导(1)16.求下列函数的导数:.(2)(3)(4)(5)(6)(7)......【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)......【解析】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)....先使用三角公式进行化简.∴.【标注】【素养】数学运算A. B. C. D.17.已知函数的导数为,且满足,则().【答案】C【解析】由函数,∴,∴当时,则有,解得.故选:.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导A. B. C. D.18.已知,则().【答案】B【解析】∵,∴,∴,∴,∴.故选.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导A. B.C. D.19.已知函数的导函数为且满足,则().【答案】B【解析】,.故选.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导A. B. C. D.20.已知函数的导函数为,且满足,则().【答案】B 【解析】,令,即,解得.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导5. 复合函数求导法则(1)(2)(3)(4)(5)(6)21.求下列函数的导数.......【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)......【标注】【知识点】复合函数的求导法则;利用公式和四则运算法则求导(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)22.求下列函数的导数.........(9)(10)..【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)..........【解析】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)略.略.略.略.略.略.略.略.略.略.【标注】【知识点】复合函数的求导法则;利用公式和四则运算法则求导23.已知函数,且,则的值为.【答案】【解析】,.【标注】【知识点】复合函数的求导法则A.B.C. D.24.已知函数,是函数的导函数,则函数的部分图象是( ).【答案】D 【解析】因为,所以,可知为奇函数,故排除,;又因为,,排除选,故选.【标注】【知识点】函数图象的识别问题;根据奇偶性确定图象;利用公式和四则运算法则求导6. 导数的几何意义A. B.C.D.25.曲线在点处的切线的斜率为( ).【答案】B【解析】∵,∴,∴.故选.【标注】【知识点】导数的几何意义A.B.C.D.26.设曲线在点处的切线斜率为,则点的坐标为( ).【答案】B【标注】【知识点】导数的几何意义;导数的几何意义的实际应用(1)(2)(3)27.导数等于切线斜率.如图,直线是曲线在处的切线,则.如图,曲线在点处的切线方程是, .设是偶函数.若曲线在点处的切线的斜率为,则该曲线在点处的切线的斜率为 .【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)(2)(3)直线的斜率为,所以.时,,∵的斜率为,故,∴.由偶函数的图象关于轴对称知,在对称点处的切线也关于轴对称,故所求切线的斜率为.也可由特殊函数得到此题答案.【标注】【知识点】导数的几何意义的实际应用;已知切线方程求参数;导数的几何意义;斜率计算28.若曲线上点处的切线平行于直线,则点的坐标是.【答案】【解析】函数的定义域为,函数的导数为,直线的斜率,∵曲线上点处的切线平行与直线,∴,即,解得,此时,故点的坐标是,故答案为:.【标注】【知识点】求在某点处的切线方程;导数的几何意义29.曲线在点处的切线方程为.【答案】【解析】因为,所以,所以该切线方程为,即.故答案为:.【标注】【知识点】导数的几何意义A.B. C. D.30.曲线在点处的切线方程是().【答案】A【解析】,故,所以曲线在处的切线斜率为,切线方程为,化简整理得,故选.【标注】【知识点】求在某点处的切线方程31.已知函数,求过点的切线方程.【答案】和.【解析】,因为点在曲线上.①若点为切点,则此时切线斜率为,则切线方程为,即;②若点不是切点,则设切点为,有,切线方程满足,(*)整理得,因为点满足方程(*),则是方程的一个根,即,即,所以或(舍,因为切点不为),即,,则此时切线的方程为,即,综上所述,过点的切线方程为和.【标注】【知识点】求过某点的切线方程;求在某点处的切线方程;导数的几何意义A. B.C.或D.或32.过点的切线方程是( ).【答案】C【解析】设切点坐标为,,切线斜率,则,解得或,∴所求切线方程为或.【标注】【知识点】求过某点的切线方程;导数的几何意义(1)(2)33.已知曲线.求曲线在点处的切线方程.求曲线过点的切线方程.【答案】(1)(2)或【解析】方法一:方法二:(1)(2)∵,∴在点处的切线的斜率,∴曲线在点处的切线方程为,即.∵点在曲线上,且,∴在点处的切线的斜率为,∴曲线在点处的切线方程为,即.设曲线与过点的切线相切于点,则切线的斜率为,∴切线方程为,即,∵点在切线上,∴,即,∴,即,∴,解得或,故所求的切线方程为或.【标注】【知识点】求在某点处的切线方程;导数的几何意义;求过某点的切线方程34.若直线是曲线的切线,也是曲线的切线,则.【答案】【解析】方法一:方法二:设直线与曲线和曲线的切点分别为和.由导数的几何意义可得,即,由切点也在各自的曲线上,可得,解得,从而,则.由,得,由,得.设直线与曲线相切于点,则①,②,设直线与曲线相切于点,则③,④,由①得,代入②得,即⑤,由③得,代入④得,即⑥,⑤⑥得,,代入⑤得,故答案为.【标注】【知识点】求过某点的切线方程;导数的几何意义的实际应用;导数的几何意义35.若直线是曲线的切线,也是曲线的切线,则.【答案】【解析】设与曲线的切线,曲线的切点分别为,,∵,曲线,∴,,∴,①切线方程分别为,即为,或,即为,解得,②由①②解得,,可得:,则有,.故答案为:.【标注】【知识点】求过某点的切线方程;导数的几何意义。
专题13 导数的概念及其意义、导数的运算(解析版)

6.(2020年高考数学课标Ⅲ卷理科)若直线l与曲线y= 和x2+y2= 都相切,则l的方程为( )
A.y=2x+1B.y=2x+ C.y= x+1D.y= x+
【答案】D
解析:设直线 在曲线 上的切点为 ,则 ,函数 的导数为 ,则直线 的斜率 ,设直线 的方程为 ,即 ,
【小问2详解】 ,则 在点 处的切线方程为 ,整理得 ,设该切线与 切于点 , ,则 ,则切线方程为 ,整理得 ,则 ,整理得 ,令 ,则 ,令 ,解得 或 ,
令 ,解得 或 ,则 变化时, 的变化情况如下表:
0
1
0
0
0
则 的值域为 ,故 的取值范围为 .
4.(2022·新高考Ⅰ卷T22)已知函数 和 有相同 最小值.
2.函数f(x)的导函数:函数f′(x)= 为f(x)的导函数.
基本题型:
1.设 为可导函数,且满足 ,则 为()
A.1B.
C.2D.
【答案】B
【分析】利用导数的定义进行求解.
【详解】因为 ,所以 ,即
所以 .
2.已知函数 ,且 ,则 的值为()
A. B.2C. D.
【答案】D
【分析】利用导数定义,可求得 ,代入 ,即得解
②当P点不是切点时,设切点为A(x0,y0),由定义可求得切线的斜率为k=3x .
∵点A在曲线上,∴y0=x ,∴ =3x ,∴x -3x +4=0,∴(x0+1)(x0-2)2=0,
解得x0=-1或x0=2(舍去),∴y0=-1,k=3,此时切线方程为y+1=3(x+1),即3x-y+2=0.
故经过点P的曲线的切线有两条,方程为12x-y-16=0或3x-y+2=0.
高中数学新人教B版选修1-1第三章导数及其应用3.2.1常数与幂函数的导数3.2.2导数公式表课件

3.2.1 常数与幂函数的导数 3.2.2 导数公式表
学习目标
XUEXIMUBIAO
1.能根据定义求函数y=C,y=x,y=x2,y=1x 的导数. 2.能利用给出的基本初等函数的导数公式求简单函数的导数.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
自主学习 题型探究 达标检测
解
y′=(5
3
x3)′= (x5 )
3
3 1
x5
3
2
x5
=Hale Waihona Puke 3.55
55 x2
(4)y=2sin 2xcos 2x;
解
∵y=2sin
x 2cos
2x=sin x,∴y′=cos x.
