人教B版高中数学选修2-2导学案 1.3.1利用导数判断函数的单调性
高中数学选修2-2教学设计1 :1.3.1函数的单调性与导数教案

教学设计1: 1.3.1函数的单调性与导数教学目标 1知识与技能了解函数的单调性与导数的关系;能利用导数研究函数的单调性;会利用导数求函数的单调区间。
2、 过程与方法通过本节的学习,掌握用导数研究函数单调性的方法。
3、 情感、态度与价值观通过实例探究函数的单调性与导数的关系。
通过这一过程,提高理性思维的能力。
教学重难点重点:函数单调性和导数的关系;会根据导数判断函数的单调性;会利用导数求出函数的单调区间。
难点:理解并掌握函数的单调性与导数的关系 教学过程 一、 复习引入:1. 常见函数的导数公式:0'=C ;1)'(-=n n nx x ;x x cos )'(sin =;xx sin )'(cos -=xx 1)'(ln =e xx a a log 1)'(log =x x e e =)'( a a a x x ln )'(= 2.法则1 )()()]()(['''x v x u x v x u ±=±.法则2 [()()]'()()()'()u x v x u x v x u x v x '=+, [()]'()Cu x Cu x '=法则3 '2''(0)u u v uv v v v -⎛⎫=≠ ⎪⎝⎭二、 讲授新课1.问题:图3.3-1(1),它表示跳水运动中高度h 随时间t 变化的函数2() 4.9 6.510h t t t =-++的图像,图3.3-1(2)表示高台跳水运动员的速度v 随时间t 变化的函数'()()9.8 6.5v t h t t ==-+的图像.运动员从起跳到最高点,以及从最高点到入水这两段时间的运动状态有什么区别?通过观察图像,我们可以发现:(1) 运动员从起点到最高点,离水面的高度h 随时间t 的增加而增加,即()h t 是增函数.相应地,'()()0v t h t =>.(2) 从最高点到入水,运动员离水面的高度h 随时间t 的增加而减少,即()h t 是减函数.相应地,'()()0v t h t =<.2.函数的单调性与导数的关系观察下面函数的图像,探讨函数的单调性与其导数正负的关系.如图 3.3-3,导数'0()f x 表示函数()f x 在点00(,)x y 处的切线的斜率.在0x x =处,'0()0f x >,切线是“左下右上”式的,这时,函数()f x 在0x 附近单调递增;在1x x =处,'0()0f x <,切线是“左上右下”式的,这时,函数()f x 在1x 附近单调递减.结论:函数的单调性与导数的关系在某个区间(,)a b 内,如果'()0f x >,那么函数()y f x =在这个区间内单调递增;如果'()0f x <,那么函数()y f x =在这个区间内单调递减.说明:(1)特别的,如果'()0f x =,那么函数()y f x =在这个区间内是常函数. 3.求解函数()y f x =单调区间的步骤: (1)确定函数()y f x =的定义域; (2)求导数''()y f x =;(3)解不等式'()0f x >,解集在定义域内的部分为增区间; (4)解不等式'()0f x <,解集在定义域内的部分为减区间. 三.典例分析例1.已知导函数'()f x 的下列信息: 当14x <<时,'()0f x >;当4x >,或1x <时,'()0f x <; 当4x =,或1x =时,'()0f x = 试画出函数()y f x =图像的大致形状.[解析]当14x <<时,'()0f x >,可知()y f x =在此区间内单调递增; 当4x >,或1x <时,'()0f x <;可知()y f x =在此区间内单调递减; 当4x =,或1x =时,'()0f x =,这两点比较特殊,我们把它称为“临界点”. 综上,函数()y f x =图像的大致形状如图3.3-4所示. 例2.判断下列函数的单调性,并求出单调区间.(1)3()3f x x x =+; (2)2()23f x x x =-- (3)()sin (0,)f x x x x π=-∈; (4)32()23241f x x x x =+-+ [解析](1)因为3()3f x x x =+,所以, '22()333(1)0f x x x =+=+>因此,3()3f x x x =+在R 上单调递增,如图3.3-5(1)所示.(2)因为2()23f x x x =--,所以, ()'()2221f x x x =-=-当'()0f x >,即1x >时,函数2()23f x x x =--单调递增; 当'()0f x <,即1x <时,函数2()23f x x x =--单调递减; 函数2()23f x x x =--的图像如图3.3-5(2)所示.(3)因为()sin (0,)f x x x x π=-∈,所以,'()cos 10f x x =-<因此,函数()sin f x x x =-在(0,)π单调递减,如图3.3-5(3)所示. (4)因为32()23241f x x x x =+-+,所以 .当'()0f x >,即 时,函数2()23f x x x =-- ; 当'()0f x <,即 时,函数2()23f x x x =-- ; 函数32()23241f x x x x =+-+的图像如图3.3-5(4)所示. 注:(3)、(4)生练例3.如图,水以常速(即单位时间内注入水的体积相同)注入下面四种底面积相同的容器中,请分别找出与各容器对应的水的高度h 与时间t 的函数关系图像.分析:以容器(2)为例,由于容器上细下粗,所以水以常速注入时,开始阶段高度增加得慢,以后高度增加得越来越快.反映在图像上,(A )符合上述变化情况.同理可知其它三种容器的情况.[解析]()()()()()()()()1,2,3,4B A D C →→→→思考:例3表明,通过函数图像,不仅可以看出函数的增减,还可以看出其变化的快慢.结合图像,你能从导数的角度解释变化快慢的情况吗?一般的,如果一个函数在某一范围内导数的绝对值较大,那么函数在这个范围内变化的快,这时,函数的图像就比较“陡峭”;反之,函数的图像就“平缓”一些. 如图3.3-7所示,函数()y f x =在()0,b 或(),0a 内的图像“陡峭”, 在(),b +∞或(),a -∞内的图像“平缓”.例4.求证:函数3223121y x x x =+-+在区间()2,1-内是减函数.[解析]证明:因为()()()'22661262612y x x x x x x =+-=+-=-+当()2,1x ∈-即21x -<<时,'0y <,所以函数3223121y x x x =+-+在区间()2,1-内是减函数.