变化率与导数

合集下载

高二数学变化率与导数知识点总结

高二数学变化率与导数知识点总结

高二数学变化率与导数知识点总结在高二数学学习中,变化率和导数是非常重要的概念。

它们是微积分的基础,也是我们理解函数变化规律和求解问题的重要工具。

下面是关于高二数学中变化率和导数的知识点总结。

1. 变化率的概念变化率是描述一个量相对于另一个量的变化程度的指标。

在数学中,我们通常用函数的导数来表示变化率。

对于函数y = f(x),它的变化率可以用以下两种方式表示:- 平均变化率:平均变化率是函数在某个区间上的变化量与该区间长度的比值。

如果x的取值从a到b,对应的y的取值从f(a)到f(b),则该区间上的平均变化率为:平均变化率 = (f(b) - f(a)) / (b - a)- 瞬时变化率:瞬时变化率是指在某一点上的瞬时变化速度。

如果函数在x点的导数存在,则该点的瞬时变化率为导数值,即:瞬时变化率 = f'(x)2. 导数的定义和性质导数是描述函数变化率的工具,它的定义如下:- 对于函数y = f(x),如果函数在某一点x上的导数存在,那么导数表示函数在该点的瞬时变化率。

导数的定义如下: 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。

导数具有以下几个重要的性质:- 导数存在的条件:函数在某一点x处的导数存在的充分必要条件是函数在该点的左导数和右导数存在且相等。

- 导数的几何意义:函数在某一点的导数等于函数曲线在该点切线的斜率。

切线的斜率可以用导数来表示。

- 导数与函数单调性的关系:如果函数在某区间内的导数大于0,则函数在该区间内单调递增;如果函数在某区间内的导数小于0,则函数在该区间内单调递减。

- 导数与函数极值的关系:如果函数在某一点的导数存在且为0,那么该点可能是函数的极值点。

3. 常见函数的导数- 幂函数导数:对于幂函数y = x^n,其中n为常数,它的导数为:dy/dx = n*x^(n-1)- 指数函数导数:对于指数函数y = a^x,其中a为常数且大于0且不等于1,它的导数为:dy/dx = a^x * ln(a)- 对数函数导数:对于对数函数y = log_a(x),其中a为常数且大于0且不等于1,它的导数为:dy/dx = 1 / (x * ln(a))- 三角函数导数:对于三角函数sin(x),cos(x),tan(x)等,它们的导数可以通过基本导数公式来求解。

变化率与导数

变化率与导数

变化率与导数、导数的运算课前双击巩固1.变化率与导数 (1)平均变化率: 概念 对于函数y=f (x ),f(x 2)-f(x 1)x 2-x 1=Δy Δx 叫作函数y=f (x )从x 1到x 2的 变化率几何 意义 函数y=f (x )图像上两点(x 1,f (x 1)),(x 2,f (x 2))连线的物理 意义 若函数y=f (x )表示变速运动的质点的运动方程,则ΔyΔx 就是该质点在[x 1,x 2]上的 速度(2)导数:概念点x 0处 limΔx→0ΔyΔx =limΔx→0f(x 0+Δx)−f(x 0)Δx,我们称它为函数y=f (x )在 处的导数,记为f'(x 0)或y'|x=x 0,即f'(x 0)=limΔx→0ΔyΔx= lim Δx→0f(x 0+Δx)−f(x 0)Δx区间 (a ,b )当x ∈(a ,b )时,f'(x )=lim Δx→0ΔyΔx =lim Δx→0 叫作函数在区间(a ,b )内的导数几何 意义 函数y=f (x )在点x=x 0处的导数f'(x 0)就是函数图像在该点处切线的 .曲线y=f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线方程是物理 意义 函数y=f (x )表示变速运动的质点的运动方程,则函数在x=x 0处的导数就是质点在x=x时的 速度,在(a ,b )内的导数就是质点在(a ,b )内的 方程2.导数的运算 常用 导数 公式原函数导函数特例或推广常数函数 C'=0(C 为常数)幂函数(x n)'= (n ∈Z )1x'=-1x 2三角函数(sin x)'=,(cos x)'=偶(奇)函数的导数是奇(偶)函数,周期函数的导数是周期函数指数函数(a x)'=(a>0且a≠1) (e x)'=e x对数函数(log a x)'=(a>0且a≠1)(ln x)'=1x,(ln|x|)'=1x四则运算法则加减[f(x)±g(x)]'=(∑i=1nf i(x))'=∑i=1nf'i(x)乘法[f(x)·g(x)]'=[Cf(x)]'=Cf'(x) 除法f(x)g(x)'=(g(x)≠0)1g(x)'=-g′(x)[g(x)]2复合函数导数复合函数y=f[g(x)]的导数与函数y=f(u),u=g(x)的导数之间具有关系y'x=,这个关系用语言表达就是“y对x的导数等于y对u的导数与u对x的导数的乘积”题组一常识题1.[教材改编]向气球中充入空气,当气球中空气的体积V(单位:L)从1 L增加到2 L时,气球半径r(单位:dm)的平均变化率约为.2.[教材改编]已知将1吨水净化到纯净度为x %时所需费用(单位:元)为c(x)=5284100−x(80<x<100),当净化到纯净度为98 %时费用的瞬时变化率为.3.[教材改编] y=sin(πx+φ)的导数是y'=.4.[教材改编]曲线y=xe x-1在点(1,1)处切线的斜率等于.题组二常错题◆索引:平均变化率与导数的区别;求导时不能掌握复合函数的求导法则致错;混淆f'(x 0)与[f (x 0)]',f'(ax+b )与[f (ax+b )]'的区别.5.函数f (x )=x 2在区间[1,2]上的平均变化率为 ,在x=2处的导数为 .6.已知函数y=sin 2x ,则y'= .7.已知f (x )=x 2+3xf'(2),则f (2)= .8.已知f (x )=x 3,则f'(2x+3)= ,[f (2x+3)]'= .课堂考点探究探究点一 导数的运算1(1)函数f (x )的导函数为f'(x ),且满足关系式f (x )=x 2+3xf'(2)-ln x ,则f'(2)的值为( )A.74 B.-74 C.94 D.-94(2)已知f (x )=-sin x2(1−2cos 2x4),则f'(π3)= .[总结反思] (1)对于复杂函数的求导,首先应利用代数、三角恒等变换等变形规则对函数解析式进行化简,然后求导,这样可以减少运算量,提高运算速度,减少差错.(2)利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,不要与求导的乘法公式混淆. 式题 (1)函数y=sinx x 的导数为y'= .(2)已知f (x )=(x+1)(x+2)(x+a ),若f'(-1)=2,则f'(1)= . 探究点二 导数的几何意义考向1 求切线方程2 函数f (x )=e x·sin x 的图像在点(0,f (0))处的切线方程是 .[总结反思] (1)曲线y=f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线方程为y-f (x 0)=f'(x 0)(x-x 0);(2)求解曲线切线问题的关键是求切点的横坐标,在使用切点横坐标求切线方程时应注意其取值范围;(3)注意过某点的切线和曲线上某点处的切线的区别. 考向2 求切点坐标3设a∈R,函数f(x)=e x+a·e-x的导函数是f'(x),且f'(x)是奇函数.若曲线y=f(x)的一条切线的斜率是32,则切点的横坐标为( )A.ln 2B.-ln 2C.ln22 D.-ln22[总结反思] f'(x)=k(k为切线斜率)的解即为切点的横坐标.考向3求参数的值4已知曲线C在动点P(a,a2+2a)与动点Q(b,b2+2b)(a<b<0)处的切线互相垂直,则b-a的最小值为( )A.1B.2C.√2D.-√2[总结反思](1)利用导数的几何意义求参数的基本方法:利用切点的坐标、切线的斜率、切线方程等得到关于参数的方程(组)或者参数满足的不等式(组),进而求出参数的值或取值范围.(2)注意:①曲线上横坐标的取值范围;②切点既在切线上又在曲线上.强化演练1.【考向1】已知函数f(x)=xln x,若直线l过点(0,-1),并且与曲线y=f(x)相切,则直线l的方程为( )A.x+y-1=0B.x-y-1=0C.x+y+1=0D.x-y+1=02.【考向3】直线y=kx+1与曲线y=x3+ax+b相切于点A(1,3),则2a+b的值等于( )A.2B.-1C.1D.-23.【考向2】已知在平面直角坐标系中,f(x)=aln x+x的图像在x=a处的切线过原点,则a=( )A.1B.eC.1eD.04.【考向2】若曲线y=xln x在点P处的切线平行于直线2x-y+1=0,则点P的坐标是.5.【考向1】函数f(x)=xe x的图像在点P(1,e)处的切线与坐标轴围成的三角形面积为.。