(5)y=log1 x;
2
解 y′=(log1 x )′= 1 1=-xln1 2.
2
xln 2
(6)y=3x.
解 y′=(3x)′=3xln 3.
f′(x)=__xl_n_a__ 1
f′(x)=__x_
2 题型探究
PART TWO
题型一 利用导数公式求函数的导数
例1 求下列函数的导数.
(1)y=x12;
解 y′=(x12)′=12x12-1=12x11.
(2)y=x14; 解 y′=(x-4)′=-4x-4-1=-4x-5=-x45. (3)y=5 x3;
导函数 f′(x)=__0_ f′(x)= nxn-1 (n为自然数) f′(x)=_c_o_s__x_ f′(x)=-__s_i_n_x__
f(x)=ax(a>0,a≠1)
f′(x)=_a_x_ln__a_
f(x)=ex f(x)=logax (a>0,a≠1,x>0)
高考数学导数专题专讲 专题13 导数中对数单身狗指数找基友的应用(含答案)

专题13导数中对数单身狗指数找基友的应用导数在高考中占据了及其重要的地位,导数是研究函数的一个重要的工具,在判断函数的单调性、求函数的极值、最值与解决函数的零点(方程的根)、不等式问题中都用到导数.而这类问题都有一条经验性规则:对数单身狗,指数找基友,指对在一起,常常要分手.考点一对数单身狗【方法总结】在证明或处理含对数函数的不等式时,如f (x )为可导函数,则有(f (x )ln x )′=f ′(x )ln x +f (x )x ,若f (x )为非常数函数,求导式子中含有ln x ,这类问题需要多次求导,烦琐复杂.通常要将对数型的函数“独立分离”出来,这样再对新函数求导时,就不含对数了,只需一次就可以求出它的极值点,从而避免了多次求导.这种相当于让对数函数“孤军奋战”的变形过程,我们形象的称之为“对数单身狗”.1.设f (x )>0,f (x )ln x +g (x )>0⇔ln x +g (x )f (x )>0,则(ln x +g (x )f (x ))′=1x +(g (x )f (x ))′,不含超越函数,求解过程简单.或者f (x )ln x +g (x )>0⇔f (x )(ln x +g (x )f (x ))>0,即将前面部分提出,就留下ln x 这个单身狗,然后研究剩余部分.2.设f (x )≠0,f (x )ln x +g (x )=0⇔ln x +g (x )f (x )=0,则(ln x +g (x )f (x ))′=1x +(g (x )f (x ))′,不含超越函数,求解过程简单.或者f (x )ln x +g (x )=0⇔f (x )(ln x +g (x )f (x ))=0,即将前面部分提出,就留下ln x 这个单身狗,然后研究剩余部分.【例题选讲】[例1](2016·全国Ⅱ)已知函数f (x )=(x +1)ln x -a (x -1).(1)当a =4时,求曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程;(2)若当x ∈(1,+∞)时,f (x )>0,求a 的取值范围.解析(1)f (x )的定义域为(0,+∞).当a =4时,f (x )=(x +1)ln x -4(x -1),f (1)=0,f ′(x )=ln x +1x -3,f ′(1)=-2.故曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程为2x +y -2=0.(2)当x ∈(1,+∞)时,f (x )>0等价于ln x -a (x -1)x +1>0.设g (x )=ln x -a (x -1)x +1,则g ′(x )=1x -2a (x +1)2=x 2+2(1-a )x +1x (x +1)2,g (1)=0.①当a ≤2,x ∈(1,+∞)时,x 2+2(1-a )x +1≥x 2-2x +1>0,故g ′(x )>0,g (x )在(1,+∞)上单调递增,因此g (x )>0;②当a >2时,令g ′(x )=0得x 1=a -1-(a -1)2-1,x 2=a -1+(a -1)2-1.由x 2>1和x 1x 2=1得0<x 1<1,故当x ∈(1,x 2)时,g ′(x )<0,g (x )在(1,x 2)上单调递减,因此g (x )<g (1)=0.综上,a 的取值范围是(-∞,2].[例2]已知函数f (x )=a ln x x +1+bx,曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为x +2y -3=0.(1)求a ,b 的值;(2)证明:当x >0,且x ≠1时,f (x )>ln xx -1.解析(1)f ′(x )-b x 2(x >0).由于直线x +2y -3=0的斜率为-12,且过点(1,1),=1,=-12,1,b =-12.=1,=1.(2)由(1)知f (x )=ln x x +1+1x (x >0),所以f (x )-ln x x -1=x 考虑函数h (x )=2ln x -x 2-1x (x >0),则h ′(x )=2x -2x 2-(x 2-1)x 2=-(x -1)2x 2.所以当x ≠1时,h ′(x )<0.而h (1)=0,故当x ∈(0,1)时,h (x )>0,可得11-x 2h (x )>0;当x ∈(1,+∞)时,h (x )<0,可得11-x 2h (x )>0.从而当x >0,且x ≠1时,f (x )-ln x x -1>0,即f (x )>ln x x -1.【对点精练】1.若不等式x ln x ≥a (x -1))对所x ≥1有都成立,求实数a 的取值范围.1.解析原问题等价于ln x -a (x -1)x≥0对所有x ≥1都成立,令h (x )=ln x -a (x -1)x (x ≥1),则f ′(x )=x -ax 2.(1)当a ≤1时,f ′(x )=x -ax 2≥0恒成立,即f (x )在[1,+∞)上单调递增,因而f (x )≥f (1)=0恒成立;(2)当a >1时,令f ′(x )=0,则x =a ,f (x )在(0,a )上单调递减,在(a ,+∞)上单调递增,f (x )min =f (a )=ln a -a +1,不合题意.综上所述,实数a 的取值范围是(-∞,1].2.(2017·全国Ⅱ)已知函数f (x )=ax 2-ax -x ln x ,且f (x )≥0.(1)求a ;(2)证明:f (x )存在唯一的极大值点x 0,且e -2<f (x 0)<2-2.2.解析(1)f (x )的定义域为(0,+∞).设g (x )=ax -a -ln x ,则f (x )=xg (x ),f (x )≥0等价于g (x )≥0.因为g (1)=0,g (x )≥0,故g ′(1)=0,而g ′(x )=a -1x,g ′(1)=a -1,得a =1.若a =1,则g ′(x )=1-1x .当0<x <1时,g ′(x )<0,g (x )单调递减;当x >1时,g ′(x )>0,g (x )单调递增.所以x =1是g (x )的极小值点,故g (x )≥g (1)=0.综上,a =1.(2)由(1)知f (x )=x 2-x -x ln x ,f ′(x )=2x -2-ln x .设h (x )=2x -2-ln x ,则h ′(x )=2-1x .当x h ′(x )<0;当x h ′(x )>0.所以h (x )h (e -2)>0,,h (1)=0,所以h (x )x 0,在12,+1,且当x ∈(0,x 0)时,h (x )>0;当x ∈(x 0,1)时,h (x )<0;当x ∈(1,+∞)时,h (x )>0.因为f ′(x )=h (x ),所以x =x 0是f (x )的唯一极大值点.由f ′(x 0)=0得ln x 0=2(x 0-1),故f (x 0)=x 0(1-x 0).由x 0∈(0,1)得f (x 0)<14.因为x =x 0是f (x )在(0,1)的最大值点,由e -1∈(0,1),f ′(e -1)≠0得f (x 0)>f (e -1)=e -2,所以e -2<f (x 0)<2-2.3.