专题2.22 求导函数及函数在某一点处导数(解析版)
导数知识点总结及例题讲解

高二数学复习讲义—导数及其应用知识归纳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 ∆y叫做函数 y=f (x )在 x 0∆x到 x 0 + ∆x 之 间 的 平 均 变 化 率 , 即 ∆y = f (x 0 + ∆x ) - f (x 0 ) 。
如果当 ∆x → 0 时, x ∆x ∆y 有极限,我们就说函数 y=f(x)在点 x 处 ∆x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’| x =x 0 。
即 f (x)= lim ∆y = lim f (x 0 + ∆x ) - f (x 0 ) 。
0∆x →0 ∆x ∆x →0 ∆x 说明:(1)函数 f (x )在点 x 0 处可导,是指 ∆x → 0 时,∆∆y x 有极限。
如果 ∆∆yx 不存在极限,就说函数在点 x 0 处不可导,或说无导数。
(2)∆x 是自变量 x 在 x 0 处的改变量,∆x ≠ 04.两个函数的和、差、积的求导法则法则 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: ( u ± v )' = u ' ± v '. 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 )' = u ' v + uv ' . 若 C 为常数, (Cu )' = C 'u + Cu ' = 0 + Cu ' = 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⎛ u ⎫ u ' v - uv ' 积再除以分母的平方:⎪ ‘ =v 2 ⎝ v ⎭(v ≠ 0)。
函数导数的知识点总结

函数导数的知识点总结导数是微积分中一个非常重要的概念,它可以帮助我们研究函数的变化情况,求解最值,以及解决很多实际问题。
在这篇总结中,我们将从导数的定义、性质、求导法则以及应用等方面来详细讨论函数导数的相关知识点。
1. 导数的定义函数的导数可以理解为函数在某一点处的变化率,也可以看作函数在某一点处的斜率。
如果函数y=f(x)在某一点x处可导,则该函数在该点的导数可以表示为:f'(x) = lim(h->0) (f(x+h) - f(x))/h其中f'(x)表示函数f(x)在点x处的导数,h表示自变量x的增量。
这个定义可以帮助我们理解导数的几何意义,即斜率的概念。
2. 导数的性质导数具有一些重要的性质,这些性质为我们进行导数计算提供了便利,也可以帮助我们更好地理解导数的意义。
(1)可导性与连续性:函数可导必然连续,但是连续函数不一定可导。
(2)导数与函数的关系:导数可以帮助我们研究函数的变化情况、求解函数的最值,并且导数还可以帮助我们判断函数的增减性以及函数的凸凹性。
(3)导数的性质:导数具有线性性、乘积规则、商规则等性质,这些性质为我们进行导数计算提供了便利。
3. 求导法则求导法则是求解导数的基本方法,掌握了这些法则可以帮助我们更高效地进行导数计算。
常见的求导法则包括:(1)常数法则:即常数的导数为0。
(2)幂函数法则:求解幂函数的导数。
(3)指数函数法则:求解指数函数的导数。
(4)对数函数法则:求解对数函数的导数。
(5)三角函数法则:求解三角函数的导数。
(6)复合函数法则:求解复合函数的导数。
(7)隐函数法则:求解隐函数的导数。
(8)参数方程法则:求解参数方程的导数。
4. 应用函数导数在实际问题中有着广泛的应用,包括但不限于:(1)求极值:导数可以帮助我们求解函数的最值,得到函数的极小值和极大值。
(2)判断函数的凸凹性:通过函数的二阶导数,可以帮助我们判断函数在某一区间上的凸凹性。
导数在函数中的应用知识点讲解+例题讲解(含解析)

导数在函数中的应用一、知识梳理1.函数的单调性与导数的关系函数y=f(x)在某个区间内可导,则:(1)若f′(x)>0,则f(x)在这个区间内单调递增;(2)若f′(x)<0,则f(x)在这个区间内单调递减;(3)若f′(x)=0,则f(x)在这个区间内是常数函数.2.函数的极值与导数形如山峰形如山谷3.函数的最值与导数(1)函数f(x)在[a,b]上有最值的条件如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.(2)求y=f(x)在[a,b]上的最大(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二、例题精讲 + 随堂练习1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)(1)若函数f (x )在(a ,b )内单调递增,那么一定有f ′(x )>0.( )(2)如果函数f (x )在某个区间内恒有f ′(x )=0,则f (x )在此区间内没有单调性.( ) (3)函数的极大值一定大于其极小值.( )(4)对可导函数f (x ),f ′(x 0)=0是x 0为极值点的充要条件.( )(5)函数的最大值不一定是极大值,函数的最小值也不一定是极小值.( ) 解析 (1)f (x )在(a ,b )内单调递增,则有f ′(x )≥0. (3)函数的极大值也可能小于极小值.