导数与函数的变化率关系解析与归纳

导数与函数的变化率关系解析与归纳

导数与函数的变化率关系解析与归纳在微积分中,导数是一个重要的概念,它描述了函数在某一点处的变化率。

函数的变化率是指函数的输出值随着输入值变化而变化的快慢程度。

导数不仅对于研究函数的性质和特征有着重要的作用,还在物理学、经济学等多个领域中具有广泛的应用。

本文将解析导数与函数的变化率之间的关系,并对导数的性质进行归纳和总结。

1. 导数的定义在数学中,函数f(x)在x点处的导数可以通过极限的概念定义为: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表示自变量的增量。

导数可以理解为函数在该点附近的平均变化率。

2. 变化率与导数的关系函数的变化率与导数密切相关。

导数可以用来描述函数在某一点的瞬时变化率,即函数在该点处的瞬时变化速度。

具体来说,如果函数在某点的导数为正,说明函数在该点处递增;如果函数的导数为负,说明函数在该点处递减;如果函数的导数为零,说明函数在该点处取得极值。

3. 导数与函数的性质导数具有许多重要的性质,这些性质对于研究函数的变化率和特征非常有用。

以下是几个常见的导数性质:- 导数的可导性:几乎所有常见的函数都具有导数。

只有在某些特殊的情况下,函数可能不可导。

例如,函数在某一点处的导数不存在,当且仅当该点存在间断、角点或垂直切线。

- 导数的线性性质:导数具有线性运算的性质。

即,对于任意常数a 和b,以及函数f(x)和g(x),有以下成立:- [af(x) + bg(x)]' = af'(x) + bg'(x)- 导函数的乘积法则:对于两个函数f(x)和g(x),其乘积的导数可以通过以下公式计算:- [f(x) * g(x)]' = f'(x) * g(x) + f(x) * g'(x)- 链式法则:对于复合函数,可以使用链式法则计算导数。

链式法则是导数运算中的一种基本规则。

函数的导数与变化率

函数的导数与变化率

函数的导数与变化率函数的导数是微积分中的基础概念之一,它描述了函数在某一点上的变化率。

在实际问题中,我们经常需要了解一个函数在某一点的变化情况,以便更好地理解问题的本质和解决方法。

本文将详细介绍函数的导数的概念、性质以及在实际应用中的意义和计算方法。

一、导数的概念函数的导数是函数变化率的度量,表示了函数在某一点上的变化速度。

形式上,设函数y=f(x),若该函数在点x处的导数存在,则导数被定义为:f'(x)=lim(h→0)[f(x+h)-f(x)]/h其中,f'(x)表示函数在点x处的导数,h表示自变量x的变化量。