(2018·全国Ⅲ)已知函数f (x )=(2+x +ax 2)·ln(1+x )-2x .(1)若a =0,证明:当-1<x <0时,f (x )<0;当x >0时,f (x )>0;(2)若x =0是f (x )的极大值点,求a .3.解析(1)当a =0时,f (x )=(2+x )ln(1+x )-2x ,f ′(x )=ln(1+x )-x 1+x.设函数g (x )=ln(1+x )-x 1+x ,则g ′(x )=x(1+x )2.当-1<x <0时,g ′(x )<0;当x >0时,g ′(x )>0,故当x >-1时,g (x )≥g (0)=0,且仅当x =0时,g (x )=0,从而f ′(x )≥0,且仅当x =0时,f ′(x )=0.所以f (x )在(-1,+∞)上单调递增.又f (0)=0,故当-1<x <0时,f (x )<0;当x >0时,f (x )>0.另解当a =0时,f (x )=(2+x )ln(1+x )-2x (x >-1),由于2+x >0.故令g (x )=ln(1+x )-2x2+x ,g ′(x )=11+x -4(2+x )2=x 2(x +1)(x +2),故x ∈(-1,+∞),g ′(0)>0.所以g (x )在(-1,+∞)上单调递增.因为g (0)=0,所以,当-1<x <0时,gx )<0;当x >0时,g (x )>0,故当-1<x <0时,f (x )<0;当x >0时,f (x )>0.(2)①若a ≥0,由(1)知,当x >0时,f (x )≥(2+x )ln(1+x )-2x >0=f (0),这与x =0是f (x )的极大值点矛盾.②若a <0,设函数h (x )=f (x )2+x +ax 2=ln(1+x )-2x 2+x +ax 2.由于当|x |<min2+x +ax 2>0,故h (x )与f (x )符号相同.又h (0)=f (0)=0,故x =0是f (x )的极大值点,当且仅当x =0是h (x )的极大值点.h ′(x )=11+x -2(2+x +ax 2)-2x (1+2ax )(2+x +ax 2)2=x 2(a 2x 2+4ax +6a +1)(x +1)(ax 2+x +2)2.若6a +1>0,则当0<x <-6a +14a,且|x |<minh ′(x )>0,故x =0不是h (x )的极大值点.若6a +1<0,则a 2x 2+4ax +6a +1=0存在根x 1<0,故当x ∈(x 1,0),且|x |<minh ′(x )<0,所以x =0不是h (x )的极大值点.若6a +1=0,则h ′(x )=x 3(x -24)(x +1)(x 2-6x -12)2,则当x ∈(-1,0)时,h ′(x )>0;当x ∈(0,1)时,h ′(x )<0.所以x =0是h (x )的极大值点,从而x =0是f (x )的极大值点.综上,a =-16.考点二指数找基友【方法总结】在证明或处理含指数函数的不等式时,通常要将指数型的函数“结合”起来,即让指数型的函数乘以或除以一个多项式函数,这样再对新函数求导时,只需一次就可以求出它的极值点,从而避免了多次求导.这种相当于让指数函数寻找“合作伙伴”的变形过程,我们形象的称之为“指数找基友”.1.由e x +f (x )>0⇔1+f (x )e x >0,则(1+f (x )e x )′=f ′(x )-f (x )e x是一个多项式函数,变形后可大大简化运算.2.由e x +f (x )=0⇔1+f (x )e x =0,则(1+f (x )e x )′=f ′(x )-f (x )e x 是一个多项式函数,变形后可大大简化运算.【例题选讲】[例3](2018·全国Ⅱ)已知函数f (x )=e x -ax 2.(1)若a =1,证明:当x ≥0时,f (x )≥1;(2)若f (x )在(0,+∞)只有一个零点,求a .解析(1)当a =1时,f (x )≥1等价于(x 2+1)e -x -1≤0.设函数g (x )=(x 2+1)e -x -1,则g ′(x )=-(x 2-2x +1)e -x =-(x -1)2e -x .当x ≠1时,g ′(x )<0,所以g (x )在(0,+∞)上单调递减.而g (0)=0,故当x ≥0时,g (x )≤0,即f (x )≥1.另解当a =1时,f (x )=e x -x 2,则f ′(x )=e x -2x .令g (x )=f ′(x ),则g ′(x )=e x -2.令g ′(x )=0,解得x =ln2.当x ∈(0,ln2)时,g ′(x )<0;当x ∈(ln2,+∞)时,g ′(x )>0.∴当x ≥0时,g (x )≥g (ln2)=2-2ln2>0,∴f (x )在[0,+∞)上单调递增,∴f (x )≥f (0)=1.(2)设函数h (x )=1-ax 2e -x .f (x )在(0,+∞)上只有一个零点等价于h (x )在(0,+∞)上只有一个零点.(ⅰ)当a ≤0时,h (x )>0,h (x )没有零点;(ⅱ)当a >0时,h ′(x )=ax (x -2)e -x .当x ∈(0,2)时,h ′(x )<0;当x ∈(2,+∞)时,h ′(x )>0.所以h (x )在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增.故h (2)=1-4ae 2是h (x )在(0,+∞)上的最小值.①当h (2)>0,即a <e 24时,h (x )在(0,+∞)上没有零点.②当h (2)=0,即a =e 24时,h (x )在(0,+∞)上只有一个零点.③当h (2)<0,即a >e 24时,因为h (0)=1,所以h (x )在(0,2)上有一个零点.由(1)知,当x >0时,e x >x 2,所以h (4a )=1-16a 3e 4a =1-16a 3(e 2a )2>1-16a 3(2a )4=1-1a >0,故h (x )在(2,4a )上有一个零点.因此h (x )在(0,+∞)上有两个零点.综上,当f (x )在(0,+∞)上只有一个零点时,a =e 24.另解(参变分离)若f (x )在(0,+∞)上只有一个零点,即方程e x -ax 2=0在(0,+∞)上只有一个解,由a =e x x 2,令φ(x )=e xx 2,x ∈(0,+∞),φ′(x )=e x (x -2)x 3,令φ′(x )=0,解得x =2.当x ∈(0,2)时,φ′(x )<0;当x ∈(2,+∞)时,φ′(x )>0.∴φ(x )min =φ(2)=e 24.∴a =e 24.[例4](2020·全国Ⅰ)已知函数f (x )=e x +ax 2-x .(1)当a =1时,讨论f (x )的单调性;(2)当x ≥0时,f (x )≥12x 3+1,求a 的取值范围.解析(1)当a =1时,f (x )=e x +x 2-x ,f ′(x )=e x +2x -1,由于f ″(x )=e x +2>0,故f ′(x )单调递增,注意到f ′(0)=0,故当x ∈(-∞,0)时,f ′(x )<0,f (x )单调递减,当x ∈(0,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )单调递增.(2)f (x )≥12x 3+1等价于(12x 3-ax 2+x +1)e -x ≤1.设函数g (x )=(12x 3-ax 2+x +1)e -x (x ≥0),则g ′(x )=-(12x 3-ax 2+x +1-32x 2+2ax -1)e -x=-12x [x 2-(2a +3)x +4a +2]e -x =-12x (x -2a -1)(x -2)e -x .(i )若2a +1≤0,即a ≤-12,则当x ∈(0,2)时,g ′(x )>0.所以g (x )在(0,2)单调递增,而g (0)=1,故当x ∈(0,2)时,g (x )>1,不合题意.(ii )若0<2a +1<2,即-12<a <12,则当x ∈(0,2a +1)∪(2,+∞)时,g'(x )<0;当x ∈(2a +1,2)时,g'(x )>0.所以g (x )在(0,2a +1),(2,+∞)单调递减,在(2a +1,2)单调递增.