(4)x 0为f (x )的极值点的充要条件是f ′(x 0)=0,且x 0两侧导函数异号. 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√2.如图是f (x )的导函数f ′(x )的图象,则f (x )的极小值点的个数为( )A.1B.2C.3D.4解析 由题意知在x =-1处f ′(-1)=0,且其两侧导数符号为左负右正. 答案 A3.函数f (x )=2x -x ln x 的极值是( ) A.1eB.2eC.eD.e 2解析 因为f ′(x )=2-(ln x +1)=1-ln x ,令f ′(x )=0,所以x =e ,当f ′(x )>0时,解得0<x <e ;当f ′(x )<0时,解得x >e ,所以x =e 时,f (x )取到极大值,f (x )极大值=f (e)=e. 答案 C4.(2019·青岛月考)函数f (x )=cos x -x 在(0,π)上的单调性是( ) A.先增后减 B.先减后增 C.单调递增D.单调递减解析易知f′(x)=-sin x-1,x∈(0,π),则f′(x)<0,所以f(x)=cos x-x在(0,π)上递减.答案D5.(2017·浙江卷)函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象如图所示,则函数y=f(x)的图象可能是()解析设导函数y=f′(x)与x轴交点的横坐标从左往右依次为x1,x2,x3,由导函数y=f′(x)的图象易得当x∈(-∞,x1)∪(x2,x3)时,f′(x)<0;当x∈(x1,x2)∪(x3,+∞)时,f′(x)>0(其中x1<0<x2<x3),所以函数f(x)在(-∞,x1),(x2,x3)上单调递减,在(x1,x2),(x3,+∞)上单调递增,观察各选项,只有D选项符合.答案D6.(2019·豫南九校考评)若函数f(x)=x(x-c)2在x=2处有极小值,则常数c的值为()A.4B.2或6C.2D.6解析函数f(x)=x(x-c)2的导数为f′(x)=3x2-4cx+c2,由题意知,在x=2处的导数值为12-8c+c2=0,解得c=2或6,又函数f(x)=x(x-c)2在x=2处有极小值,故导数在x=2处左侧为负,右侧为正,而当e=6时,f(x)=x(x-6)2在x=2处有极大值,故c=2.答案C考点一 求函数的单调区间【例1】 已知函数f (x )=ax 3+x 2(a ∈R )在x =-43处取得极值. (1)确定a 的值;(2)若g (x )=f (x )e x ,求函数g (x )的单调减区间. 解 (1)对f (x )求导得f ′(x )=3ax 2+2x ,因为f (x )在x =-43处取得极值,所以f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫-43=0,即3a ·⎝ ⎛⎭⎪⎫-432+2·⎝ ⎛⎭⎪⎫-43=16a 3-83=0,解得a =12.(2)由(1)得g (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 3+x 2e x ,故g ′(x )=12x (x +1)(x +4)e x . 令g ′(x )<0,即x (x +1)(x +4)<0, 解得-1<x <0或x <-4,所以g (x )的单调减区间为(-1,0),(-∞,-4). 规律方法 1.求函数单调区间的步骤:(1)确定函数f (x )的定义域;(2)求f ′(x );(3)在定义域内解不等式f ′(x )>0,得单调递增区间;(4)在定义域内解不等式f ′(x )<0,得单调递减区间. 2.若所求函数的单调区间不止一个时,用“,”与“和”连接.【训练1】 (1)已知函数f (x )=x ln x ,则f (x )( ) A.在(0,+∞)上递增 B.在(0,+∞)上递减 C.在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e 上递增 D.在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e 上递减 (2)已知定义在区间(-π,π)上的函数f (x )=x sin x +cos x ,则f (x )的单调递增区间为________.解析 (1)因为函数f (x )=x ln x ,定义域为(0,+∞),所以f ′(x )=ln x +1(x >0),当f ′(x )>0时,解得x >1e ,即函数的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ,+∞;当f ′(x )<0时,解得0<x <1e ,即函数的单调递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e .(2)f ′(x )=sin x +x cos x -sin x =x cos x .令f ′(x )=x cos x >0,则其在区间(-π,π)上的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-π,-π2和⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,即f (x )的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫-π,-π2,⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2.