导数的定义是一个极限的概念,表示了自变量逐渐接近某一点时,函数变化的趋势。

二、导数的性质1. 导数的存在性函数在某一点上的导数存在的充分条件是函数在该点附近连续,并且左右导数相等。

2. 导数与函数图像的关系函数的导数可以反映函数图像的一些特征,比如导数正值表示函数在该点上升,导数负值表示函数在该点下降,导数等于零表示函数在该点取得极值。

3. 导数的计算法则导数具有一组计算法则,可以用于计算各种复杂函数的导数。

常见的导数运算法则包括常数法则、幂法则、和差法则、乘积法则和商数法则等。

三、变化率与导数的关系函数的导数即为函数在某一点上的变化率。

当自变量的变化量很小时,导数可以近似地表示函数的变化率。

函数的变化率可以分为平均变化率和瞬时变化率两种。

平均变化率是指函数在两个点之间的变化率,可以通过函数的增量和自变量的增量来计算。

瞬时变化率是指函数在某一点上的瞬时变化率,可以通过函数的导数来求得。

四、导数在实际应用中的意义导数在实际问题中有着广泛的应用。

以物理学为例,速度即为位移对时间的导数,加速度即为速度对时间的导数。

在经济学中,边际成本和边际收益也可以通过导数来计算和分析。

导数还可以用于优化问题、曲线拟合和图像处理等领域。

五、导数的计算方法为了计算导数,我们可以利用导数的定义进行计算,也可以利用导数的运算法则简化计算过程。

变化率与导数、导数的运算

变化率与导数、导数的运算

畅享淘宝天猫京东拼多多百万张大额内部优惠券,先领券后购物!手机应用市场/应用宝下载花生日记APP邀请码NJBHKZO,高佣联盟官方正版APP邀请码2548643第十节变化率与导数、导数的运算1.导数的概念(1)函数y=f(x)在x=x0处的导数:函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率lim Δx→0ΔyΔx=limΔx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f′(x0)或y′|x=x0,即f′(x0)=limΔx→0ΔyΔx=limΔx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx.(2)导数的几何意义:函数f(x)在点x0处的导数f′(x0)的几何意义是在曲线y=f(x)上点P(x0,y0)处的切线的斜率(瞬时速度就是位移函数s(t)对时间t的导数).相应地,切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0).(3)函数f(x)的导函数:称函数f′(x)=limΔx→0f(x+Δx)-f(x)Δx为f(x)的导函数.2.基本初等函数的导数公式3.(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).1.判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)f ′(x 0)与[f (x 0)]′表示的意义相同.( )(2)f ′(x 0)是导函数f ′(x )在x =x 0处的函数值.( ) (3)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点.( ) (4)因为(ln x )′=1x ,所以⎝⎛⎭⎫1x ′=ln x .( ) 答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)×2.已知f (x )=x ln x ,若f ′(x 0)=2,则x 0等于( ) A .e 2 B .e C.ln 22D .ln 2解析:选B f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=ln x +1,由f ′(x 0)=2,即ln x 0+1=2,解得x 0=e.3.下列求导运算正确的是( ) A.⎝⎛⎭⎫x +1x ′=1+1x 2 B .(log 2x )′=1x ln 2C .(3x )′=3x log 3eD .(x 2cos x )′=-2sin x解析:选B ⎝⎛⎭⎫x +1x ′=x ′+⎝⎛⎭⎫1x ′=1-1x 2;(3x )′=3x ln 3;(x 2cos x )′=(x 2)′cos x +x 2(cos x )′=2x cos x -x 2sin x .4.曲线y =1-2x +2在点(-1,-1)处的切线方程为( ) A .y =2x +1 B .y =2x -1 C .y =-2x -3D .y =-2x -2解析:选A 因为y =1-2x +2=x x +2,所以y ′=x +2-x (x +2)2=2(x +2)2,y ′|x =-1=2, 所以曲线在点(-1,-1)处的切线斜率为2, 所以所求切线方程为y +1=2(x +1),即y =2x +1.5.(2017·全国卷Ⅰ)曲线y =x 2+1x 在点(1,2)处的切线方程为________.解析:因为y ′=2x -1x 2,所以在点(1,2)处的切线方程的斜率为y ′|x =1=2×1-112=1,所以切线方程为y -2=x -1,即x -y +1=0.畅享淘宝天猫京东拼多多百万张大额内部优惠券,先领券后购物!手机应用市场/应用宝下载花生日记APP 邀请码NJBHKZO ,高佣联盟官方正版APP 邀请码2548643答案:x -y +1=06.已知直线y =-x +1是函数f (x )=-1a ·e x图象的切线,则实数a =________. 解析:设切点为(x 0,y 0),则f ′(x 0)=-1a ·e x 0=-1, ∴e x 0=a ,又-1a ·e x 0=-x 0+1, ∴x 0=2,a =e 2. 答案:e 2考点一 导数的运算 (基础送分型考点——自主练透)[考什么·怎么考]A .-eB .-1C .1D .e解析:选B 由f (x )=2xf ′(1)+ln x , 得f ′(x )=2f ′(1)+1x.所以f ′(1)=2f ′(1)+1,则f ′(1)=-1. 2.求下列函数的导数. (1)y =x 2sin x ; (2)y =ln x +1x ; (3)y =cos xe x; 解:(1)y ′=(x 2)′sin x +x 2(sin x )′ =2x sin x +x 2cos x .(2)y ′=⎝⎛⎭⎫ln x +1x ′=(ln x )′+⎝⎛⎭⎫1x ′=1x -1x2. (3)y ′=⎝⎛⎭⎫cos x e x ′=(cos x )′e x-cos x (e x)′(e x )2=-sin x +cos x e x . [怎样快解·准解]1.谨记1个原则先化简解析式,使之变成能用求导公式求导的函数的和、差、积、商,再求导. 2.熟记求导函数的5种形式及解法(1)连乘积形式:先展开化为多项式的形式,再求导;(2)分式形式:观察函数的结构特征,先化为整式函数或较为简单的分式函数,再求导; (3)对数形式:先化为和、差的形式,再求导; (4)根式形式:先化为分数指数幂的形式,再求导;(5)三角形式:先利用三角函数公式转化为和或差的形式,再求导. 考点二 导数的几何意义 (题点多变型考点——追根溯源)角度(一) 求曲线的切线方程 1.已知函数f (x )=ln x -8x -1x +1,则函数f (x )的图象在⎝⎛⎭⎫1,-72处的切线方程为________. 解析:由f (x )=ln x -8x -1x +1,得f ′(x )=1x -9(x +1)2, 则f ′(1)=1-9(1+1)2=1-94=-54, 故所求切线方程为y -⎝⎛⎭⎫-72=-54(x -1), 即5x +4y +9=0. 答案:5x +4y +9=0 角度(二) 求切点坐标2.曲线f (x )=x 3-x +3在点P 处的切线平行于直线y =2x -1,则P 点的坐标为( ) A .