由于g (0)=1,所以g (x )≤1当且仅当g (2)=(7−4a )e −2≤1,即a ≥7-e 24.所以当7-e 24≤a <12时,g (x )≤1.(iii )若2a +1≥2,即a ≥12,则g (x )≤(12x 3+x +1)e -x .由于0∈[7-e 24,12),故由(ii )可得(12x 3-ax 2+x +1)e -x ≤1.故当时a ≥12,g (x )≤1.综上,a 的取值范围是7-e 24,+另解(参变分离)由f (x )≥12x 3+1,得e x +ax 2-x ≥12x 3+1,其中x ≥0,①当x =0时,不等式为1≥1,显然成立,符合题意;②当x >0时,分离参数a 得a ≥-e x -12x 3-x -1x2,记g (x )=-e x-12x 3-x -1x2,g ′(x )令h (x )=e x -12x 2-x -1(x ≥0),则h ′(x )=e x -x -1,h ″(x )=e x -1≥0,故h ′(x )单调递增,h ′(x )≥h ′(0)=0,故函数h (x )单调递增,h (x )≥h (0)=0,由h (x )≥0可得e x -12x 2-x -1≥0恒成立,故当x ∈(0,2)时,g ′(x )>0,g (x )单调递增;当x ∈(2,+∞)时,g ′(x )<0,g (x )单调递减.因此,g (x )max =g (2)=7-e24,综上可得,实数a 的取值范围是7-e 24,+【对点精练】1.已知函数f (x )=e x -1-x -ax 2,当x ≥0时,f (x )≥0恒成立,求实数a 的取值范围.1.解析解法一由f ′(x )=e x -1-2ax ,又e x ≥x +1,所以f ′(x )=e x -1-2ax ≥x -2ax =(1-2a )x ,所以当1-2a ≥0,即a ≤12时,f ′(x )≥0(x ≥0),而f (0)=0,于是当x ≥0时,f (x )≥0,满足题意;又x ≠0时,e x >x +1,所以可得e -x >1-x ,从而当a >12时,f ′(x )=e x -1-2ax ≤e x -e x ·e -x +2a (e -x -1)=(1-e -x )·(e x -2a ),故当x ∈(0,ln2a )时,f ′(x )<0,而f (0)=0,于是当x ∈(0,ln2a )时,f (x )<0,不合题意.综上所述,实数a ∞,12.解法二因为e x ≥x +1,所以当a ≤0时,e x ≥ax 2+x +1恒成立,故只需讨论a >0的情形.令F (x )=e -x (1+x +ax 2)-1,问题等价于F (x )≤0,由F ′(x )=e -x [-ax 2+(2a -1)x ]=0得x 1=0,x 2=2a -1a.当0<a ≤12时,F (x )在[0,+∞)上单调递减,所以F (x )≤F (0)=0恒成立;当a >12时,因为F (x )在[0,x 2]上单调递增,所以F (x 2)≥F (0)=0恒成立,此时F (x )≤0不恒成立.综上所述,实数a ∞,12.2.已知函数f (x )=e -x +ax (a ∈R ).(1)讨论f (x )的最值;(2)若a =0,求证:f (x )>-12x 2+58.2.解析:(1)依题意,得f ′(x )=-e -x +a .①当a ≤0时,f ′(x )<0,所以f (x )在R 上单调递减,故f (x )不存在最大值和最小值;②当a >0时,由f ′(x )=0得x =-ln a .当x ∈(-∞,-ln a )时,f ′(x )<0,f (x )单调递减;当x ∈(-ln a ,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )单调递增.故当x =-ln a 时,f (x )取得极小值,也是最小值,最小值为f (-ln a )=a -a ln a ,不存在最大值.综上,当a ≤0时,f (x )不存在最大值和最小值;当a >0时,f (x )的最小值为a -a ln a ,不存在最大值.(2)当a =0时,f (x )=e -x ,要证f (x )>-12x 2+58,即证e -x >-12x 2+58,即证(5-4x 2)e x <8.设h (x )=(5-4x 2)e x ,当5-4x 2≤0,即x ≤-52或x ≥52时,h (x )≤0<8;当5-4x 2>0,即-52<x <52时,h ′(x )=(-4x 2-8x +5)e x =-(2x -1)(2x +5)e x ,所以当-52<x <12时,h ′(x )>0,h (x )-52,当12<x <52时,h ′(x )<0,h (x )所以当-52<x <52时,h (x )≤4e<8.综上所述,不等式f (x )>-12x 2+58成立.3.已知函数f (x )=a (x -1),g (x )=(ax -1)·e x ,a ∈R .(1)求证:存在唯一实数a ,使得直线y =f (x )和曲线y =g (x )相切;(2)若不等式f (x )>g (x )有且只有两个整数解,求a 的取值范围.3.解析(1)f ′(x )=a ,g ′(x )=(ax +a -1)e x .设直线y =f (x )和曲线y =g (x )的切点的坐标为(x 0,y 0),则y 0=a (x 0-1)=(ax 0-1)0e x ,得a (x 00e x -x 0+1)=0e x ,①又因为直线y =f (x )和曲线y =g (x )相切,所以a =g ′(x 0)=(ax 0+a -1)0e x ,整理得a (x 00e x +0e x -1)=0e x ,②结合①②得x 00e x -x 0+1=x 00e x +0e x -1,即0e x +x 0-2=0,令h (x )=e x +x -2,则h ′(x )=e x +1>0,所以h (x )在R 上单调递增.又因为h (0)=-1<0,h (1)=e -1>0,所以存在唯一实数x 0,使得0e x +x 0-2=0,且x 0∈(0,1),所以存在唯一实数a ,使①②两式成立,故存在唯一实数a ,使得直线y =f (x )与曲线y =g (x )相切.(2)令f(x)>g(x),即a(x-1)>(ax-1)e x,所以ax e x-ax+a<e x,所以-1,令m(x)=x-x-1e x,则m′(x)=e x+x-2e x,由(1)可得m(x)在(-∞,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,且x0∈(0,1),故当x≤0时,m(x)≥m(0)=1,当x≥1时,m(x)≥m(1)=1,所以当x∈Z时,m(x)≥1恒成立.①当a≤0时,am(x)<1恒成立,此时有无数个整数解,舍去;②当0<a<1时,m(x)<1a,因为1a>1,m(0)=m(1)=1,所以两个整数解分别为0,1(2)≥1a,(-1)≥1a,解得a≥e22e2-1,即a∈e22e2-1,+③当a≥1时,m(x)<1a,因为1a≤1,m(x)在x∈Z时大于或等于1,所以m(x)<1a无整数解,舍去.综上所述,a的取值范围为e22e2-1,+考点三指对在一起,常常要分手【方法总结】设f(x)为可导函数,则有(e x ln x-f(x))′=e x ln x+e xx-f′(x),若f(x)为非常数函数,求导式子中还是含有ex,ln x,针对此类型,可以采用作商的方法,构造e x ln x-f(x)e x=ln x-f(x)e x,从而达到简化证明和求极值、最值的目的,e x ln x腻在一起,常常会分手.【例题选讲】[例5](2014·全国Ⅰ)设函数f(x)=a e x ln x+b e x-1x,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线为y=e(x-1)+2.(1)求a,b;(2)证明:f(x)>1.解析(1)f′(x)=a ex+b e x-1(x-1)x2(x>0),由于直线y=e(x-1)+2的斜率为e,图象过点(1,2),=2,=e,=2,e=e,=1,=2.(2)由(1)知f(x)=e x ln x+2e x-1x(x>0),从而f(x)>1等价于x ln x>x e-x-2e.