说明:证明可导函数()f x 在(),a b 内的单调性步骤: (1)求导函数()'f x ;(2)判断()'fx 在(),a b 内的符号;(3)做出结论:()'0fx >为增函数,()'0f x <为减函数.例5.已知函数 232()4()3f x x ax x x R =+-∈在区间[]1,1-上是增函数,求实数a 的取值范围.[解析]'2()422f x ax x =+-,因为()f x 在区间[]1,1-上是增函数,所以'()0f x ≥对[]1,1x ∈-恒成立,即220x ax --≤对[]1,1x ∈-恒成立,解之得:11a -≤≤所以实数a 的取值范围为[]1,1-.说明:已知函数的单调性求参数的取值范围是一种常见的题型,常利用导数与函数单调性关系:即“若函数单调递增,则'()0f x ≥;若函数单调递减,则'()0f x ≤”来求解,注意此时公式中的等号不能省略,否则漏解.例6.已知函数y =x +x1,试讨论出此函数的单调区间. [解析]y ′=(x +x1)′ =1-1·x -2=222)1)(1(1x x x x x -+=-令2)1)(1(xx x -+>0. 解得x >1或x <-1.∴y =x +x1的单调增区间是(-∞,-1)和(1,+∞).令2)1)(1(xx x -+<0,解得-1<x <0或0<x <1. ∴y =x +x1的单调减区间是(-1,0)和(0,1) 四、课堂练习:1.确定下列函数的单调区间 (1)y =x 3-9x 2+24x (2)y =3x -x 3(1) [解析]y ′=(x 3-9x 2+24x )′=3x 2-18x +24=3(x -2)(x -4) 令3(x -2)(x -4)>0,解得x >4或x <2.∴y =x 3-9x 2+24x 的单调增区间是(4,+∞)和(-∞,2) 令3(x -2)(x -4)<0,解得2<x <4 .∴y =x 3-9x 2+24x 的单调减区间是(2,4)(2) [解析]y ′=(3x -x 3)′=3-3x 2=-3(x 2-1)=-3(x +1)(x -1) 令-3(x +1)(x -1)>0,解得-1<x <1. ∴y =3x -x 3的单调增区间是(-1,1). 令-3(x +1)(x -1)<0,解得x >1或x <-1. ∴y =3x -x 3的单调减区间是(-∞,-1)和(1,+∞)2、设y =f (x)'是函数y =f(x)的导数, y =f (x)'的 图象如图所示, 则y =f(x)的图象最有可能是( )小结:重点是抓住导函数的图象与原函数的图象从哪里发生联系?五、课堂小结 :1.函数导数与单调性的关系:若函数y =f (x )在某个区间内可导,如果f ′(x )>0, 则f (x )为增函数;如果f ′(x)<0, 则f (x )为减函数.2.本节课中,用导数去研究函数的单调性是中心,能灵活应用导数解题是目的,另外应注意数形结合在解题中的应用.3.掌握研究数学问题的一般方法:从特殊到一般,从简单到复杂.六、课后作业:【思考题】对于函数f (x )=2x 3-6x 2+7思考1、能不能画出该函数的草图?思考2、3276x x +=在区间(0, 2)内有几个解? 1.确定下列函数的单调区间(1) 2y x x =- (2)3y x x =-2.讨论二次函数y =ax 2+bx +c (a >0)的单调区间.。
人教新课标版数学高二-数学选修2-2导学案 1.3.1利用导数判断函数的单调性

1.3.1利用导数判断函数的单调性学案编号:GEXX1-1T3-3-1【学习要求】1.结合实例,直观探索并掌握函数的单调性与导数的关系.2.能利用导数研究函数的单调性,并能够利用单调性证明一些简单的不等式.3.会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次).【学法指导】结合函数图象(几何直观)探讨归纳函数的单调性与导函数正负之间的关系,体会数形结合思想,以直代曲思想.一般地,在区间(a,b)内函数的单调性与导数有如下关系:导数函数的单调性f′(x)>0单调递f′(x)<0单调递f′(x)=0常函数探究点一函数的单调性与导函数正负的关系问题1观察下面四个函数的图象,回答函数的单调性与其导函数的正负有何关系?问题2若函数f(x)在区间(a,b)内单调递增,那么f′(x)一定大于零吗?问题3(1)如果一个函数具有相同单调性的单调区间不止一个,那么如何表示这些区间?试写出问题1中(4)的单调区间.(2)函数的单调区间与其定义域满足什么关系?例1已知导函数f′(x)的下列信息:当1<x<4时,f′(x)>0;当x>4或x<1时,f′(x)<0;当x=4或x=1时,f′(x)=0.试画出函数f(x)图象的大致形状.跟踪训练1函数y=f(x)的图象如图所示,试画出导函数f′(x)图象的大致形状.例2求下列函数的单调区间:(1)f (x )=2x (e x -1)-x 2; (2)f (x )=3x 2-2ln x .跟踪训练2 求下列函数的单调区间:(1)f (x )=x 2-ln x ; (2)f (x )=e xx -2; (3)f (x )=sin x (1+cos x )(0≤x <2π).探究点二 函数的变化快慢与导数的关系问题 我们知道导数的符号反映函数y =f (x )的增减情况,怎样反映函数y =f (x )增减的快慢呢?能否从导数的角度解释变化的快慢呢?例3 如图,水以常速(即单位时间内注入水的体积相同)注入下面四种底面积相同的容器中,请分别找出与各容器对应的水的高度h 与时间t 的函数关系图象.跟踪训练3 已知f ′(x )是f (x )的导函数,f ′(x )的图象如图所示,则f (x )的图象只可能是( )【达标检测】1.函数f (x )=x +ln x 在(0,6)上是( )A.单调增函数B.单调减函数C.在⎝⎛⎭⎫0,1e 上是减函数,在⎝⎛⎭⎫1e ,6上是增函数D.在⎝⎛⎭⎫0,1e 上是增函数,在⎝⎛⎭⎫1e ,6上是减函数 2.f ′(x )是函数y =f (x )的导函数,若y =f ′(x )的图象如图所示,则函数y =f (x )的图象可能是 ( )3.函数f (x )=ln x -ax (a >0)的单调增区间为( )A.⎝⎛⎭⎫0,1a B.⎝⎛⎭⎫1a ,+∞ C.(0,+∞) D.(0,a )4.(1)函数y =x 2-4x +a 的增区间为______,减区间为______. (2)函数f (x )=x 3-x 的增区间为______,减区间为______.【课堂小结】1.导数的符号反映了函数在某个区间上的单调性,导数绝对值的大小反映了函数在某个区间或某点附近变化的快慢程度.2.