答案 (1)D (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫-π,-π2,⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2考点二 讨论函数的单调性【例2】 (2017·全国Ⅰ卷改编)已知函数f (x )=e x (e x -a )-a 2x ,其中参数a ≤0. (1)讨论f (x )的单调性; (2)若f (x )≥0,求a 的取值范围.解 (1)函数f (x )的定义域为(-∞,+∞),且a ≤0. f ′(x )=2e 2x -a e x -a 2=(2e x +a )(e x -a ).①若a =0,则f (x )=e 2x ,在(-∞,+∞)上单调递增. ②若a <0,则由f ′(x )=0,得x =ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2.当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2时,f ′(x )<0;当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2,+∞时,f ′(x )>0.故f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2上单调递减,在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2,+∞上单调递增.(2)①当a =0时,f (x )=e 2x ≥0恒成立.②若a <0,则由(1)得,当x =ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2时,f (x )取得最小值,最小值为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2=a 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤34-ln ⎝⎛⎭⎪⎫-a 2, 故当且仅当a 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤34-ln ⎝⎛⎭⎪⎫-a 2≥0, 即0>a ≥-2e 34时,f (x )≥0.综上,a 的取值范围是[-2e 34,0].【训练2】 已知f (x )=x 22-a ln x ,a ∈R ,求f (x )的单调区间.解 因为f (x )=x 22-a ln x ,x ∈(0,+∞),所以f ′(x )=x -a x =x 2-ax .(1)当a ≤0时,f ′(x )>0,所以f (x )在(0,+∞)上为单调递增函数. (2)当a >0时,f ′(x )=(x +a )(x -a )x,则有①当x ∈(0,a )时,f ′(x )<0,所以f (x )的单调递减区间为(0,a ). ②当x ∈(a ,+∞)时,f ′(x )>0,所以f (x )的单调递增区间为(a ,+∞). 综上所述,当a ≤0时,f (x )的单调递增区间为(0,+∞),无单调递减区间. 当a >0时,函数f (x )的单调递减区间为(0,a ),单调递增区间为(a ,+∞).考点三 函数单调性的简单应用 角度1 比较大小或解不等式【例3-1】 (1)已知函数y =f (x )对于任意的x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2满足f ′(x )cos x +f (x )sin x =1+ln x ,其中f ′(x )是函数f (x )的导函数,则下列不等式成立的是( ) A.2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4B.2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4C.2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6>3f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4D.3f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6(2)已知函数f ′(x )是函数f (x )的导函数,f (1)=1e ,对任意实数都有f (x )-f ′(x )>0,设F (x )=f (x )e x ,则不等式F (x )<1e 2的解集为( ) A.(-∞,1) B.(1,+∞) C.(1,e)D.(e ,+∞)解析 (1)令g (x )=f (x )cos x ,则g ′(x )=f ′(x )cos x -f (x )(-sin x )cos 2x =1+ln x cos 2x .由⎩⎪⎨⎪⎧0<x <π2,g ′(x )>0,解得1e <x <π2;由⎩⎪⎨⎪⎧0<x <π2,g ′(x )<0,解得0<x <1e .