构造函数g(x)=x ln x,则g′(x)=1+ln x,所以当xg′(x)<0,当xg′(x)>0,故g(x)g(x)在(0,+∞)上的最小值为=-1e.构造函数h (x )=x e -x -2e,则h ′(x )=e -x (1-x ).所以当x ∈(0,1)时,h ′(x )>0;当x ∈(1,+∞)时,h ′(x )<0;故h (x )在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,从而h (x )在(0,+∞)上的最大值为h (1)=-1e .综上,当x >0时,g (x )>h (x ),即f (x )>1.[例6]已知函数f (x )=1x +a ln x ,g (x )=e x x .(1)讨论函数f (x )的单调性;(2)证明:a =1时,f (x )+g (x )x >e .解析(1)f (x )=1x +a ln x ,x ∈(0,+∞).f ′(x )=-1x 2+a x =ax -1x2.当a ≤0时,f ′(x )<0,函数f (x )在x ∈(0,+∞)上单调递减.当a >0时,由f ′(x )<0,得0<x <1a ,由f ′(x )>0,得x >1a ,所以函数f (x )(2)a =1时,要证f (x )+g (x )x >e .即要证1x +e x x -ex 2ln x -e >0⇔e x -e x +1>eln x x ,x ∈(0,+∞).令F (x )=e x -e x +1,F ′(x )=e x -e ,当x ∈(0,1)时,F ′(x )<0,此时函数F (x )单调递减;当x ∈(1,+∞)时,F ′(x )>0,此时函数F (x )单调递增.可得当x =1时,函数F (x )取得最小值F (1)=1.令G (x )=eln xx ,G ′(x )=e(1-ln x )x 2,当0<x <e 时,G ′(x )>0,此时G (x )为增函数,当x >e 时,G ′(x )<0,此时G (x )为减函数,所以x =e 时,函数G (x )取得最大值G (e)=1.x =1与x =e 不同时取得,因此F (x )>G (x ),即e x -e x +1>eln xx ,x ∈(0,+∞).故原不等式成立.【对点精练】1.设函数f (x )=ln x +1x ,求证:当x >1时,不等式f (x )e +1>2e x -1(x +1)(x e x +1).1.解析将不等式f (x )e +1>2e x -1(x +1)(x e x +1)变形为1e +1·(x +1)(ln x +1)x >2e x -1x e x +1,分别构造函数g (x )=(x +1)(ln x +1)x 和函数h (x )=2e x -1x e x +1.对于g ′(x )=x -ln x x 2,令φ(x )=x -ln x ,则φ′(x )=1-1x =x -1x.因为x >1,所以φ′(x )>0,所以φ(x )在(1,+∞)上是增函数,所以φ(x )>φ(1)=1>0,所以g ′(x )>0,所以g (x )在(1,+∞)上是增函数,所以当x >1时,g (x )>g (1)=2,故g (x )e +1>2e +1.对于h ′(x )=2e x -1(1-e x )(x e x +1)2,因为x >1,所以1-e x <0,所以h ′(x )<0,所以h (x )在(1,+∞)上是减函数,所以当x >1时,h (x )<h (1)=2e +1.综上所述,当x >1时,g (x )e +1>h (x ),即f (x )e +1>2e x -1(x +1)(x e x +1).(第1题)(第2题)2.已知f (x )=e x -a ln x -a ,其中常数a>0.(1)当a>e 时,求函数f (x )的极值;(2)求证:e 2x -2-e x -1ln x -x ≥0.2.解析(1)当e a =时,()e eln e x f x x =--,()ee xf x x'=-,()10f '=.()2ee 0xf x x ''=+>,()f x '∴在()0, +∞单调递增.()0, 1x ∴∈时,()()10f x f ''<=,()1, x ∈+∞,()()10f x f ''>=.()f x ∴在()0, 1单调递减,在()1, +∞单调递增.∴()f x 的极小值为()10f =,无极大值.(2)由(1)得e eln e 0e eln e x x x x --≥⇒-≥,所证不等式:221e e ln 0x x x x ----≥2e eln ex x x x -⇔-≥.设()22e ex x x g x x --==,()()222e e 1e x x x g x x x ---'=-=-,令()0g x '>可解得:1x <.()g x ∴在()0, 1单调递增,在()1, +∞单调递减.()()max 1e g x g ∴==.()e eln e x x g x ∴-≥≥,即2e eln e x x x x --≥,221e e ln 0x x x x --∴--≥.3.已知函数f (x )=1x +a ln x ,g (x )=e x x.(1)讨论函数f (x )的单调性;(2)证明:a =1时,f (x )+g (x )x >e .3.解析(1)f (x )=1x +a ln x ,x ∈(0,+∞).f ′(x )=-1x 2+a x =ax -1x2.当a ≤0时,f ′(x )<0,函数f (x )在x ∈(0,+∞)上单调递减.当a >0时,由f ′(x )<0,得0<x <1a ,由f ′(x )>0,得x >1a,所以函数f (x )(2)a =1时,要证f (x )+g (x )x >e .即要证1x +e x x -e x 2ln x -e >0⇔e x -e x +1>eln x x,x ∈(0,+∞).令F (x )=e x -e x +1,F ′(x )=e x -e ,当x ∈(0,1)时,F ′(x )<0,此时函数F (x )单调递减;当x ∈(1,+∞)时,F ′(x )>0,此时函数F (x )单调递增.可得当x =1时,函数F (x )取得最小值F (1)=1.令G (x )=eln x x ,G ′(x )=e(1-ln x )x 2,当0<x <e 时,G ′(x )>0,此时G (x )为增函数,当x >e 时,G ′(x )<0,此时G (x )为减函数,所以x =e 时,函数G (x )取得最大值G (e)=1.x =1与x =e 不同时取得,因此F (x )>G (x ),即e x -e x +1>eln x x ,x ∈(0,+∞).故原不等式成立.。
(江苏专用)2013高考数学总复习 第三篇 导数及其应用《第13讲 导数的概念与运算》课件 理 苏教版

f(x)=sin x
f′(x)= cos x
f(x)=cos x f′(x)=-sin x
f(x)=ax(a>0,a≠1) f′(x)= axln_a
f(x)=ex
f′(x)= ex
f(x)=logax(a>0,a≠1)
f′(x)=
1 xln
a
f(x)=ln x
f′(x)=1 x源自.导数的运算法则∴y′=f′(u)·u′(x)=(u5)′(2x-3)′=5u4·2
=10u4=10(2x-3)4.
(2)设u=3-x,则y= 3-x.
由y=u12与u=3-x复合而成.
y′=f′(u)·u′(x)=(u12)′(3-x)′=12u-12(-1)
=-12u-12=-2
31-x=
3-x 2x-6 .
(3)设y=u2,u=sin v,v=2x+3π, 则yx′=yu′·uv′·vx′=2u·cos v·2 =4sin2x+3π·cos2x+π3=2sin4x+23π. (4)设y=ln u,u=2x+5,则yx′=yu′·ux′ y′=2x+1 5·(2x+5)′=2x+2 5.
(4)∵y=-sin2x-cos2x=12sin x,
∴y′=12sin x′=12(sin x)′=12cos x.
(5)y=1-1
x+1+1
x=11+-
x+1- x1+
xx=1-2 x,
∴y′=1-2 x′=-211--xx2′=1-2 x2.