利用导数求函数f (x )的单调区间的一般步骤为(1)确定函数f (x )的定义域;(2)求导数f ′(x ); (3)在函数f (x )的定义域内解不等式f ′(x )>0和f ′(x )<0;(4)根据(3)的结果确定函数f (x )的单调区间.1. 3.1 利用导数判断函数的单调性 练习题一、基础过关1.命题甲:对任意x ∈(a ,b ),有f ′(x )>0;命题乙:f (x )在(a ,b )内是单调递增的.则甲是乙的 ( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件 2.函数f (x )=(x -3)e x 的单调递增区间是( )A .(-∞,2)B .(0,3)C .(1,4)D .(2,+∞)3.函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,其中a ,b ,c 为实数,当a 2-3b <0时,f (x )是 ( )A .增函数B .减函数C .常数D .既不是增函数也不是减函数 4.下列函数中,在(0,+∞)内为增函数的是( )A .y =sin xB .y =x e 2C .y =x 3-xD .y =ln x -x5.函数y =f (x )在其定义域⎝⎛⎭⎫-32,3内可导,其图象如图所示,记y =f (x )的导函数为y =f ′(x ),则不等式f ′(x )≤0的解集为________.6.函数y=x-2sin x在(0,2π)内的单调递增区间为________________.7. 已知函数y=f(x)的导函数f′(x)的图象如图所示,试画出函数y=f(x)的大致图象.二、能力提升8.如果函数f(x)的图象如图,那么导函数y=f′(x)的图象可能是()9.设f(x),g(x)在[a,b]上可导,且f′(x)>g′(x),则当a<x<b时,有() A.f(x)>g(x) B.f(x)<g(x) C.f(x)+g(a)>g(x)+f(a) D.f(x)+g(b)>g(x)+f(b) 10.函数y=ax3-x在R上是减函数,则a的取值范围为________.11.求下列函数的单调区间:(1)y=x-ln x;(2)y=12x.12.已知函数f(x)=x3+bx2+cx+d的图象经过点P(0,2),且在点M(-1,f(-1))处的切线方程为6x -y+7=0.(1)求函数y=f(x)的解析式;(2)求函数y=f(x)的单调区间.三、探究与拓展13.已知函数f(x)=mx3+nx2 (m、n∈R,m≠0),函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线与x轴平行.(1)用关于m的代数式表示n;(2)求函数f(x)的单调增区间.。
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1.3.1 利用导数判断函数的单调性
高二数学组陈静
教学目标:
知识:借助于函数的图像了解函数的单调性与导数的关系;会判断具体函数在给定区间上的单调性;会求具体函数的单调区间。
技能:培养学生的观察能力、归纳能力,增强数形结合的思维意识。
情感:通过实例探究函数单调性与导数关系的过程,体会知识间的相互联系和运动变化的观点,提高理性思维能力。
教学重点:利用导数判断函数的单调性。
教学难点:提高灵活应用导数法解决有关函数单调性问题的能力。
教学方法:采用师生互动的方式,由学生自我探索、自我分析,合作学习
教学过程:。
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析与层层深入,直至发现本节课的核心问题即问题的关键所在。
3前后呼应,利用本节课一开始埋下的伏笔,做好的铺垫,来完成对本节课核心问题的突破与解决。
教学过程1情景引入。
问题:函数2x
y=与2
y x
=的图象共有几个交点()
A 1
B 2 C
3 D 4
学弟学妹们问:“学长,你咋知道当0
x>时,2
y x
=与2x
y=有两个交点?”
调动学生积极参与,从而引出“指数增长的迅猛性”这一关键概念。
2(为了更深刻地理解这一点,提出下面这个问题。
)求证:存在正数M,当x M
>时,2018
x
e x
>
教师演示证明方法,学生认真听讲。
证明:由x e x
>,则
x
n
x
e
n
>所以
n
x
x
e
n
⎛⎫
> ⎪
⎝⎭
2019
2018
x
x x。
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“含参函数的单调性”复习课教学设计广州市番禺区象贤中学李伟 511483一、课题:含参函数的单调性二、课型分析:复习课。
复习课型中蕴含的主要知识类型是概念和规则,属于属于智慧技能中的高级规则的学习,要达到掌握水平。
学习过程可分为三个部分:首先是梳理基本规则,知识网络化;然后通过典型例题突出重点,突破难点,形成技能,最后通过综合练习,提供情境相似与不同的问题,促进迁移与应用。
三、学情分析:学生对于函数单调性的求解有一个基本认识,但在三个地方经常出现困难:一是忽略定义域,作答不规范;二是混淆了单调性的本质,在求单调性过程中习惯性地分离参数而不是求的范围;三是对于参数的分类讨论缺乏方向,体现在乱分类、怕分类。
四、教学目标:1.规范掌握函数单调性求解的基本步骤;理解其中的关键环节。
2.借助导函数图像突破含参函数单调性中的参数讨论,明确参数讨论的基本方向。
3.体会数形结合的思想方法。
五、重点:(1)熟练掌握函数单调性求解的基本步骤;(2)借助导函数图像突破含参函数单调性中的参数讨论。
难点:借助导函数图像突破含参函数单调性中的参数讨论。
六、策略及方法:(1)提炼求解步骤,口诀化促进理解及记忆,同时给以示范,解决困难一、二。
(2)求函数单调性问题的关键在于判断导函数值的正负,若导函数中含有参数,判定就会存在困难。
破解的关键——能否找到零点,然后根据图像即容易得出。
归纳基本步骤:首先是找零点。
一是分解因式找零点,二是通过判别式、求根公式找零点。
然后画出导函数草图(以二次函数为例):图像要素(开口、对称轴、特殊点)能定则定,不能定的在讨论开口的情况下结合零点情况去画图,并通过零点、区间的比较来确定参数讨论的方向,还可根据实际情况拓展到一般函数,用熟悉函数图像来寻求零点的情况,体现寻找函数零点的本质方法。
(3)学生思考、练习过程给以及时鼓励及表扬,克服心理因素,解决困难三。
(4)责任转移的策略:教师示范、师生帮扶直至学生独立完成。
【人教B版】高中数学选修2-2学案全集(全册 共65页 附答案)