所以函数g (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e 上单调递减,在⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ,π2上单调递增,又π3>π4,所以g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3>g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3cos π3>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4cos π4, 即2f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4.(2)F ′(x )=f ′(x )e x -e x f (x )(e x )2=f ′(x )-f (x )e x ,又f (x )-f ′(x )>0,知F ′(x )<0, ∴F (x )在R 上单调递减.由F (x )<1e 2=F (1),得x >1, 所以不等式F (x )<1e 2的解集为(1,+∞).答案 (1)B (2)B角度2 根据函数单调性求参数【例3-2】 (2019·日照质检)已知函数f (x )=ln x ,g (x )=12ax 2+2x . (1)若函数h (x )=f (x )-g (x )存在单调递减区间,求实数a 的取值范围; (2)若函数h (x )=f (x )-g (x )在[1,4]上单调递减,求实数a 的取值范围. 解 h (x )=ln x -12ax 2-2x ,x >0.∴h ′(x )=1x -ax -2.(1)若函数h (x )在(0,+∞)上存在单调减区间, 则当x >0时,1x -ax -2<0有解,即a >1x 2-2x 有解. 设G (x )=1x 2-2x ,所以只要a >G (x )min . 又G (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -12-1,所以G (x )min =-1.所以a >-1.即实数a 的取值范围是(-1,+∞). (2)由h (x )在[1,4]上单调递减,∴当x ∈[1,4]时,h ′(x )=1x -ax -2≤0恒成立, 则a ≥1x 2-2x 恒成立,设G (x )=1x 2-2x , 所以a ≥G (x )max . 又G (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -12-1,x ∈[1,4],因为x ∈[1,4],所以1x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1,所以G (x )max =-716(此时x =4),所以a ≥-716.又当a =-716时,h ′(x )=1x +716x -2=(7x -4)(x -4)16x,∵x ∈[1,4],∴h ′(x )=(7x -4)(x -4)16x ≤0,当且仅当x =4时等号成立. ∴h (x )在[1,4]上为减函数. 故实数a 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫-716,+∞.规律方法 1.利用导数比较大小,其关键在于利用题目条件构造辅助函数,把比较大小的问题转化为先利用导数研究函数的单调性,进而根据单调性比较大小. 2.根据函数单调性求参数的一般思路(1)利用集合间的包含关系处理:y =f (x )在(a ,b )上单调,则区间(a ,b )是相应单调区间的子集.(2)f (x )是单调递增的充要条件是对任意的x ∈(a ,b )都有f ′(x )≥0且在(a ,b )内的任一非空子区间上,f ′(x )不恒为零,应注意此时式子中的等号不能省略,否则漏解.(3)函数在某个区间存在单调区间可转化为不等式有解问题.【训练3】 (1)已知f (x )是定义在区间(0,+∞)内的函数,其导函数为f ′(x ),且不等式xf ′(x )<2f (x )恒成立,则( ) A.4f (1)<f (2) B.4f (1)>f (2) C.f (1)<4f (2)D.f (1)>4f ′(2)(2)(2019·淄博模拟)若函数f (x )=kx -ln x 在区间(2,+∞)上单调递增,则k 的取值范围是( )A.(-∞,-2]B.⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞ C.[2,+∞) D.⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,12解析 (1)设函数g (x )=f (x )x 2(x >0),则g ′(x )=x 2f ′(x )-2xf (x )x 4=xf ′(x )-2f (x )x 3<0,所以函数g (x )在(0,+∞)内为减函数,所以g (1)>g (2),即f (1)12>f (2)22,所以4f (1)>f (2).(2)由于f ′(x )=k -1x ,f (x )=kx -ln x 在区间(2,+∞)上单调递增,等价于f ′(x )=k -1x ≥0在(2,+∞)上恒成立,由于k ≥1x ,而0<1x <12,所以k ≥12.即k 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞. 答案 (1)B (2)B三、课后练习1.