2.(2011·南通调研)已知函数f(x)=
1 3
x3+x2+(2a-1)x+a2-a+
1,若f′(x)=0在(1,3]上有解,则实数a的取值范围为
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【教案】校级公开课--导数的应用(教案)

《导数的应用》教学设计开课班级:高二(1)开课教师:教学设计背景本节是高中数学人教A版选修2-2第一章“导数在研究函数中的应用”内容基础上,进一步拓展延伸应用的内容。
导数除了在函数的单调性及函数的极值、最值等方面应用外,还可以应用于探究函数的零点或方程的解问题,以及应用于不等式证明问题,既灵活多变,又具有一定的综合能力要求,基于教材和学生知能背景及前期教学状况,相应作此导数的应用教学设计,以帮助学生进一步树立联系的观点利用导数处理问题的意识.学情分析学生前期已经学习导数在研究函数中的应用等内容,体会了导数的思想,初步感受了导数应用价值,初步具备了利用导数处理问题的意识和能力。
教学目标通过变式教学过程,用联系的观点,进一步探究导数在方程实根(或函数零点)问题、不等式问题、函数的极值或最值问题中的应用,培养运用函数与方程、化归与转化、数形结合及分类讨论等数学思想方法解决问题的能力。
培养学生综合思考问题的能力,以及克服困难解决问题的信心与毅力。
教学重点、难点重点应用导数导数在方程实根(或函数零点)问题、不等式问题、函数的极值或最值问题中的应用难点利用联系的观点,运用函数与方程、化归与转化、数形结合及分类讨论等数学思想解决问题教法变式教学、学生探究、引导讲授教学用具:多媒体教学过程一、复习回顾知识点一:导数的几何意义函数y=f (x) 在点x0导数的几何意义,就是曲线y=f (x) 在点P(x, f(x))处的切线的斜率,曲线y=f (x) 在P (x0, f (x))处的切线方程为y-y=f′(x) (x-x)知识点二:函数的单调性当函数y=f(x)在某个区间(),a b 内可导如果'()0f x >,则函数y=f(x)在这个区间上为增函数;如果'()0f x <,则函数y=f(x)在这个区间上为减函数.知识点三:函数的极值对于可导函数f(x)判断其极值的方法为如果在0x 附近的左侧'()0f x >,右侧'()0f x <,那么,0()f x 是极大值;如果在0x 附近的左侧'()0f x <,右侧'()0f x >,那么,0()f x 是极小值.知识点四:函数的最值闭区间[a ,b]上连续函数f(x)必有最大值与最小值,其求法为:○1求函数f(x)在(a ,b)内的极值;○2将f(x)的各极值与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。
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第13讲 函数与导数之导数及其应用一. 基础知识回顾1.函数的平均变化率:一般地,已知函数y =f (x ),x 0,x 1是其定义域内不同的两点,记Δx=x 1-x 0,Δy =y 1-y 0=f (x 1)-f (x 0)=f (x 0+Δx )-f (x 0),则当Δx ≠0时,商00()()f x x f x x+-△△=Δy Δx称作函数y =f (x )在区间[x 0,x 0+Δx ](或[x 0+Δx ,x 0])的平均变化率. 2.函数y =f (x )在x =x 0处的导数:(1)定义:函数y =f (x)在点x 0处的瞬时变化率0limx y x →△△△通常称为f (x )在x =x 0处的导数,并记作f ′(x 0),即00'()lim x y f x x→=△△△. (2)几何意义:函数f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是过曲线y =f (x )上点(x 0,f (x 0))的切线的斜率.导函数y =f ′(x )的值域即为切线斜率的取值范围.3.函数f (x )的导函数:如果函数y =f (x )在开区间(a ,b )内每一点都是可导的,就说f (x )在开区间(a ,b )内可导,其导数也是开区间(a ,b )内的函数,又称作f (x )的导函数,记作y ′或f ′(x).4.基本初等函数的导数公式表(右表) 5.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.导数和函数单调性的关系:(1)若f ′(x )>0在(a ,b )上恒成立,则f (x )在(a ,b )上是增函数,f ′(x )>0的解集与定义域的交集的对应区间为增区间;(2)若f ′(x )<0在(a ,b )上恒成立,则f (x )在(a ,b )上是减函数,f ′(x )<0的解集与定义域的交集的对应区间为减区间(3)若在(a ,b )上,f ′(x )≥0,且f ′(x )在(a ,b )的任何子区间内都不恒等于零⇔f (x )在(a ,b )上为增函数,若在(a ,b )上,f ′(x )≤0,且f ′(x )在(a ,b )的任何子区间内都不恒等于零⇔f (x )在(a ,b )上为减函数.6.函数的极值:(1)判断f (x 0)是极值的方法:一般地,当函数f (x )在点x 0处连续时,①如果在x 0附近的左侧f ′(x )>0,右侧f ′(x )<0,那么f (x 0)是极大值;②如果在x 0附近的左侧f ′(x )<0,右侧f ′(x )>0,那么f (x 0)是极小值.(2)求可导函数极值的步骤①求f ′(x );②求方程f ′(x )=0的根;③检查f ′(x )在方程f ′(x )=0的根左右值的符号.如果左正右负,那么f (x )在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f (x )在这个根处取得极小值.7.函数的最值:(1)函数f (x )在[a ,b ]上必有最值的条件如果函数y =f (x )的图象在区间[a ,b ]上连续,那么它必有最大值和最小值.(2)求函数y =f (x )在[a ,b ]上的最大值与最小值的步骤:①求函数y =f (x )在(a ,b )内的极值;②将函数y =f (x )的各极值与端点值比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.二.典例精析探究点一:导数的运算例1:求下列函数的导数:(1)y =(1-x )⎝⎛⎭⎫1+1x ; (2)y =ln x x ;(3)y =x e x ; (4)y =tan x . 解:(1)∵y =(1-x )⎝⎛⎭⎫1+1x =1x-x =1122x x --,∴y ′=1122()'()'x x --=31221122x x ----.(2)y ′=⎝⎛⎭⎫ln x x ′=(ln x )′x -x ′ln x x 2=221ln 1ln x x x x x x--=. (3)y ′=x ′e x +x (e x )′=e x +x e x =e x (x +1).(4)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. 变式迁移1:求下列函数的导数:(1)y =x 2sin x ; (2)y =3x e x -2x +e ; (3)y =ln x x 2+1. 解:(1)y ′=(x 2)′sin x +x 2(sin x )′=2x sin x +x 2cos x .(2)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.(3)y ′=(ln x )′(x 2+1)-ln x (x 2+1)′(x +1)=1x (x 2+1)-ln x ·2x (x +1)=x 2+1-2x 2ln x x (x +1). 探究点二:导数的几何意义例2:已知曲线y =13x 3+43.(1)求曲线在点P (2,4)处的切线方程; (2)求曲线过点P (2,4)的切线方程; (3)求满足斜率为1的曲线的切线方程.解:(1)∵y ′=x 2,∴在点P (2,4)处的切线的斜率k =y ′|x =2=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.(2)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k =y ′|x =x 0=x 20.∴切线方程为y -⎝⎛⎭⎫13x 30+43=x 20(x -x 0),即y =x 20x -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,故所求切线方程为4x -y -4=0或x -y +2=0.