【人教B版】高中数学选修2-2学案全集(全册共65页附答案)目录1.2 导数的运算1.3.1 利用导数判断函数的单调性1.3.2 利用导数研究函数的极值1.3.3 导数的实际应用1.4.1 曲边梯形面积与定积分1.4.2 微积分基本定理2.1.1 合情推理2.1.2 演绎推理2.2.1 综合法与分析法2.2.2 反证法2.3 数学归纳法3.1.2 复数的概念3.1.3 复数的几何意义3.2.1 复数的加法与减法3.2.2 复数的乘法3.2.3 复数的除法1.2 导数的运算1.掌握基本初等函数的导数公式,并能利用这些公式求基本初等函数的导数. 2.熟练运用导数的运算法则.3.正确地对复合函数进行求导,合理地选择中间变量,认清是哪个变量对哪个变量求导数.1.基本初等函数的导数公式表y =f (x ) y′=f′(x )(1)求导公式在以后的求导数中可直接运用,不必利用导数的定义去求. (2)幂函数的求导规律:求导幂减1,原幂作系数.【做一做1-1】给出下列结论:①若y =1x 3,则y′=-3x 4;②若y =3x ,则y′=133x ;③若y =1x2,则y′=-2x -3;④若y =f (x )=3x ,则f′(1)=3;⑤若y =cos x ,则y′=sin x ;⑥若y =sin x ,则y′=cos x .其中正确的个数是( ).A .3B .4C .5D .6【做一做1-2】下列结论中正确的是( ).A .(log a x )′=a xB .(log a x )′=ln 10xC .(5x )′=5xD .(5x )′=5xln 5 2.导数的四则运算法则(1)函数和(或差)的求导法则: 设f (x ),g (x )是可导的,则(f (x )±g (x ))′=__________,即两个函数的和(或差)的导数,等于这两个函数的____________.(2)函数积的求导法则:设f (x ),g (x )是可导的,则[f (x )g (x )]′=____________,即两个函数的积的导数等于第一个函数的导数乘上第二个函数,加上第一个函数乘上第二个函数的导数.由上述法则立即可以得出[Cf (x )]′=Cf′(x ),即常数与函数之积的导数,等于常数乘以____________.(3)函数的商的求导法则:设f (x ),g (x )是可导的,g (x )≠0,则⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )g (x )′=________________.(1)比较:[f (x )g (x )]′=f′(x )g (x )+f (x )g ′(x ),⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )g (x )′=g (x )f ′(x )-f (x )g ′(x )g 2(x ),注意差异,加以区分.(2)f (x )g (x )≠f ′(x )g ′(x ),且⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )g (x )′≠g (x )f ′(x )+f (x )g ′(x )g 2(x ).(3)两函数的和、差、积、商的求导法则,称为可导函数四则运算的求导法则.(4)若两个函数可导,则它们的和、差、积、商(商的分母不为零)必可导. 若两个函数不可导,则它们的和、差、积、商不一定不可导.例如,设f (x )=sin x +1x ,g (x )=cos x -1x,则f (x ),g (x )在x =0处均不可导,但它们的和f (x )+g (x )=sin x +cos x 在x =0处可导. 【做一做2】下列求导运算正确的是( ).A .⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x ′=1+1x2B .(log 2x )′=1x ln 2C .(3x )′=3x·log 3eD .(x 2cos x )′=-2x sin x 3.复合函数的求导法则对于两个函数y =f (u )和u =g (x ),如果通过变量u ,y 可以表示成x 的函数,那么称这个函数为函数y =f (u )和u =g (x )的复合函数,记作y =f [g (x )].如函数y =(2x +3)2是由y =u 2和u =2x +3复合而成的.复合函数y =f [g (x )]的导数和函数y =f (u ),u =g (x )的导数间的关系为 y′x =y′u ·u ′x .即y 对x 的导数等于y 对u 的导数与u 对x 的导数的乘积.对于复合函数的求导应注意以下几点:(1)分清复合函数是由哪些基本函数复合而成的,适当选定中间变量.(2)分步计算的每一步都要明确是对哪个变量进行求导的,而其中要特别注意的是中间变量的导数.如(sin 2x )′=2cos 2x ,而(sin 2x )′≠cos 2x .(3)根据基本初等函数的导数公式及导数的运算法则,求出各函数的导数,并把中间变量转换成自变量的函数.如求y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3的导数,设y =sin u ,u =2x +π3,则y′x =y′u ·u ′x =cos u ·2=2cos ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π3. (4)复合函数的求导熟练后,中间步骤可省略不写. 【做一做3】函数y =ln(2x +3)的导数为________.1.如何看待导数公式与用定义法求导数之间的关系?剖析:导数的定义本身给出了求导数的最基本的方法,但由于导数是用极限定义的,因此求导数总是归结到求极限,这在运算上很麻烦,有时甚至很困难,利用导数公式就可以比较简捷地求出函数的导数.2.导数公式表中y′表示什么?剖析:y′是f′(x )的另一种写法,两者都表示函数y =f (x )的导数. 3.如何理解y =C (C 是常数),y′=0;y =x ,y′=1?剖析:因为y =C 的图象是平行于x 轴的直线,其上任一点的切线即为本身,所以切线的斜率都是0;因为y =x 的图象是斜率为1的直线,其上任一点的切线即为直线本身,所以切线的斜率为1.题型一 利用公式求函数的导数 【例题1】求下列函数的导数:(1)y =x x ;(2)y =1x4;(3)y =5x 3;(4)y =log 2x 2-log 2x ;(5)y =-2sin x2(1-2cos 2x4).分析:熟练掌握常用函数的求导公式.运用有关的性质或公式将问题转化为基本初等函数后再求导数.反思:通过恒等变形把函数先化为基本初等函数,再应用公式求导. 题型二 利用四则运算法则求导 【例题2】求下列函数的导数:(1)y =x 4-3x 2-5x +6; (2)y =x ·tan x ;(3)y =(x +1)(x +2)(x +3);(4)y =x -1x +1.