(2017·山东卷)若函数e x f (x )(e =2.718 28…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.下列函数中具有M 性质的是( ) A.f (x )=2-x B.f (x )=x 2 C.f (x )=3-xD.f (x )=cos x解析 设函数g (x )=e x ·f (x ),对于A ,g (x )=e x ·2-x =⎝ ⎛⎭⎪⎫e 2x,在定义域R 上为增函数,A 正确.对于B ,g (x )=e x ·x 2,则g ′(x )=x (x +2)e x ,由g ′(x )>0得x <-2或x >0,∴g (x )在定义域R 上不是增函数,B 不正确.对于C ,g (x )=e x ·3-x =⎝ ⎛⎭⎪⎫e 3x在定义域R 上是减函数,C 不正确.对于D ,g (x )=e x ·cos x ,则g ′(x )=2e x cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π4,g ′(x )>0在定义域R 上不恒成立,D 不正确. 答案 A2.(2019·上海静安区调研)已知函数f (x )=x sin x +cos x +x 2,则不等式f (ln x )+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1x <2f (1)的解集为( ) A.(e ,+∞)B.(0,e)C.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e ∪(1,e) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ,e 解析 f (x )=x sin x +cos x +x 2是偶函数,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1x =f (-ln x )=f (ln x ).则原不等式可变形为f (ln x )<f (1)⇔f (|ln x |)<f (1). 又f ′(x )=x cos x +2x =x (2+cos x ), 由2+cos x >0,得x >0时,f ′(x )>0.所以f (x )在(0,+∞)上单调递增. ∴|ln x |<1⇔-1<ln x <1⇔1e <x <e. 答案 D3.若函数f (x )=x -13sin 2x +a sin x 在(-∞,+∞)单调递增,则a 的取值范围是________.解析 f ′(x )=1-23cos 2x +a cos x =1-23(2cos 2x -1)+a cos x =-43cos 2 x +a cos x +53,f (x )在R 上单调递增,则f ′(x )≥0在R 上恒成立.令cos x =t ,t ∈[-1,1],则-43t 2+at +53≥0在[-1,1]上恒成立,即4t 2-3at -5≤0在t ∈[-1,1]上恒成立. 令g (t )=4t 2-3at -5,则⎩⎨⎧g (1)=4-3a -5≤0,g (-1)=4+3a -5≤0,解得-13≤a ≤13. 答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤-13,134.已知函数f (x )=a ln x -ax -3(a ∈R ). (1)求函数f (x )的单调区间;(2)若函数y =f (x )的图象在点(2,f (2))处的切线的倾斜角为45°,对于任意的t ∈[1,2],函数g (x )=x 3+x 2·⎣⎢⎡⎦⎥⎤f ′(x )+m 2在区间(t ,3)上总不是单调函数,求m 的取值范围.解 (1)函数f (x )的定义域为(0,+∞), 且f ′(x )=a (1-x )x, 当a >0时,f (x )的递增区间为(0,1), 递减区间为(1,+∞);当a <0时,f (x )的递增区间为(1,+∞),递减区间为(0,1); 当a =0时,f (x )为常函数.(2)由(1)及题意得f ′(2)=-a 2=1,即a =-2,∴f (x )=-2ln x +2x -3,f ′(x )=2x -2x .∴g (x )=x 3+⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2+2x 2-2x , ∴g ′(x )=3x 2+(m +4)x -2.∵g (x )在区间(t ,3)上总不是单调函数, 即g ′(x )在区间(t ,3)上有变号零点.由于g ′(0)=-2,∴⎩⎨⎧g ′(t )<0,g ′(3)>0.当g ′(t )<0时,即3t 2+(m +4)t -2<0对任意t ∈[1,2]恒成立, 由于g ′(0)<0,故只要g ′(1)<0且g ′(2)<0, 即m <-5且m <-9,即m <-9;由g ′(3)>0,即m >-373. ∴-373<m <-9.即实数m 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫-373,-9.。
求函数在指定点的数值导数

求函数在指定点的数值导数一、导数的定义和基本概念导数是微积分中的重要概念之一,用于描述函数的变化率。
当函数在某一点存在导数时,导数表示了函数在该点附近的变化趋势。
本文将探讨如何求一个函数在指定点的数值导数。