(1,3) B .(-1,3) C .(1,3)和(-1,3)D .(1,-3)解析:选C f ′(x )=3x 2-1,令f ′(x )=2,则3x 2-1=2,解得x =1或x =-1,∴P (1,3)或(-1,3),经检验,点(1,3),(-1,3)均不在直线y =2x -1上,故选C.角度(三) 求参数的值(范围)3.(2018·成都诊断)若曲线y =f (x )=ln x +ax 2(a 为常数)不存在斜率为负数的切线,则实数a 的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎫-12,+∞ B.⎣⎡⎭⎫-12,+∞ C .(0,+∞)D .[0,+∞)畅享淘宝天猫京东拼多多百万张大额内部优惠券,先领券后购物!手机应用市场/应用宝下载花生日记APP邀请码NJBHKZO,高佣联盟官方正版APP邀请码2548643解析:选D f′(x)=1x+2ax=2ax2+1x(x>0),根据题意有f′(x)≥0(x>0)恒成立,所以2ax2+1≥0(x>0)恒成立,即2a≥-1x2(x>0)恒成立,所以a≥0,故实数a的取值范围为[0,+∞).[题“根”探求]1.曲线y=sin x+e x在点(0,1)处的切线方程是()A.x-3y+3=0 B.x-2y+2=0C.2x-y+1=0 D.3x-y+1=0解析:选C因为y=sin x+e x,所以y′=cos x+e x,所以y′|x=0=cos 0+e0=2,所以曲线y=sin x+e x在点(0,1)处的切线方程为y-1=2(x-0),即2x-y+1=0.2.(2017·天津高考)已知a∈R,设函数f(x)=ax-ln x的图象在点(1,f(1))处的切线为l,则l在y轴上的截距为________.解析:因为f′(x)=a-1x,所以f′(1)=a-1.又f(1)=a,所以切线l的方程为y-a=(a-1)(x-1).令x=0,得y=1.答案:13.(2018·云南一检)已知函数f(x)=ax ln x+b(a,b∈R),若f(x)的图象在x=1处的切线方程为2x -y =0,则a +b =________.解析:由题意,得f ′(x )=a ln x +a ,所以f ′(1)=a ,因为函数f (x )的图象在x =1处的切线方程为2x -y =0,所以a =2,又f (1)=b ,则2×1-b =0,所以b =2,故a +b =4.答案:4(一)普通高中适用作业A 级——基础小题练熟练快1.已知函数f (x )=(x 2+2)(ax 2+b ),且f ′(1)=2,则f ′(-1)=( ) A .-1 B .-2 C .2D .0解析:选B f (x )=(x 2+2)(ax 2+b )=ax 4+(2a +b )x 2+2b ,f ′(x )=4ax 3+2(2a +b )x 为奇函数,所以f ′(-1)=-f ′(1)=-2.2.已知函数f (x )=log a x (a >0且a ≠1),若f ′(1)=-1,则a =( ) A .e B.1e C.1e2 D.12解析:选B 因为f ′(x )=1x ln a ,所以f ′(1)=1ln a =-1,所以ln a =-1,所以a =1e. 3.曲线y =e x -ln x 在点(1,e)处的切线方程为( ) A .(1-e)x -y +1=0 B .(1-e)x -y -1=0 C .(e -1)x -y +1=0D .(e -1)x -y -1=0解析:选C 由于y ′=e -1x ,所以y ′|x =1=e -1,故曲线y =e x -ln x 在点(1,e)处的切线方程为y -e =(e -1)(x -1),即(e -1)x -y +1=0.4.曲线f (x )=2x -e x 与y 轴的交点为P ,则曲线在点P 处的切线方程为( ) A .x -y +1=0 B .x +y +1=0 C .x -y -1=0D .x +y -1=0解析:选C 曲线f (x )=2x -e x 与y 轴的交点为(0,-1). 且f ′(x )=2-e x ,所以f ′(0)=1.所以所求切线方程为y +1=x ,即x -y -1=0.5.函数g (x )=x 3+52x 2+3ln x +b (b ∈R)在x =1处的切线过点(0,-5),则b 的值为( )A.72B.52C.32D.12畅享淘宝天猫京东拼多多百万张大额内部优惠券,先领券后购物!手机应用市场/应用宝下载花生日记APP 邀请码NJBHKZO ,高佣联盟官方正版APP 邀请码2548643解析:选B 当x =1时,g (1)=1+52+b =72+b ,又g ′(x )=3x 2+5x +3x ,所以切线斜率k =g ′(1)=3+5+3=11, 从而切线方程为y =11x -5, 由于点⎝⎛⎭⎫1,72+b 在切线上, 所以72+b =11-5,解得b =52.故选B.6.如图,y =f (x )是可导函数,直线l :y =kx +2是曲线y =f (x )在x=3处的切线,令g (x )=xf (x ),g ′(x )是g (x )的导函数,则g ′(3)=( )A .-1B .0C .2D .4解析:选B 由题图可知曲线y =f (x )在x =3处的切线的斜率为-13,即f ′(3)=-13,又g (x )=xf (x ),g ′(x )=f (x )+xf ′(x ),g ′(3)=f (3)+3f ′(3),由题图可知f (3)=1,所以g ′(3)=1+3×⎝⎛⎭⎫-13=0. 7.已知函数f (x )=1x cos x ,则f (π)+f ′⎝⎛⎭⎫π2=________. 解析:∵f ′(x )=-1x 2cos x -1x sin x ,∴f (π)+f ′⎝⎛⎭⎫π2=-1π-2π=-3π. 答案:-3π8.(2018·东北四市联考)函数f (x )=e x sin x 的图象在点(0,f (0))处的切线方程是________. 解析:由f (x )=e x sin x ,得f ′(x )=e x sin x +e x cos x ,所以f (0)=0且f ′(0)=1,则切线的斜率为1,切点坐标为(0,0),所以切线方程为y =x .答案:y =x9.若函数f (x )在R 上可导,f (x )=e x ln x +x 3f ′(1),则f ′(1)=________. 解析:由已知可得f ′(x )=e x ⎝⎛⎭⎫ln x +1x +3x 2f ′(1), 故f ′(1)=e ()ln 1+1+3f ′(1),解得f ′(1)=-e2.答案:-e210.设曲线y =1+cos x sin x在点⎝⎛⎭⎫π2,1处的切线与直线x -ay +1=0平行,则实数a =________.解析:因为y ′=-1-cos xsin 2x,所以y ′| x =π2=-1,由条件知1a =-1,所以a =-1. 答案:-1B 级——中档题目练通抓牢1.已知曲线y =ln x 的切线过原点,则此切线的斜率为( ) A .e B .-e C.1eD .-1e解析:选C y =ln x 的定义域为(0,+∞),设切点为(x 0,y 0),则k =y ′|x =x 0=1x 0,所以切线方程为y -y 0=1x 0(x -x 0),又切线过点(0,0),代入切线方程得y 0=1,则x 0=e ,所以k =y ′|x =x 0=1x 0=1e.2.已知函数f (x )=a ln x +bx 2的图象在点P (1,1)处的切线与直线x -y +1=0垂直,则a 的值为( )A .-1B .1C .3D .-3解析:选D 由已知可得P (1,1)在函数f (x )的图象上, 所以f (1)=1,即a ln 1+b ×12=1,解得b =1, 所以f (x )=a ln x +x 2,故f ′(x )=ax +2x .