分析:仔细观察和分析各函数的结构规律,紧扣求导运算法则,联系基本函数求导公式,不具备求导法则条件的可适当进行恒等变形,然后进行求导.反思:对于函数求导问题,一般要遵循先化简再求导的基本原则.求导时,不但要重视求导法则的应用,而且要特别注意求导法则对求导的制约作用.在实施化简时,必须注意变换的等价性,避免不必要的运算错误.题型三 求复合函数的导数 【例题3】求下列函数的导数:(1)y =(2x +1)n(x ∈N +);(2)y =⎝⎛⎭⎪⎫x 1+x 5;(3)y =sin 3(4x +3);(4)y =x cos x 2.分析:选择中间变量是复合函数求导的关键.必须正确分析复合函数是由哪些基本函数经过怎样的顺序复合而成的,分清其间的复合关系.要善于把一部分量、式子暂时当作一个整体,这个暂时的整体就是中间变量.求导时需要记住中间变量,注意逐层求导,不遗漏,其中还应特别注意中间变量的关系,求导后,要把中间变量转换成自变量的函数.反思:对于复合函数的求导,要注意分析问题的具体特征,灵活恰当地选择中间变量.易犯错误的地方是混淆变量,或忘记中间变量对自变量求导.复合函数的求导法则,通常称为链条法则,因为它像链条一样,必须一环一环套下去,而不能丢掉其中的一环.题型四 易错辨析易错点:常见函数的导数公式、导数的四则运算法则、复合函数的求导法则等,记忆不牢或不能够灵活运用,所以在求导时容易出错.牢记公式、灵活应用法则是避免求导出错的关键.【例题4】求函数y =12(e x +e -x)的导数.错解:y′=⎣⎢⎡⎦⎥⎤12(e x +e -x )′=12(e x +e -x )′=12[(e x )′+(e -x )′]=12(e x +e -x).1下列各组函数中导数相同的是( ). A .f (x )=1与f (x )=xB .f (x )=sin x 与f (x )=cos xC .f (x )=1-cos x 与f (x )=-sin xD .f (x )=x -1与f (x )=x +12已知函数f (x )=ax 3+3x 2+2,若f′(-1)=4,则a 的值为( ). A .193 B .103 C .133 D .1633函数y =cos xx的导数是( ).A .-sin xx2 B .-sin xC .-x sin x +cos x x 2D .-x cos x +cos xx 24设y =1+a +1-x (a 是常数),则y′等于( ).A .121+a +121-xB .121-xC .121+a -121-xD .-121-x5已知抛物线y =ax 2+bx -5(a ≠0),在点(2,1)处的切线方程为y =-3x +7,则a =________,b =________.答案:基础知识·梳理1.nxn -1a xln a1x ln acos x -sin x 【做一做1-1】B 由求导公式可知,①③④⑥正确. 【做一做1-2】D2.(1)f′(x )±g′(x ) 导数和(或差) (2)f′(x )g (x )+f (x )g′(x ) 函数的导数 (3)fx g x -f x gxg 2x【做一做2】B 由求导公式知,B 选项正确.⎝⎛⎭⎪⎫x +1x′=x ′+(x -1)′=1-x -2=1-1x2.(3x )′=3x ln 3,(x 2cos x )′=(x 2)′cos x +x 2(cos x )′=2x cos x -x 2sin x . 【做一做3】y′=22x +3函数y =ln(2x +3)可看作函数y =ln u 和u =2x +3的复合函数,于是y′x =y′u ·u ′x =(ln u )′·(2x +3)′=1u ×2=22x +3.典型例题·领悟【例题1】解:(1)y′=(x x )′=⎝ ⎛⎭⎪⎫x 32′=32x 32-1=32x . (2)y′=⎝ ⎛⎭⎪⎫1x4′=(x -4)′=-4x -4-1=-4x -5=-4x5.(3)y′=(5x 3)′=⎝ ⎛⎭⎪⎫x 35′=35x 35-1=35x -25=355x 2. (4)∵y =log 2x 2-log 2x =log 2x ,∴y′=(log 2x )′=1x ln 2. (5)∵y =-2sin x 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1-2cos 2x 4=2sin x 2⎝ ⎛⎭⎪⎫2cos 2x 4-1=2sin x 2cos x2=sin x ,∴y′=cos x .【例题2】解:(1)y′=(x 4-3x 2-5x +6)′=(x 4)′-3(x 2)′-5x ′-6′=4x 3-6x -5.(2)y′=(x ·tan x )′=⎝ ⎛⎭⎪⎫x ·sin x cos x ′=x ·sin x ′·cos x -x ·sin x cos x ′cos 2x=sin x +x ·cos x ·cos x +x ·sin 2xcos 2x=sin x ·cos x +x ·cos 2x +x ·sin 2x cos 2x =12sin 2x +x cos 2x +x sin 2x cos 2x =sin 2x +2x 2cos 2x . (3)方法1:y′=[(x +1)(x +2)]′(x +3)+(x +1)(x +2)(x +3)′=[(x +1)′(x +2)+(x +1)(x +2)′](x +3)+(x +1)(x +2) =(x +2+x +1)(x +3)+(x +1)(x +2) =(2x +3)(x +3)+(x +1)(x +2)=3x 2+12x +11.方法2:y =x 3+6x 2+11x +6, y′=3x 2+12x +11.(4)方法1:y′=⎝ ⎛⎭⎪⎫x -1x +1′=x -1′x +1-x -1x +1′x +12=x +1-x -1x +12=2x +12.方法2:y =1-2x +1, y′=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-2x +1′=⎝ ⎛⎭⎪⎫-2x +1′=-2′x +1-2x +1′x +12=2x +12.【例题3】解:(1)y′=[(2x +1)n]′=n (2x +1)n -1·(2x +1)′=2n (2x +1)n -1.(2)y′=⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x 5′=5·⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x 4·⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x ′=5x4x +16.