导数的定义如下:定义:若函数f(x)在某一点x0的某个邻域内有定义,则f(x)在x0处的导数,记作f′(x0)或者df(x)dx(x0),定义为:f′(x0)=limℎ→0f(x0+ℎ)−f(x0)ℎ其中ℎ是一个趋近于0的实数。
导数表示了函数在某一点附近的斜率,即切线的斜率。
二、用数值方法求导数有时我们需要求函数在某一点的导数,但对于一些复杂的函数没有显式表达式,无法直接使用导函数的定义进行求导。
这时,我们可以使用数值方法来求解。
三、前向差分法求导数前向差分法是求导数的一种数值逼近方法,它利用函数在某一点附近的两个点的函数值来逼近导数。
对于一个函数f(x),我们可以使用前向差分公式来求它在某一点x0的导数:f′(x0)=limℎ→0f(x0+ℎ)−f(x0)ℎ≈f(x0+ℎ)−f(x0)ℎ其中ℎ是一个趋近于0的实数,称为步长。
在使用前向差分法求导数时,我们选择一个适当的步长ℎ,通过计算f(x0+ℎ)和f(x0)的差别除以ℎ的大小,来估计导数的值。
四、后向差分法求导数与前向差分法类似,后向差分法也是求导数的一种数值逼近方法,它利用函数在某一点附近的两个点的函数值来逼近导数。
对于一个函数f(x),我们可以使用后向差分公式来求它在某一点x0的导数:f′(x0)=limℎ→0f(x0)−f(x0−ℎ)ℎ≈f(x0)−f(x0−ℎ)ℎ与前向差分法不同的是,后向差分法使用f(x0)和f(x0−ℎ)的差别除以ℎ的大小来估计导数的值。
五、中心差分法求导数中心差分法是求导数的一种数值逼近方法,它利用函数在某一点附近的三个点的函数值来逼近导数。
对于一个函数f(x),我们可以使用中心差分公式来求它在某一点x0的导数:f′(x0)=limℎ→0f(x0+ℎ)−f(x0−ℎ)2ℎ≈f(x0+ℎ)−f(x0−ℎ)2ℎ中心差分法使用f(x0+ℎ)和f(x0−ℎ)的差别除以ℎ的两倍来估计导数的值。
求导数的方法及例题

求导数的方法及例题
求导数是微积分中的一个重要概念,它是描述函数变化的一种量度,是解决某些物理问题的一种重要方法。
掌握正确的求导数方法,是掌握微积分的重要基础。
一、求导数的概念
求导数是对函数的解析,它可以对函数的每一点进行分析,了解函数围绕某一点变化的情况。
它是一种精确描述函数局部变化的量度,可以表达函数围绕某一点的变化程度以及变化方向。
求导数具有一定的运算规律,熟悉运算规律,能够帮助我们准确地求导,从而掌握微积分。
二、求导数的方法
1、基础函数求导:当函数由多项式、三角函数等基本函数的乘积、商、复合等形式构成时,可以利用求导的基本法则和求导的运算规律,从而准确求出函数的求导式。
2、一阶变化率:求导数时,有时可以利用函数的一阶变化率来
求出该函数的求导式,在函数围绕某点的变化量有限的情况下,可以将函数的一阶变化率求出来,用变化率/自变量的变化量来求出求导式。
3、极限方法:求导数时,也可以利用极限的方法,将函数的变
化量求取一定的极限,两边取极限,再求出极限,即可得到求导式。
三、求导数的例题
例1、求以下函数的求导式:y=x^2+x
解:用基本函数求导法:
y=2x+1
例2、求以下函数的求导式:y=3x^4-4x^3+5x^2
解:用基本函数求导法:
y=12x^3-12x^2+10x
例3、求以下函数的求导式:y=sin(x)
解:用基本函数求导法:
y=cos(x)
四、总结
以上是求导数的基本方法和一些例题的解答,求导数的方法有基本函数求导法、一阶变化率法、极限法等,了解基本的求导规律,解决问题时可以根据具体情况灵活运用各种求导方法,从而更准确的求解求导数。
导数题型分类大全(附答案)

由题意得, 是 的两个根,解得, .
再由 可得 .∴ .
(2) ,
当 时, ;当 时, ;
当 时, ;当 时, ;
当 时, .∴函数 在区间 上是增函数;
在区间 上是减函数;在区间 上是增函数.
函数 的极大值是 ,极小值是 .
(3)函数 的图象是由 的图象向右平移 个单位,向上平移4 个单位得到的,
所以,函数 在区间 上的值域为 ( ).
而 ,∴ ,即 .
于是,函数 在区间 上的值域为 .
令 得 或 .由 的单调性知, ,即 .
综上所述, 、 应满足的条件是: ,且 .
7.已知函数 ,
(Ⅱ)设函数 ,求函数 的单调区间;
(Ⅲ)若在 上存在一点 ,使得 成立,求 的取值范围
8.设函数 .
(1)若 的图象与直线 相切,切点横坐标为2,且 在 处取极值,求实数 的值;
题型五:利用导数研究函数的图象
1.如右图:是f(x)的导函数, 的图象如右图所示,则f(x)的图象只可能是( D )
(A) (B) (C) (D)
2.函数 ( A )
3.方程 ( B )
A、0 B、1 C、2 D、3
※题型六:利用单调性、极值、最值情况,求参数取值范围
1.设函数
(1)求函数 的单调区间、极值.
解得 ,又 ∴a的取值范围是
2.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c在x=- 与x=1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x〔-1,2〕,不等式f(x)c2恒成立,求c的取值范围。
解:(1)f(x)=x3+ax2+bx+c,f(x)=3x2+2ax+b
由f( )= ,f(1)=3+2a+b=0得a= ,b=-2
导数的应用与极值例题和知识点总结

导数的应用与极值例题和知识点总结导数是微积分中的重要概念,它在数学、物理学、工程学等众多领域都有着广泛的应用。
特别是在研究函数的性质、求解极值问题方面,导数发挥着关键作用。