则函数f (x )的图象在点P (1,1)处的切线的斜率k =f ′(1)=a +2, 因为切线与直线x -y +1=0垂直, 所以a +2=-1,即a =-3.故选D.3.在直角坐标系xOy 中,设P 是曲线C :xy =1(x >0)上任意一点,l 是曲线C 在点P 处的切线,且l 交坐标轴于A ,B 两点,则下列结论正确的是( )A .△OAB 的面积为定值2 B .△OAB 的面积有最小值为3C .△OAB 的面积有最大值为4D .△OAB 的面积的取值范围是[3,4]畅享淘宝天猫京东拼多多百万张大额内部优惠券,先领券后购物!手机应用市场/应用宝下载花生日记APP 邀请码NJBHKZO ,高佣联盟官方正版APP 邀请码2548643解析:选A 由题意知,y =1x (x >0),则y ′=-1x2.设P ⎝⎛⎭⎫a ,1a ,则曲线C 在点P 处的切线方程为y -1a =-1a 2(x -a ), 令x =0可得y =2a ;令y =0可得x =2a , 所以△OAB 的面积为12×2a ×2a =2,即定值2.故选A.4.曲线f (x )=e x 在x =0处的切线与曲线g (x )=ax 2-a (a ≠0)相切,则a =________,切点坐标为________.解析:曲线f (x )在x =0处的切线方程为y =x +1. 设其与曲线g (x )=ax 2-a 相切于点(x 0,ax 20-a ).则g ′(x 0)=2ax 0=1,且ax 20-a =x 0+1.解得x 0=-1,a =-12,切点坐标为(-1,0).答案:-12(-1,0)5.若点P 是曲线y =x 2-ln x 上任意一点,则点P 到直线y =x -2的最小距离为_______. 解析:由y =x 2-ln x ,得y ′=2x -1x (x >0),设点P 0(x 0,y 0)是曲线y =x 2-ln x 上到直线y =x -2的距离最小的点,则y ′x =x 0=2x 0-1x 0=1,解得x 0=1或x 0=-12(舍去). ∴点P 0的坐标为(1,1).∴所求的最小距离=|1-1-2|2= 2.答案: 26.已知点M 是曲线y =13x 3-2x 2+3x +1上任意一点,曲线在M 处的切线为l ,求:(1)斜率最小的切线方程; (2)切线l 的倾斜角α的取值范围. 解:(1)∵y ′=x 2-4x +3=(x -2)2-1, ∴当x =2时,y ′min =-1,此时y =53,∴斜率最小时的切点为⎝⎛⎭⎫2,53,斜率k =-1, ∴切线方程为3x +3y -11=0. (2)由(1)得k ≥-1,∴tan α≥-1,又∵α∈[0,π),∴α∈⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. 故α的取值范围为⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. 7.设抛物线C :y =-x 2+92x -4,过原点O 作C 的切线y =kx ,使切点P 在第一象限.(1)求k 的值;(2)过点P 作切线的垂线,求它与抛物线的另一个交点Q 的坐标. 解:(1)因为y ′=-2x +92,设切点P 的坐标为(x 1,y 1),则⎩⎪⎨⎪⎧ -2x 1+92=k ,y 1=kx 1,y 1=-x 21+92x 1-4,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 1=2,y 1=1,k =12或⎩⎪⎨⎪⎧x 1=-2,y 1=-17,k =172.因为切点P 在第一象限,所以k =12.(2)过P 点作切线的垂线,其方程为y =-2x +5. 将其代入抛物线方程得,x 2-132x +9=0.设Q 点的坐标为(x 2,y 2),则2x 2=9, 所以x 2=92,y 2=-4.所以Q 点的坐标为⎝⎛⎭⎫92,-4. C 级——重难题目自主选做1.已知f (x )=14x 2+sin ⎝⎛⎭⎫π2+x ,f ′(x )为f (x )的导函数,则f ′(x )的图象是( )解析:选A ∵f (x )=14x 2+sin ⎝⎛⎭⎫π2+x =14x 2+cos x ,∴f ′(x )=12x -sin x ,它是一个奇函数,其图象关于原点对称,故排除B ,D.又f ″(x )=12-cos x ,当-π3<x <π3时,cos x >12,∴f ″(x )<0,故函数y =f ′(x )在区间⎝⎛⎭⎫-π3,π3上单调递减,故排除C ,选A. 2.若函数f (x )=2sin x (x ∈[0,π))的图象在切点P 处的切线平行于函数g (x )=2x ⎝⎛⎭⎫x 3+1的图象在切点Q 处的切线,则直线PQ 的斜率为()畅享淘宝天猫京东拼多多百万张大额内部优惠券,先领券后购物!手机应用市场/应用宝下载花生日记APP 邀请码NJBHKZO ,高佣联盟官方正版APP 邀请码2548643A.83 B .2 C.73D.33解析:选A 由题意得f ′(x )=2cos x ,g ′(x )=x 12+x -12.设P (x 1,f (x 1)),Q (x 2,g (x 2)),f ′(x 1)=g ′(x 2),即2cos x 1=x 122+x -122,故4cos 2x 1=x 2+x -12+2,所以-4+4cos 2x 1=x 2+x -12-2,即-4sin 2x 1=x 122-x -1222,所以sin x 1=0,x 1=0,x122=x -122,x 2=1,故P (0,0),Q ⎝⎛⎭⎫1,83,故k PQ =83. (二)重点高中适用作业A 级——保分题目巧做快做1.已知函数f (x )=(x 2+2)(ax 2+b ),且f ′(1)=2,则f ′(-1)=( ) A .-1 B .-2 C .2D .0解析:选B f (x )=(x 2+2)(ax 2+b )=ax 4+(2a +b )x 2+2b ,f ′(x )=4ax 3+2(2a +b )x 为奇函数,所以f ′(-1)=-f ′(1)=-2.2.曲线y =e x -ln x 在点(1,e)处的切线方程为( ) A .(1-e)x -y +1=0 B .(1-e)x -y -1=0 C .(e -1)x -y +1=0D .(e -1)x -y -1=0解析:选C 由于y ′=e -1x ,所以y ′|x =1=e -1,故曲线y =e x -ln x 在点(1,e)处的切线方程为y -e =(e -1)(x -1),即(e -1)x -y +1=0.3.已知曲线y =x 24-3ln x 的一条切线的斜率为-12,则切点的横坐标为( )A .3B .2C .1D.12解析:选B 因为y =x 24-3ln x (x >0),所以y ′=x 2-3x .再由导数的几何意义,令x 2-3x =-12,解得x =2或x =-3(舍去).故切点的横坐标为2. 4.(2018·湖北百所重点高中联考)已知函数f (x +1)=2x +1x +1,则曲线y =f (x )在点(1,f (1))处切线的斜率为( )A .1B .-1C .2D .-2解析:选A f (x +1)=2(x +1)-1x +1,故f (x )=2x -1x ,即f (x )=2-1x ,对f (x )求导得f ′(x )=1x2,则f ′(1)=1,故所求切线的斜率为1,故选A. 5.已知函数f (x )=a ln x +bx 2的图象在点P (1,1)处的切线与直线x -y +1=0垂直,则a 的值为( )A .-1B .1C .3D .-3解析:选D 由已知可得P (1,1)在函数f (x )的图象上, 所以f (1)=1,即a ln 1+b =1,解得b =1, 所以f (x )=a ln x +x 2,故f ′(x )=ax+2x .