(3)y′=[sin 3(4x +3)]′=3sin 2(4x +3)[sin(4x +3)]′=3sin 2(4x +3)·cos(4x +3)·(4x +3)′=12sin 2(4x +3)cos(4x +3).(4)y′=(x cos x 2)′=x ′·cos x 2+(cos x 2)′·x=cos x 2-2x 2sin x 2.【例题4】错因分析:y =e -x 的求导错误,y =e -x 由y =e u与u =-x 复合而成,因此其导数应按复合函数的求导法则进行.正解:令y =e u ,u =-x ,则y′x =y′u ·u ′x ,所以(e -x )′=(e u )′(-x )′=e -x×(-1)=-e -x,所以y′=⎣⎢⎡⎦⎥⎤12x +e -x ′=12[(e x )′+(e -x )′]=12(e x -e -x ). 随堂练习·巩固1.D2.B f′(x )=3ax 2+6x ,∴f′(-1)=3a -6=4,∴a =103.3.C y′=⎝⎛⎭⎪⎫cos x x ′=xx -cos x ·x ′x =-x sin x -cos xx =-x sin x +cos xx 2.4.D 由x 是自变量,a 是常数,可知(1+a )′=0,所以y′=(1+a )′+(1-x )′=[(1-x )12]′=12(1-x )-12·(1-x )′=-121-x .5.-3 9 ∵y′=2ax +b ,∴y′|x =2=4a +b ,∴方程y -1=(4a +b )(x -2)与方程y =-3x +7相同,即⎩⎪⎨⎪⎧4a +b =-3,1-a +b =7,即4a +b =-3,又点(2,1)在y =ax 2+bx -5上, ∴4a +2b -5=1.即4a +2b =6.由⎩⎪⎨⎪⎧4a +b =-3,4a +2b =6,得⎩⎪⎨⎪⎧a =-3,b =9.1.3.1 利用导数判断函数的单调性1.理解可导函数单调性与其导数的关系,会用导数确定函数的单调性. 2.通过比较体会用导数求函数单调区间的优越性.用函数的导数判定函数单调性的法则1.如果在(a ,b )内,f′(x )>0,则f (x )在此区间是______,(a ,b )为f (x )的单调增区间;2.如果在(a ,b )内,f′(x )<0,则f (x )在此区间是______,(a ,b )为f (x )的单调减区间.(1)在(a ,b )内,f′(x )>0(<0)只是f (x )在此区间是增(减)函数的充分条件而非必要条件.(2)函数f (x )在(a ,b )内是增(减)函数的充要条件是在(a ,b )内f′(x )≥0(≤0),并且f′(x )=0在区间(a ,b )上仅有有限个点使之成立.【做一做1-1】已知函数f (x )=1+x -sin x ,x ∈(0,2π),则函数f (x )( ). A .在(0,2π)上是增函数 B .在(0,2π)上是减函数C .在(0,π)上是增函数,在(π,2π)上是减函数D .在(0,π)上是减函数,在(π,2π)上是增函数【做一做1-2】设f′(x )是函数f (x )的导数,f′(x )的图象如图所示,则f (x )的图象最有可能是( ).1.函数的单调性与其导数有何关系?剖析:(1)求函数f(x)的单调增(或减)区间,只需求出其导函数f′(x)>0(或f′(x)<0)的区间.(2)若可导函数f(x)在(a,b)内是增函数(或减函数),则可以得出函数f(x)在(a,b)内的导函数f′(x)≥0(或f′(x)≤0).2.利用导数判断函数单调性及单调区间应注意什么?剖析:(1)在利用导数讨论函数的单调区间时,首先要确定函数的定义域,解决问题时只能在定义域内,通过讨论导数的符号,来判断函数的单调区间.(2)在对函数划分单调区间时,要注意定义域内的不连续点和不可导点.(3)如果一个函数具有相同单调性的单调区间不止一个,这些单调区间不能用“∪”连接,而只能用“逗号”或“和”字隔开.题型一求函数的单调区间【例题1】求下列函数的单调区间:(1)f(x)=x-x3;(2)f(x)=x ax-x2(a>0).分析:先求f′(x),然后解不等式f′(x)>0得单调增区间,f′(x)<0得单调减区间.反思:运用导数讨论函数的单调性需注意如下几点:(1)确定函数的定义域,解决问题时,只能在函数的定义域内,通过讨论函数导数的符号,来判断函数的单调区间;(2)在对函数划分单调区间时,要注意定义域内的不连续点和不可导点;(3)在某一区间内f′(x)>0(或f′(x)<0)是函数f(x)在该区间上为增(或减)函数的充分不必要条件.题型二根据函数的单调性求参数的取值范围【例题2】已知函数f(x)=2ax-1x2,x∈(0,1],若f(x)在x∈(0,1]上是增函数,求a 的取值范围.分析:函数f(x)在(0,1]上是增函数,则f′(x)≥0在(0,1]上恒成立.反思:函数f(x)在区间M上是增(减)函数,即f′(x)≥0(≤0)在x∈M上恒成立.题型三证明不等式【例题3】已知x>1,求证:x>ln(1+x).分析:构造函数f(x)=x-ln(1+x),只要证明在x∈(1,+∞)上,f(x)>0恒成立即可.反思:利用可导函数的单调性证明不等式,是不等式证明的一种重要方法,其关键在于构造一个合理的可导函数.此法的一般解题步骤为:令F(x)=f(x)-g(x),x≥a,其中F(a)=f(a)-g(a)=0,从而将要证明的不等式“当x>a时,f(x)>g(x)”转化为证明“当x>a时,F(x)>F(a)”.题型四易错辨析易错点:应用导数求函数的单调区间时,往往因忘记定义域的限制作用从而导致求解结果错误,因此在求函数的单调区间时需先求定义域.【例题4】求函数f (x )=2x 2-ln x 的单调减区间.错解:f′(x )=4x -1x =4x 2-1x ,令4x 2-1x <0,得x <-12或0<x <12,所以函数f (x )的单调减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-12,⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12.1在区间(a ,b )内f′(x )>0是f (x )在(a ,b )内为增函数的( ). A .充分不必要条件 B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件2函数y =x cos x -sin x 在下面哪个区间内是增函数( ). A .⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,3π2 B .(π,2π)C .⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2,5π2 D .(2π,3π)3若f (x )=ax 3+bx 2+cx +d 为增函数,则一定有( ).A .b 2-4ac ≤0 B.b 2-3ac ≤0C .b 2-4ac ≥0 D.b 2-3ac ≥04如果函数f (x )=-x 3+bx (b 为常数)在区间(0,1)上是增函数,则b 的取值范围是__________.5函数y =-13x 3+x 2+5的单调增区间为________,单调减区间为________.答案:基础知识·梳理 1.增函数 2.减函数 【做一做1-1】A f′(x )=1-cos x ,当x (0,2π)时,f′(x )>0恒成立,故f (x )在(0,2π)上是增函数.【做一做1-2】C 由f′(x )的图象知,x (-∞,0)或x (2,+∞)时,f′(x )>0,故f (x )的增区间为(-∞,0),(2,+∞),同理可得f (x )的减区间为(0,2).典型例题·领悟【例题1】解:(1)f (x )′=1-3x 2.令1-3x 2>0,解得-33<x <33.因此函数f (x )的单调增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,33. 令1-3x 2<0,解得x <-33或x >33.因此函数f (x )的单调减区间为⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-33和⎝ ⎛⎭⎪⎫33,+∞. (2)由ax -x 2≥0得0≤x ≤a ,即函数的定义域为[0,a ].又f (x )′=ax -x 2+x ×12(ax -x 2)-12·(a -2x )=-4x 2+3ax 2ax -x2, 令f (x )′>0,得0<x <3a 4;令f (x )′<0,得x <0或x >34a ,又x [0,a ],∴函数f (x )的单调增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,3a 4,单调减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫3a 4,a .【例题2】解:由题意,得f′(x )=2a +2x3.。
高中数学选修2-2 1.3.1利用导数判断函数的单调性 学案 含解析
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用函数的导数判定函数单调性的法则
1.如果在(a ,b )内,f ′(x )>0,则f (x )在此区间是增函数,(a ,b )为f (x )的单调增区间;
2.如果在(a ,b )内,f ′(x )<0,则f (x )在此区间是减函数,(a ,b )为f (x )的单调减区间. 思考 在区间(a ,b )内,f ′(x )>0是f (x )在(a ,b )上为单调增函数的什么条件?
提示:在区间(a ,b )内f ′(x )>0是函数f (x )在(a ,b )上为增函数的充分条件,而不是必要条件.如果出现个别点使f ′(x )=0,不会影响函数f (x )在包含该点的某个区间内的单调性.例如函数f (x )=x 3在定义域(-∞,+∞)上是增函数,但由f ′(x )=3x 2知,f ′(0)=0,即并不是在定义域内的任意一点处都满足f ′(x )>0.
点拨 当f ′(x )≥0(f ′(x )≤0)时,f (x )的单调性:
在区间(a ,b )上,当f ′(x )≥0(f ′(x )≤0)时,f (x )可能是增函数(减函数),其前提是在区间(a ,b )上,只有个别离散的点使f ′(x )=0成立,其他的点均满足f ′(x )>0(f ′(x )<0).当不满足这个前提时,f (x )在(a ,b )上就不是增函数(减函数),例如函数f (x )=⎩
⎪⎨⎪⎧
x ,x ≤1,
1,x >1在区间(0,2)上.。
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课题:利用导数判断函数的单调性晁子萌教学目标:1、知识目标:使学生了解可导函数的单调性与其导数的关系,掌握如何利用导数符号判断函数的单调区间和证明函数的单调性,提高学习导数和应用导数的意识。
2、能力目标:使学生提高用新知识解决复杂函数单调性的能力;培养学生数形结合的数学思想。
3、德育目标:通过带领学生对实例的分析培养学生用普遍联系的观点看待事物,加强师生间的交流,感受数学内容的统一性。
教学重点:如何利用导数的符号判断函数的单调区间教学难点:导数符号与函数单调性的关系教学方法、教学手段:教学方法:建够式教法通过让学生观察图象,判断切线斜率的正负号,并结合导数的几何意义,得到)f的正负('x 号,从而得到判断函数单调性的新方法。
教学手段:计算机课件演示教学课时:1课时教学过程:[设置情境,引入新课]提出问题:1、函数)fy=的导数的几何意义是什么?(x2、函数)f在某个区间上是增函数(减函数)的意义?(x[观察图象,探索研究]下面请同学们画出下列函数的图像,并讨论回答下列表格:2y=-==xy)2()1(xyx)3(请同学回答问题:(1) 此函数在哪个区间内是增函数?哪个区间是减函数?(2) 在增区间或减区间内曲线的导数值有什么特征呢?学生活动:通过讨论分析,得出结论,列出表格:继续向学生提问:能否根据函数的导数的正负来判断函数的单调性呢?学生回答,老师板书:定理:设函数)(x f y =在某个区间内可导(1)如果'0f x >(),则)(x f 为增函数;(2)如果'0f x <(),则)(x f 为减函数。
在学生得出上面结论的基础上提问:如果在某个区间内恒有0=)(‘x f ,)(x f 是什么函数? 学生活动:相互讨论交流,回答:函数)(x f 为常函数。
同时老师板书。
[运用知识,解决问题]例1、已知导函数的下列信息:23'()0;32'()0;32'()0.x f x x x f x x x f x <<<><>===当时,当或时,当或时,试画出函数)(x f 图象的大致形状。
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导数的应用教学设计
鹤山市鹤山一中王奕优
课型:复习课
一、学习目标:
1知识与技能:
1)了解导数概念的实际背景, 理解导数的几何意义,会求函数曲线的切线方程。
2)掌握可导函数的单调性与其导数的关系,会利用导数求函数的单调区间。
3)会用导数求函数的极值及闭区间上的最值,利用导数证明函的的单调性,会利用导数求最值的方法解决一些实际问题.