(3)设切点为(x 0,y 0),则切线的斜率为k =x 20=1,解得x 0=±1,故切点为⎝⎛⎭⎫1,53,(-1,1).故所求切线方程为y -53=x -1和y -1=x +1, 即3x -3y +2=0和x -y +2=0.变式迁移2:求曲线f (x )=x 3-3x 2+2x 过原点的切线方程.解:f ′(x )=3x 2-6x +2.设切线的斜率为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(x 0,y 0),则有y 0=x 30-3x 20+2x 0,k =f ′(x 0)=3x 20-6x 0+2,①又k =y 0x 0=x 20-3x 0+2,②由①②得x 0=32,k =-14.∴所求曲线的切线方程为y =-14x .综上,曲线f (x )=x 3-3x 2+2x 过原点的切线方程为y =2x 或y =-14x . 探究点三:函数的单调性例3:已知a ∈R ,函数f (x )=(-x 2+ax )e x (x ∈R ,e 为自然对数的底数).(1)当a =2时,求函数f (x )的单调递增区间;(2)若函数f (x )在(-1,1)上单调递增,求a 的取值范围;解:(1)当a =2时,f (x )=(-x 2+2x )e x ,∴f ′(x )=(-2x +2)e x +(-x 2+2x )e x =(-x 2+2)e x .令f ′(x )>0,即(-x 2+2)e x >0,∵e x >0,∴-x 2+2>0,解得-2<x < 2.∴函数f (x )的单调递增区间是(-2,2).(2)∵函数f (x )在(-1,1)上单调递增,∴f ′(x )≥0对x ∈(-1,1)都成立.∵f ′(x )=[-x 2+(a -2)x +a ]e x ∴[-x 2+(a -2)x +a ]e x ≥0对x ∈(-1,1)都成立.∵e x >0,∴-x 2+(a -2)x +a ≥0对x ∈(-1,1)都成立,即x 2-(a -2)x -a ≤0对x ∈(-1,1)恒成立.设h (x )=x 2-(a -2)x -a 只须满足⎩⎪⎨⎪⎧h (-1)≤0h (1)≤0,解得a ≥32. 变式迁移3: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是-3,求a ,b 的值;(2)若函数f (x )在区间(-1,1)上不单调,求a 的取值范围.解:(1)由题意得f ′(x )=3x 2+2(1-a )x -a (a +2),又⎩⎪⎨⎪⎧f (0)=b =0f ′(0)=-a (a +2)=-3,解得b =0,a =-3或a =1.(2)由f ′(x )=0,得x 1=a ,x 2=-a +23.又f (x )在(-1,1)上不单调,即⎩⎪⎨⎪⎧ -1<a <1,a ≠-a +23或⎩⎨⎧ -1<-a +23<1,a ≠-a +23.解得⎩⎪⎨⎪⎧ -1<a <1,a ≠-12,或⎩⎪⎨⎪⎧-5<a <1,a ≠-12.所以a 的取值范围为(-5,-12)∪(-12,1). 探究点四:函数的极值例4:若函数f (x )=ax 3-bx +4,当x =2时,函数f (x )有极值-43. (1)求函数f (x )的解析式;(2)若关于x 的方程f (x )=k 有三个零点,求实数k 的取值范围.解:(1)由题意可知f ′(x )=3ax 2-b .于是⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(2)=12a -b =0f (2)=8a -2b +4=-43,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =13,b =4故所求的函数解析式为f (x )=13x 3-4x +4.(2)由(1)可知f ′(x )=x 2-4=(x -2)(x +2). 令f 因此,当x =-2时,f (x )有极大值283,当x =2时,f (x )有极小值-43,所以函数的大致图象如图(略),故实数k 的取值范围为(-43,283). 变式迁移4:设x =1与x =2是函数f (x )=a ln x +bx 2+x 的两个极值点.(1)试确定常数a 和b 的值; (2)试判断x =1,x =2是函数f (x )的极大值点还是极小值点,并说明理由.解:(1)f ′(x )=a x +2bx +1,∴⎩⎪⎨⎪⎧f ′(1)=a +2b +1=0f ′(2)=a 2+4b +1=0.解得a =-23,b =-16. (2)f ′(x )=-2+(-x )+1=-(x -1)(x -2).函数定义域为(0,+∞),列表探究点五:求闭区间上函数的最值例5:已知函数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 =23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. 解:(1)由f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,得f ′(x )=3x 2+2ax +b ,当x =1时,切线l 的斜率为3,可得2a +b =0;①当x =23时,y =f (x )有极值,则f ′⎝⎛⎭⎫23=0,可得4a +3b +4=0.②由①②解得a =2,b =-4,又切点的横坐标为x =1,∴f (1)=4.∴1+a +b +c =4.∴c =5.(2)由(1),得f (x )=x 3+2x 2-4x +5,∴f ′(x )=3x 2+4x -4.令f ′(x )=0,得x =-2或x =23,∴f ′(x )<0的解集为⎝⎛⎭⎫-2,23,即为f (x )的减区间.[-3,-2)、⎝⎛⎦⎤23,1是函数的增区间.又f (-3)=8,f (-2)=13,f ⎝⎛⎭⎫23=9527,f (1)=4,∴y =f (x )在[-3,1]上的最大值为13,最小值为9527. :变式迁移5:已知函数f (x )=ax 3+x 2+bx (其中常数a ,b ∈R ),g (x )=f (x )+f ′(x )是奇函数.(1)求f (x )的表达式; (2)讨论g (x )的单调性,并求g (x )在区间[1,2]上的最大值和最小值.解:(1)由题意得f ′(x )=3ax 2+2x +b .因此g (x )=f (x )+f ′(x )=ax 3+(3a +1)x 2+(b +2)x +b .因为函数g (x )是奇函数,所以g (-x )=-g (x ),即对任意实数x ,有a (-x )3+(3a +1)(-x )2+(b +2)(-x )+b =-[ax 3+(3a +1)x 2+(b +2)x +b ],从而3a +1=0,b =0,解得a =-13,b =0,因此f (x )的表达式为f (x )=-13x 3+x 2.(2)由(1)知g (x )=-13x 3+2x ,所以g ′(x )=-x 2+2,令g ′(x )=0,解得x 1=-2,x 2=2,则当x <-2或x >2时,g ′(x )<0,从而g (x )在区间(-∞,-2),(2,+∞)上是减函数;当-2<x <2时,g ′(x )>0,从而g (x )在区间(-2,2)上是增函数.由前面讨论知,g (x )在区间[1,2]上的最大值与最小值只能在x =1,2,2时取得,而g (1)=53,g (2)=423,g (2)=43.因此g (x )在区间[1,2]上的最大值为g (2)=423,最小值为g (2)=43. 三.方法规律总结1.准确理解曲线的切线,需注意的两个方面:(1)直线与曲线公共点的个数不是切线的本质特征,若直线与曲线只有一个公共点,则直线不一定是曲线的切线,同样,若直线是曲线的切线,则直线也可能与曲线有两个或两个以上的公共点.(2)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.2.曲线的切线的求法:若已知曲线过点P (x 0,y 0),求曲线过点P 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.(1)点P (x 0,y 0)是切点的切线方程为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))的切线方程为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.3.求可导函数单调区间的一般步骤和方法:(1)确定函数f (x )的定义域;(2)求f ′(x ),令f ′(x )=0,求出它在定义域内的一切实根;(3)把函数f (x )的间断点(即f (x )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f (x )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f (x )在每个相应小开区间内的增减性.4.