则函数f (x )的图象在点P (1,1)处的切线的斜率k =f ′(1)=a +2, 因为切线与直线x -y +1=0垂直, 所以a +2=-1,即a =-3.故选D.6.已知函数f (x )=1x cos x ,则f (π)+f ′⎝⎛⎭⎫π2=________. 解析:∵f ′(x )=-1x 2cos x -1x sin x ,∴f (π)+f ′⎝⎛⎭⎫π2=-1π-2π=-3π. 答案:-3π7.若函数f (x )在R 上可导,f (x )=e x ln x +x 3f ′(1),则f ′(1)=________. 解析:由已知可得f ′(x )=e x ⎝⎛⎭⎫ln x +1x +3x 2f ′(1), 故f ′(1)=e ()ln 1+1+3×f ′(1),解得f ′(1)=-e2.答案:-e28.曲线f (x )=e x 在x =0处的切线与曲线g (x )=ax 2-a (a ≠0)相切,则a =________,切点坐标为________.解析:曲线f (x )在x =0处的切线方程为y =x +1. 设其与曲线g (x )=ax 2-a 相切于点(x 0,ax 20-a ).则g ′(x 0)=2ax 0=1,且ax 20-a =x 0+1.畅享淘宝天猫京东拼多多百万张大额内部优惠券,先领券后购物!手机应用市场/应用宝下载花生日记APP 邀请码NJBHKZO ,高佣联盟官方正版APP 邀请码2548643解得x 0=-1,a =-12,切点坐标为(-1,0).答案:-12 (-1,0)9.求下列函数的导数.(1)y =(1-x )⎝⎛⎭⎫1+1x ; (2)y =x ·tan x ;(3)y =(x +1)(x +2)(x +3);解:(1)∵y =(1-x )⎝⎛⎭⎫1+1x =1x-x =x -12-x 12,∴y ′=(x -12)′-(x 12)′=-12x -32-12x -12.(2)y ′=(x ·tan x )′=x ′tan x +x (tan x )′ =tan x +x ·⎝⎛⎭⎫sin x cos x ′=tan x +x ·cos 2x +sin 2x cos 2x =tan x +x cos 2x. (3)∵y =(x 2+3x +2)(x +3),∴y ′=(x 2+3x +2)′(x +3)+(x 2+3x +2)(x +3)′ =(2x +3)(x +3)+x 2+3x +2 =2x 2+9x +9+x 2+3x +2 =3x 2+12x +11.10.已知点M 是曲线y =13x 3-2x 2+3x +1上任意一点,曲线在M 处的切线为l ,求:(1)斜率最小的切线方程; (2)切线l 的倾斜角α的取值范围. 解:(1)∵y ′=x 2-4x +3=(x -2)2-1, ∴当x =2时,y ′min =-1,此时y =53,∴斜率最小时的切点为⎝⎛⎭⎫2,53,斜率k =-1, ∴切线方程为3x +3y -11=0. (2)由(1)得k ≥-1,∴tan α≥-1, 又∵α∈[0,π),∴α∈⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. 故α的取值范围为⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. B 级——拔高题目稳做准做1.如图,y =f (x )是可导函数,直线l :y =kx +2是曲线y =f (x )在x =3处的切线,令g (x )=xf (x ),g ′(x )是g (x )的导函数,则g ′(3)=( )A .-1B .0C .2D .4解析:选B 由题图可知曲线y =f (x )在x =3处的切线的斜率为-13,即f ′(3)=-13,又g (x )=xf (x ),g ′(x )=f (x )+xf ′(x ),g ′(3)=f (3)+3f ′(3),由题图可知f (3)=1,所以g ′(3)=1+3×⎝⎛⎭⎫-13=0. 2.已知f (x )=ln x ,g (x )=12x 2+mx +72(m <0),直线l 与函数f (x ),g (x )的图象都相切,且与f (x )图象的切点为(1,f (1)),则m 的值为( )A .-1B .-3C .-4D .-2解析:选D ∵f ′(x )=1x ,∴直线l 的斜率为k =f ′(1)=1, 又f (1)=0,∴切线l 的方程为y =x -1. ∵g ′(x )=x +m ,设直线l 与g (x )的图象的切点为(x 0,y 0), 则有⎩⎪⎨⎪⎧x 0+m =1,y 0=x 0-1,y 0=12x 2+mx 0+72,m <0,解得m =-2.3.若点P 是曲线y =x 2-ln x 上任意一点,则点P 到直线y =x -2的最小距离为________. 解析:由y =x 2-ln x ,得y ′=2x -1x (x >0),设点P 0(x 0,y 0)是曲线y =x 2-ln x 上到直线y =x -2的距离最小的点,则y ′|x =x 0=2x 0-1x 0=1,解得x 0=1或x 0=-12(舍去).∴点P 0的坐标为(1,1).∴所求的最小距离=|1-1-2|2= 2.答案: 24.已知曲线f (x )=x 3+ax +14在x =0处的切线与曲线g (x )=-ln x 相切,则a 的值为________.畅享淘宝天猫京东拼多多百万张大额内部优惠券,先领券后购物!手机应用市场/应用宝下载花生日记APP 邀请码NJBHKZO ,高佣联盟官方正版APP 邀请码2548643解析:由f (x )=x 3+ax +14得,f ′(x )=3x 2+a ,f ′(0)=a ,f (0)=14,∴曲线y =f (x )在x =0处的切线方程为y -14=ax .设直线y -14=ax 与曲线g (x )=-ln x 相切于点(x 0,-ln x 0),g ′(x )=-1x ,∴⎩⎨⎧-ln x 0-14=ax 0, ①a =-1x 0. ②将②代入①得ln x 0=34,∴x 0=e 34, ∴a =-1e34=-e-34.答案:-e -345.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为-3,求a ,b 的值; (2)若曲线y =f (x )存在两条垂直于y 轴的切线,求a 的取值范围. 解:f ′(x )=3x 2+2(1-a )x -a (a +2).(1)由题意,得⎩⎪⎨⎪⎧f (0)=b =0,f ′(0)=-a (a +2)=-3,解得b =0,a =-3或a =1.(2)因为曲线y =f (x )存在两条垂直于y 轴的切线,所以关于x 的方程f ′(x )=3x 2+2(1-a )x -a (a +2)=0有两个不相等的实数根, 所以Δ=4(1-a )2+12a (a +2)>0, 即4a 2+4a +1>0, 所以a ≠-12.所以a 的取值范围为⎝⎛⎭⎫-∞,-12∪⎝⎛⎭⎫-12,+∞. 6.设抛物线C :y =-x 2+92x -4,过原点O 作C 的切线y =kx ,使切点P 在第一象限.(1)求k 的值;(2)过点P 作切线的垂线,求它与抛物线的另一个交点Q 的坐标.解:(1)因为y ′=-2x +92,设切点P 的坐标为(x 1,y 1),则⎩⎪⎨⎪⎧ -2x 1+92=k ,y 1=kx 1,y 1=-x 21+92x 1-4,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 1=2,y 1=1,k =12或⎩⎪⎨⎪⎧x 1=-2,y 1=-17,k =172,因为切点P 在第一象限,所以k =12.(2)过P 点作切线的垂线,其方程为y =-2x +5. 将其代入抛物线方程得,x 2-132x +9=0.设Q 点的坐标为(x 2,y 2),则2x 2=9, 所以x 2=92,y 2=-4.所以Q 点的坐标为⎝⎛⎭⎫92,-4.。