2过程与方法:
通过对几种题型的分析、讲解和进一步的练习,提高学生综合、灵活运用数形结合思想、分类讨论思想解决问题的能力。
3情感态度价值观:
培养学生合情推理和独立思考等良好的思想品质,以及主动参与、勇于探索的精神。
二、重点难点
讨论含参数函数的单调性及极值、最值时的分类讨论
三、学习方法:探究、讨论、归纳。
四、教学过程设计。
人教B版高中数学选修利用导数判断函数的单调性教案
1.3.1函数的单调性与导数(二)一、教学目标:了解可导函数的单调性与其导数的关系.掌握利用导数判断函数单调性的方法.二、教学重点:利用导数判断一个函数在其定义区间内的单调性.教学难点:判断复合函数的单调区间及应用;利用导数的符号判断函数的单调性.三、教学过程(一)复习1.确定下列函数的单调区间:⑴ y =x 3-9x 2+24x ; ⑵ y =x -x 3.(4)f (x )=2x 3-9x 2+12x -32.讨论二次函数y =ax 2+bx +c (a >0)的单调区间.3.在区间(a , b )内f'(x )>0是f (x )在(a , b )内单调递增的 ( A )A .充分而不必要条件B .必要但不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件(二)举例例1.求下列函数的单调区间(1) f (x )=x -ln x (x >0);(2) )253log()(2-+=x x x f(3) 32)1)(12(x x y --=.(4))3ln()(b x x f -= (b>0)(5)判断)lg()(2x x x f -=的单调性。
分三种方法:(定义法)(复合函数)(导数)例2.(1)求函数3223211()32y x a a x a x a =-+++的单调减区间. (2)讨论函数2()(11,0)1bx f x x b x =-<<≠-的单调性. (3)设函数f (x ) = ax – (a + 1) ln (x + 1),其中a ≥–1,求f (x )的单调区间.(1)解:y ′ = x 2 – (a + a 2) x + a 3 = (x – a ) (x – a 2),令y ′<0得(x – a ) (x – a 2)<0.(1)当a <0时,不等式解集为a <x <a 2此时函数的单调减区间为(a , a 2);(2)当0<a <1时,不等式解集为a 2<x <a 此时函数的单调减区间为(a 2, a );(3)当a >1时,不等式解集为a <x <a 2此时函数的单调减区间为(a , a 2);(4)a = 0,a = 1时,y ′≥0此时,无减区间.综上所述:当a <0或a >1时的函数3223211()32y x a a x a x a =-+++的单调减区间为(a , a 2); 当0<a <1时的函数3223211()32y x a a x a x a =-+++的单调减区间为(a 2, a ); 当a = 0,a = 1时,无减区间.(2)解:∵22()()()11bx bx f x f x x x --==-=----, ∴f (x )在定义域上是奇函数. 在这里,只需讨论f (x )在(0, 1)上的单调性即可.当0<x <1时,f ′ (x ) =2222222221(1)21()1(1)(1)x x x x x x b b b x x x '-----'==---=2221(1)x b x +--. 若b >0,则有f ′ (x )<0,∴函数f (x )在(0, 1)上是单调递减的; 若b <0,则有f ′ (x )>0,∴函数f (x )在(0, 1)上是单调递增的.由于奇函数在对称的两个区间上有相同的单调性,从而有如下结论: 当b >0时,函数f (x )在(–1, 1)上是单调递减的;当b <0时,函数f (x )在(–1, 1)上是单调递增的.(3)解:由已知得函数f (x )的定义域为 (–1, +∞),且1()1ax f x x -'=+(a ≥–1). (1)当–1≤a ≤0时,f ′ (x )<0,函f (x )在(–1, +∞)上单调递减.(2)当a >0时,由f ′ (x ) = 0,解得1x a =. f ′ (x )、f (x )随x 的变化情况如下表:从上表可知,当x ∈1(1,)a -时,f ′ (x )<0,函数f (x )在1(1,)a-上单调递减. 当x ∈1(,)a +∞时,f ′(x )>0,函数f (x )在1(,)a +∞上单调递增. 综上所述,当–1≤a ≤0时,函数f (x )在(–1, +∞)上单调递减;当a >0时,函数f (x )在1(1,)a -上单调递减,函数f (x )在1(,)a+∞上单调递增. 作业:《习案》作业八。
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1.3.1 利用导数判断函数的单调性(学案)
一、知识梳理1.函数的单调性
函数()f x 在区间(,)a b 内可导 (
1
)
如
果
在
(,)a b 内,()0f x '>,则()f x 在此区间
是 ; (
2
)
如
果
在
(,)a b 内,()0
f x '<,则()f x 在此区间
是 ; 2. 导数法求函数的单调区间的步骤:
二、情境导学 1、函数单调性的概念
如图确定函数在[a,c]上哪个区间内是增函数?在哪个区间内是减函数?
问 1)、为什么函数在(a,b )上是增函数,在(b,c )上是增函数?
2)、函数单调性的定义是什么?
,每一点的切线的斜
四、当堂检测
1、已知函数)(x f 的导数为)(x f ',若)(x f '<0 (a<x<b) 且f(b)>0,则在(a ,b)内必有 A. )(x f =0 B. )(x f <0 C. )(x f >0 D. 不能确定
2、设'()f x 是函数()f x 的导数,'()y f x =的图像如图所示,则()y f x =的图像最有可能的是( ).
3、求函数x
e x y 2=的单调递增区间.
4、设),0(+∞∈x ,求证:)1ln(x +<x
D
C
'()f x。