可导函数极值存在的条件:(1)可导函数的极值点x 0一定满足f ′(x 0)=0,但当f ′(x 1)=0时,x 1不一定是极值点.如f (x )=x 3,f ′(0)=0,但x =0不是极值点.(2)可导函数y =f (x )在点x 0处取得极值的充要条件是f ′(x 0)=0,且在x 0左侧与右侧f ′(x )的符号不同.5.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近的函数值得出来的.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,最值只要不在端点必定是极值. 6.求函数的最值以导数为工具,先找到极值点,再求极值和区间端点函数值,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.四.课后作业设计1.在曲线y =x 2+1的图象上取一点(1,2)及附近一点(1+Δx ,2+Δy ),则Δy Δx为 ( C ) A .Δx +1Δx +2 B .Δx -1Δx -2 C .Δx +2 D .2+Δx -1Δx2.若曲线y =x -12在点(a ,a -12)处的切线与两个坐标轴围成的三角形的面积为18,则a =( A )A .64B .32C .16D .83.若函数f (x )=e x +a e -x 的导函数是奇函数,并且曲线y =f (x )的一条切线的斜率是32,则切点的横坐标是 ( D )A .-ln 22B .-ln 2 C.ln 22D .ln 2 4.已知函数f (x )=2ln(3x )+8x ,则0lim →∆x f (1-2Δx )-f (1)Δx 的值为 ( C ) A .10 B .-10 C .-20 D .205.如图是函数f (x )=x 2+ax +b 的部分图象,则函数g (x )=ln x +f ′(x )的零点所在的区间是 ( C )A.⎝⎛⎭⎫14,12 B .(1,2) C.⎝⎛⎭⎫12,1 D .(2,3) 6.若曲线y =x 4的一条切线l 与直线x +4y -8=0垂直,则l 的方程为 (A )A .4x -y -3=0B .x +4y -5=0C .4x -y +3=0D .x +4y +3=07.设f (x ),g (x )是R 上的可导函数,f ′(x )、g ′(x )分别为f (x )、g (x )的导函数,且f ′(x )·g (x )+f (x )g ′(x )<0,则当a <x <b 时,有 ( C )A .f (x )g (b )>f (b )g (x )B .f (x )g (a )>f (a )g (x )C .f (x )g (x )>f (b )g (b )D .f (x )g (x )>f (a )g (a )8.函数f (x )的定义域为开区间(a ,b ),导函数f ′(x )在(a ,b )内的图象如图所示,则函数f (x )在开区间(a ,b )内有极小值点 ( A )A .1个B .2个C .3个D .4个9.若函数y =a (x 3-x )在区间⎝⎛⎭⎫-33,33上为减函数,则a 的取值范围是 ( A )A .a >0B .-1<a <0C .a >1D .0<a <110.已知函数f (x )=12x 4-2x 3+3m ,x ∈R ,若f (x )+9≥0恒成立,则实数m 的取值范围是( A ) A .m ≥32 B .m >32 C .m ≤32 D .m <3211.已知点P 在曲线y =4e x +1上,α为曲线在点P 处的切线的倾斜角,则α的取值范围是 ( D ) A.⎣⎡⎭⎫0,π4 B.⎣⎡⎭⎫π4,π2 C.⎝⎛⎦⎤π2,3π4 D.⎣⎡⎭⎫3π4,π 12.在下列四个函数中,满足性质:“对于区间(1,2)上的任意x 1,x 2 (x 1≠x 2),|f (x 2)-f (x 1)|<|x 2-x 1|恒成立”的只有 ( A )A .f (x )=1xB .f (x )=|x |C .f (x )=2xD .f (x )=x 2 13.已知函数f (x )的导函数f ′(x )的图象如右图所示,给出以下结论:①函数f (x )在(-2,-1)和(1,2)上是单调递增函数;②函数f (x )在(-2,0)上是单调递增函数,在(0,2)上是单调递减函数;③函数f (x )在x =-1处取得极大值,在x =1处取得极小值;④函数f (x )在x =0处取得极大值f (0).则正确命题的序号是②④.(填上所有正确命题的序号).14.已知函数f (x )=x 3+mx 2+(m +6)x +1既存在极大值又存在极小值,则实数m 的取值范围为(-∞,-3)∪(6,+∞).15.已知函数f (x )=f ′(π4)cos x +sin x ,则f (π4)=1. 16.若点P 是曲线f (x )=x 2-ln x 上任意一点,则点P 到直线y =x -2的最小距离为2.17.设点P 是曲线y =x 33-x 2-3x -3上的一个动点,则以P 为切点的切线中,斜率取得最小值时的切线方程是12x +3y +8=018.已知函数f (x )=12x 2-a ln x (a ∈R ).(1)若函数f (x )的图象在x =2处的切线方程为y =x +b ,求a ,b 的值;(2)若函数f (x )在(1,+∞)上为增函数,求a 的取值范围.解:(1)因为f ′(x )=x -a x (x >0)又f(x )在x =2处的切线方程为y =x +b ,所以⎩⎪⎨⎪⎧ 2-a ln 2=2+b ,2-a 2=1,解得a =2,b =-2ln 2.(2)若函数f (x)在(1,+≦)上为增函数,则f ′(x )=x -a x ≥0在(1,+≦)上恒成立,即a ≤x 2在(1,+≦)上恒成立.所以有a ≤1.19.已知a 为实数,且函数f (x )=(x 2-4)(x -a ).(1)求导函数f ′(x );(2)若f ′(-1)=0,求函数f (x )在[-2,2]上的最大值、最小值. 解:(1)由f (x )=x 3-ax 2-4x +4a ,得f ′(x )=3x 2-2ax -4.(2)因为f ′(-1)=0,所以a =12,所以f (x )=x 3-12x 2-4x +2,f ′(x )=3x 2-x -4.又f ′(x )=0,所以x =43或x =-1.又f ⎝⎛⎭⎫43=-5027,f (-1)=92,f (-2)=0,f (2)=0,所以f (x )在[-2,2]上的最大值、最小值分别为92、-5027. 20.已知函数f (x )=x 3+mx 2+nx -2的图象过点(-1,-6),且函数g (x )=f ′(x )+6x 的图象关于y 轴对称.(1)求m ,n 的值及函数y =f (x )的单调区间;(2)若a >0,求函数y =f (x )在区间(a -1,a +1)内的极值.解:(1)由函数f (x )图象过点(-1,-6),得m -n =- 3. ①由f (x )=x 3+mx 2+nx -2,得f ′(x )=3x 2+2mx +n ,则g (x )=f ′(x )+6x =3x 2+(2m +6)x +n .而g (x )的图象关于y 轴对称,所以-2m +62×3=0.所以m =-3,代入①,得n =0.于是f ′(x )=3x 2-6x =3x (x -2).由f ′(x )>0,得x >2或x <0,故f (x )的单调递增区间是(-∞,0)∪(2,+∞);由f ′(x )<0,得0<x <2, 故f (x )的单调递减区间是(0,2).(2)由(1)得f ′(x )=3x (x -2),令f (x )在(a -1,a +1)内无极值;当1<a <3时,f (x )在(a -1,a +1)内有极小值f (2)=-6,无极大值;当a ≥3时,f (x )在(a -1,a +1)内无极值综上得:当0<a <1时,f (x )有极大值-2,无极小值;当1<a <3时,f (x )有极小值-6,无极大值;当a =1或a ≥3时,f (x )无极值21.已知函数f (x )=12(1+x )2-ln(1+x ).(1)求f (x )的单调区间;(2)若x ∈[1e-1,e -1]时,f (x )<m 恒成立,求m 的取值范围.解:(1)∵f (x )=12(1+x )2-ln(1+x ),∴f ′(x )=(1+x )-11+x =x (2+x )1+x(x >-1).∴f (x )在(0,+∞)上单调递增,在(-1,0)又∵f (1e -1)=12e 2+1,f (e -1)=12e 2-1>12e 2+1,又f (x )<m 在x ∈[1e-1,e -1]上恒成立,∴m >12e 2-1.。