变化率与导数的概念、导数的运算

变化率与导数的概念、导数的运算

03 高阶导数及其应用
高阶导数的定义与计算
高阶导数的定义
函数一阶导数的导数称为二阶导数,二阶导 数的导数称为三阶导数,以此类推,n-1阶 导数的导数称为n阶导数。
高阶导数的计算
高阶导数的计算可以通过连续求导得到,每 求一次导,阶数增加一阶。对于常见的基本 初等函数,其高阶导数有特定的公式或规律 可循。
导数在几何上表示曲线在某一点处的切线斜率。当函数在某一点处的导数大于0时,表示函数在该点处单调增加; 当导数小于0时,表示函数在该点处单调减少;当导数等于0时,表示函数在该点处可能达到极值点或拐点。
可导与连续的关系
可导必连续
如果一个函数在某一点处可导,则该函数在该点处必定连续。这是因为可导的定义中已经包含了函数 在该点处的极限存在且等于函数值这一条件。
成本最小化
企业在给定产量下追求成本最小化时,需要找到使得边际 成本等于平均成本的产量,即求解成本函数的一阶导数等 于零的点。
效用最大化
消费者追求效用最,即求解效用函数的一阶导数等于 零的点。
05 导数在工程学中的应用
曲线拟合与最小二乘法中的导数应用
工程优化问题中的导数应用
优化算法
在工程设计和制造过程中,经常需要解决各种优化问 题,如最小化成本、最大化效率等。导数在这些优化 算法中发挥着重要作用,它们被用来计算目标函数的 梯度或方向导数,以确定搜索方向或步长。
敏感性分析
在工程经济学中,敏感性分析是一种评估项目风险的 方法。它通过计算项目效益指标(如净现值、内部收 益率等)对于各个不确定因素的导数或偏导数,来量 化各因素对项目效益的影响程度。
变化率与导数的概念、导数的运算
目 录
• 变化率与导数的基本概念 • 导数的运算规则 • 高阶导数及其应用 • 导数在经济学中的应用 • 导数在工程学中的应用 • 数值计算中的导数逼近方法