下面我们将通过一些具体的例题来深入探讨导数的应用与极值,并对相关知识点进行总结。
一、导数的定义和基本公式导数的定义为函数在某一点的瞬时变化率,即函数的导数值等于函数在该点的切线斜率。
常见函数的导数公式有:1、常数函数的导数为0,即若\(f(x) =C\)(\(C\)为常数),则\(f'(x) = 0\)。
2、幂函数的导数,若\(f(x) = x^n\),则\(f'(x) = nx^{n 1}\)。
3、正弦函数和余弦函数的导数,\((sin x)'= cos x\),\((cos x)'= sin x\)。
4、指数函数的导数,若\(f(x) = e^x\),则\(f'(x) = e^x\)。
5、对数函数的导数,若\(f(x) = ln x\),则\(f'(x) =\frac{1}{x}\)。
二、导数的几何意义导数的几何意义是函数在某一点处的切线斜率。
通过求导,可以得到函数图像在某一点的斜率,从而能够判断函数的单调性和极值情况。
例如,对于函数\(f(x) = x^2\),其导数为\(f'(x) = 2x\)。
当\(x = 1\)时,导数\(f'(1) = 2\),这意味着函数在\(x = 1\)处的切线斜率为 2。
三、导数与函数的单调性若函数的导数在某个区间内大于零,则函数在该区间单调递增;若导数小于零,则函数在该区间单调递减。
例 1:求函数\(f(x) = x^3 3x^2 + 2\)的单调区间。
首先求导:\(f'(x) = 3x^2 6x\)令\(f'(x) > 0\),即\(3x^2 6x > 0\),解得\(x < 0\)或\(x> 2\)。
令\(f'(x) < 0\),即\(3x^2 6x < 0\),解得\(0 < x < 2\)。
高中数学导数应用知识点精讲

高中数学导数应用知识点精讲在高中数学的学习中,导数是一个极其重要的概念,它不仅在数学领域有着广泛的应用,还为解决实际问题提供了有力的工具。
接下来,让我们深入探讨一下高中数学中导数的应用知识点。
一、导数的定义导数的定义是函数在某一点的瞬时变化率。
如果函数 y = f(x) 在点x = x₀处的导数存在,那么其定义式为:f'(x₀) = lim (Δx→0)f(x₀+Δx) f(x₀) /Δx 。
通俗地说,导数表示了函数在某一点处的切线斜率。
例如,对于函数 f(x) = x²,我们来求它在 x = 1 处的导数。
f(1 +Δx) =(1 +Δx)² = 1 +2Δx +(Δx)² ,f(1) = 1 。
那么 f'(1) = lim (Δx→0) (1 +2Δx +(Δx)² 1) /Δx = lim (Δx→0) (2 +Δx) =2 ,所以函数 f(x) = x²在 x = 1 处的导数为 2 ,意味着在 x = 1 处的切线斜率为 2 。
二、导数的几何意义导数的几何意义是函数图象在某一点处的切线斜率。
如果函数在某点处的导数存在,那么该点处的切线方程可以通过点斜式来求得。
比如,已知函数 f(x) = 2x 3 ,其导数为 f'(x) = 2 。
在点(2, 1) 处,切线的斜率为 2 ,所以切线方程为 y 1 = 2(x 2) ,即 y = 2x 3 。
三、导数与函数的单调性通过导数可以判断函数的单调性。
若函数在某个区间内的导数大于零,则函数在该区间单调递增;若导数小于零,则函数在该区间单调递减。
以函数 f(x) = x³ 3x²为例,其导数为 f'(x) = 3x² 6x 。
令 f'(x) >0 ,解得 x < 0 或 x > 2 ,所以函数在(∞, 0) 和(2, +∞)上单调递增;令 f'(x) < 0 ,解得 0 < x < 2 ,所以函数在(0, 2) 上单调递减。
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求函数的导函数或某一点处的导数 秒杀题型一:求导函数
秒杀方法:基本初等函数的导数公式:
①若()(f x c =c 为常数),则'()0f x =; ②若()(),f x x Q αα*=∈则'1()f x x αα-=; ③若()sin ,f x x =则'()cos f x x =; ④若()cos ,f x x =则'()sin ;f x x =- ⑤若()x f x a =,则'()ln x f x a a =; ⑥若()x f x e =,则'()x f x e =; ⑦若()log ,a f x x =则'
1()ln f x x a
=; ⑧若()ln ,f x x =则'
1()f x x =。
导数运算法则:
①[]'
'
'
()()()()f x g x f x g x ±=±;
②[])()()()()()('
''
x g x f x g x f x g x f ⋅+⋅=⋅;
③[]
'
''2
()()()()()
()()f x f x g x f x g x g x g x ⎡⎤-=⎢⎥⎣⎦。
复合函数的导数:
由()y f u =和()u g x =复合而成的函数:(())y f g x =,其导数为:'''
x u x y y u =⋅。
快速求导法则:
[]
[]
)()()(''x f x f e x f e x x
+=; []
[]
)()()(''x f x f e x f e
x x
-=--。
1.(母题)求多项式函数1
011()...n n n n f x a x a x a x a --=++++的导数.