变化率与导数导数的计算

变化率与导数导数的计算

变化率与导数导数的计算一、变化率与导数的关系在数学中,变化率是指一个量相对于另一个量的变化程度,常用来衡量两个变量之间的关系。

而导数则是描述函数在其中一点上的变化率的概念。

在一个数学函数中,比如说y=f(x),x和y分别代表自变量和因变量。

那么,当x发生微小变化Δx时,对应的y值也会发生一定的变化Δy。

这时,我们可以计算出y随着x的变化而变化的速率,也就是变化率。

变化率可以通过求平均变化率和瞬时变化率来进行计算。

平均变化率指的是通过两个点之间的变化率来计算,可以用Δy/Δx来表示。

而瞬时变化率则是在其中一点上的变化率,通过取Δx趋近于0时的极限来计算,也就是导数。

二、导数的定义与计算导数是用来衡量函数在其中一点上的变化率的数值,用dy/dx来表示。

导数的定义是:f'(x) = lim(Δx→0) (f(x+Δx) - f(x))/Δx导数表示函数f(x)在x点处的瞬时变化率。

导数可以用各种方法进行计算,其中最常用的方法包括求导法则和导数的性质。

1.求导法则(1)常数法则:如果c是一个常数,那么d(c)/dx = 0。

(2)幂法则:如果f(x) = x^n,那么d(f(x))/dx = nx^(n-1)。

(3)和差法则:如果f(x)=u(x) ± v(x),那么d(f(x))/dx =d(u(x))/dx ± d(v(x))/dx。

(4)乘法法则:如果f(x) = u(x)v(x),那么d(f(x))/dx =u(x)d(v(x))/dx + v(x)d(u(x))/dx。

(5)除法法则:如果f(x) = u(x)/v(x),那么d(f(x))/dx =(v(x)d(u(x))/dx - u(x)d(v(x))/dx)/v(x)^2(6)复合函数法则:如果f(x) = g(u(x)),那么d(f(x))/dx =g'(u(x))d(u(x))/dx。

2.导数的性质(1)导数的和差性:(f(x)±g(x))'=f'(x)±g'(x)。

导数与函数的变化率

导数与函数的变化率

导数与函数的变化率引言:数学作为一门精确的科学,涵盖了众多的分支和概念。

其中,导数与函数的变化率是数学中一个重要的概念。

导数是函数的一种特殊性质,它描述了函数在某一点的变化率。

本文将深入探讨导数与函数的变化率的概念、性质以及应用。

一、导数的概念导数是微积分中的一个重要概念,它描述了函数在某一点的变化率。

在数学中,函数的导数可以通过极限的概念来定义。

具体而言,对于函数y=f(x),如果在某一点x处的导数存在,那么该导数可以表示为f'(x)或者dy/dx。

导数的定义可以表示为:f'(x) = lim┬(Δx→0)⁡〖(f(x+Δx)-f(x))/Δx〗其中,Δx表示自变量x的增量。

二、导数的性质导数具有一系列的性质,这些性质对于求解导数和理解函数的变化率非常重要。

1. 常数函数的导数为0对于常数函数y=c,其中c为常数,其导数f'(x)=0。

这是因为常数函数在任意一点的斜率都为0,即没有变化。

2. 幂函数的导数幂函数y=x^n的导数可以通过幂函数的性质来求解。

具体而言,对于幂函数y=x^n,其中n为正整数,其导数f'(x)=nx^(n-1)。

3. 和差法则对于两个函数的和或差,其导数等于各个函数的导数的和或差。

即(f+g)'(x)=f'(x)+g'(x),(f-g)'(x)=f'(x)-g'(x)。

4. 乘法法则对于两个函数的乘积,其导数等于第一个函数的导数乘以第二个函数本身,再加上第一个函数本身乘以第二个函数的导数。

即(fg)'(x)=f'(x)g(x)+f(x)g'(x)。

5. 商法则对于两个函数的商,其导数等于分子的导数乘以分母本身,再减去分子本身乘以分母的导数,最后除以分母的平方。

即(f/g)'(x)=(f'(x)g(x)-f(x)g'(x))/g^2(x),其中g(x)≠0。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

变化率与导数
变化率与导数是微积分中的重要概念,它们能够帮助我们准确地表达和计算特定函数在特定点的斜率。

变化率可以定义为一个函数在某一点的变化量与该点前后变化量之比。

其定义式如下:
变化率 = 变化量/原始量
其中,变化量就是位于某一点处曲线上的一段段区域的变化量,而原始量则是位于曲线前后的一段段区域的变化量。

变化率的单位一般用“%”或者“1/X”表示,其中X 代表原始量。

变化率是一个值,用来估计特定函数在特定点处的变化情况。

当我们想要更加精确地表达函数变化情况时,就需要使用导数。

导数是变量x的函数y在x处的一阶微分,也就是某一点处函数的斜率。

它可以用下面的公式来表示:
dy/dx=f'(x)
其中,f'(x) 是函数y关于x的导数,它可以表示函数y在x处的斜率,也就是函数y在x处的变化速率。

因此,导数有助于我们更精确地表达函数的变化情况,它可以表示函数在特定点处的变化速度。

总之,变化率与导数都是微积分中重要的概念,它们都是用来表示函数在特定点处的变化情况。

变化率用来表
示函数在特定点处的变化量与原始量之比,而导数则是根据函数的一阶微分来表示函数在特定点处的斜率,从而表示函数在特定点处的变化速率。

相关文档
最新文档