【解析】:()12
110'1)(---+⋅⋅⋅+-+=n n n a x a n x na x f 。
2.(母题)求tan y x =的导数. 【解析】:=
'
y 21
cos x。
3.(母题)求tan x
y e x =的导数。
【解析】:'2
1
(tan )cos x
y e x x
=+。
4.(母题)求sin ln 2x
y x x e x =+-的导数。
【解析】:'1
sin cos (ln )x
y x x x e x x
=+++。
5.(母题)设3
(),()f x x f a bx =-的导数等于 ( )
A.3()a bx -
B.2
23()b a bx -- C.2
3()b a bx - D .2
3()b a bx -- 【解析】:选D 。
6.(母题)求下列函数的导数:(1)sin(3)6
y x π
=-;
(2)2x
y xe =; (3)2ln(15)x y x =+-; (4)cos3x y e
x -=
【解析】:(1)='
y 3cos(3)6
x π
-;
(2)='
y 2(12)x
e x +;
(3)='y 5
2ln 251
x
x +
-; (4)='
y cos33sin3x x
e x e x ----。
7.(母题)求下列函数的导数:(1)43
sin 3cos 4y x x =; (2)2
2
2()x x y e e
-=+.
【解析】:(1)='
y 32
12sin 3cos 4cos7x x x ;
(2)='
y 2
2
x
x e e
-
-。
8.(母题)求下列函数的导数:(1)2
(ln sin )y x x x =+; (2)2
cos x x
y x -=
. 【解析】:(1)='
y 2
2ln 2sin cos x x x x x x x +++;
(2)='
y 3
sin 2cos x x x x
x +--。
9.(高考题改编)设0()sin f x x =,1()f x ='
0()f x ,'21()()f x f x =…,'1()()n n f x f x +=n N ∈,则)(2020x f =
( )
A.sin x
B.sin x -
C.cos x
D.cos x -
【解析】:1234()cos ,()sin ,()cos ,()sin f x x f x x f x x f x x ==-=-=0()f x =,()n f x 是以4为周期的函数,即x x f x f sin )()(02020==,选A 。
秒杀结论:偶函数的导数是奇函数;奇函数的导数是偶函数。
10.(高考题)观察2'()2x x =,4'3()4x x =,'(cos )sin x x =-,由归纳推理可得:若定义在R 上的函数()f x 满 足()()f x f x -=,记()g x 为()f x 的导函数,则()g x -= ( ) A.()f x B.()f x - C.()g x D.()g x - 【解析】:)(x f 是偶函数,)(x g ∴是奇函数,有)()(x g x g -=-,选D 。
11.(高考题)若42()f x ax bx c =++,满足2)1('=f ,则)1('
-f = ( ) A.4-
B.2-
C.2
D.4
【解析】:)(x f 是偶函数,)('
x f ∴是奇函数,有)()('
'
x f x f -=-,2)1()1('
'
-=-=-∴f f ,选B 。
秒杀题型二:求函数在某一点处的导数 秒杀方法:求出导函数,代入自变量即可。
1.(高考题)等比数列{}n a 中,12a =,8a =4,函数()128()()()f x x x a x a x a =---,则()'0f = ( )
A.62
B.92
C.12
2 D.15
2
【解析】:()f x 展开后是关于x 的多项式,最高次为9次,最低次为0次,求导后最高次为8次,最低次为0次,代入0后只剩常数,而这个常数正是原函数一次项的系数,从原函数中分配系数可知一次项系数为
128.a a a ⋅⋅⋅=122,选C 。
2.(2008年新课标全国卷)设()ln f x x x =,若2)(0'
=x f ,则0x = ( ) A.2
e
B.e
C.
ln 2
2
D.ln 2
【解析】:1ln )('
+=x x f ,得1ln 0=x ,e x =0,选B 。
3.(高考题)设函数32sin ()tan ,32f x x x θθθ=++其中50,12πθ⎡⎤
∈⎢⎥⎣⎦
,则导数)1('f 的取值范围是 ( )
A.[]2,2-
B.
C.⎤⎦
D.⎤⎦
【解析】:x x x f ⋅+⋅=θθcos 3sin )(2',⎪⎭⎫
⎝
⎛+
=+=∴3sin 2cos 3sin )1('
πθθθf ,⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡∈+4333πππθ,,
[
]
2,2)1('∈
∴f ,选D 。
4.(高考题)已知函数x x f x f sin cos )4()('
+=π,则()4
f π
的值为 .
【解析】:''
()()sin cos 4
f x f x x π
=-+,代入=
x 4π,得'()4
f π
=12-,(
)12
2
221
2)4(=+-=
πf 。
5.(高考题)设函数()f x 在(0,)+∞内可导,且()x x
f e x e =+,则)1('
f = . 【解析】:法一:由换元法求解析式得:x x x f +=ln )(,11
)('
+=
x
x f ,2)1('=f 。
法二:令x
e x x g +=)(,x
e x g +=1)('
,)1()0('
'
f g =2=。