高考数学考点归纳之导数及其应用(经典版)
(完整版)导数知识点总结及应用

《导数及其应用》知识点总结一、导数的概念和几何意义1. 函数的平均变化率:函数()f x 在区间12[,]x x 上的平均变化率为:2121()()f x f x x x --。
2. 导数的定义:设函数()y f x =在区间(,)a b 上有定义,0(,)x a b ∈,若x ∆无限趋近于0时,比值00()()f x x f x y x x+∆-∆=∆∆无限趋近于一个常数A ,则称函数()f x 在0x x =处可导,并称该常数A 为函数()f x 在0x x =处的导数,记作0()f x '。
函数()f x 在0x x =处的导数的实质是在该点的瞬时变化率。
3. 求函数导数的基本步骤:(1)求函数的增量00()()y f x x f x ∆=+∆-;(2)求平均变化率:00()()f x x f x x +∆-∆;(3)取极限,当x ∆无限趋近与0时,00()()f x x f x x+∆-∆无限趋近与一个常数A ,则0()f x A '=.4. 导数的几何意义:函数()f x 在0x x =处的导数就是曲线()y f x =在点00(,())x f x 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()y f x =在x 0处的导数,即为曲线()y f x =在点00(,())x f x 处的切线的斜率; (2)在已知切点坐标和切线斜率的条件下,求得切线方程为000()()y y f x x x '-=-。
当点00(,)P x y 不在()y f x =上时,求经过点P 的()y f x =的切线方程,可设切点坐标,由切点坐标得到切线方程,再将P 点的坐标代入确定切点。
特别地,如果曲线()y f x =在点00(,())x f x 处的切线平行与y 轴,这时导数不存在,根据切线定义,可得切线方程为0x x =。
5. 导数的物理意义:质点做直线运动的位移S 是时间t 的函数()S t ,则()V S t '=表示瞬时速度,()a v t '=表示瞬时加速度。
导数及其应用知识点总结

导数及其应用知识点总结导数及其应用是微积分中的重要概念,它可以用来描述一个函数在其中一点的变化率,进而用于求解曲线的切线、求解最值、优化问题等。
在学习导数及其应用的过程中,我们需要掌握导数的定义、导数的计算法则、导数与函数性质的关系以及导数在几何和物理问题中的应用等知识点。
一、导数的定义1.函数在其中一点的导数:函数f(x)在点x=a处的导数定义为:f'(a) = lim(h→0) (f(a+h)-f(a))/h2.函数的导函数:函数f(x)在定义域上每一点的导数所构成的新函数,被称为函数f(x)的导函数,记作f'(x)。
二、导数的计算法则1.常数法则:对于常数k,有:(k)'=0。
2.幂函数法则:对于幂函数y=x^n,其中n为常数,则有:(x^n)'=n*x^(n-1)。
3.基本初等函数法则:对于基本初等函数(如幂函数、指数函数、对数函数、三角函数和反三角函数),可以通过求导法则求得其导函数。
4.乘积法则:对于函数u(x)和v(x),有:(u*v)'=u'*v+u*v'。
5.商数法则:对于函数u(x)和v(x),有:(u/v)'=(u'*v-u*v')/v^26.复合函数法则:对于复合函数y=f(g(x)),有:y'=f'(g(x))*g'(x)。
三、导数与函数性质的关系1.导函数与函数的单调性:若函数f(x)在区间I上可导,则f'(x)在I上的符号与f(x)在I上的单调性一致。
2.导函数与函数的极值:若函数f(x)的导函数在点x=a处存在,且导数的符号在x=a左侧从正数变为负数,那么函数在点x=a处取得极大值;若导数的符号在x=a左侧从负数变为正数,那么函数在点x=a处取得极小值。
3.导函数与函数的凹凸性:函数f(x)的导函数f''(x)的符号与函数f(x)的凹凸性一致。
高中数学导数知识点归纳的总结及例题(word文档物超所值)

为函数
_____ _ 的图象的顶点在第四象限,则其导
o
y
x
-33
)
(x
f
y'
=
()y f x ='()f x 为( )
(安微省合肥市2010年高三第二次教学质量检测文科)函数()y f x =的图像如下右)
(x f y '=
(2010年浙江省宁波市高三“十校”联考文科)如右图所示是某
一容器的三视图,现向容器中匀速注水,容器中水面的高度h 随时间t 变化的可能图象是( )
象大致形状是( )
2009湖南卷文)若函数()y f x =的导函数在区间[,]a b 上是增函数,则函数
()x 在区间[,]a b 上的图象可能是
y
y
y
14.(2008年福建卷12)已知函数y=f(x),y=g(x)的导函数的图象如下图,那么y=f(x),
y=g(x)的图象可能是( )
15.(2008珠海一模文、理)设是函数的导函数,将和的图)('x f )(x f )(x f y =)('x f y =像画在同一个直角坐标系中,不可能正确的是( )
A .
B .
C .
D .16.(湖南省株洲市2008届高三第二次质检)已知函数
)(x f y =的导函数)(x f y '=的图像如下,则(
)
函数)(x f 有1个极大值点,1个极小值点
y。
导数知识点归纳及应用

导数知识点归纳及应用导数是微积分的基础知识之一,它描述了一个函数在其中一点的变化率。
导数的概念非常重要,广泛应用于科学和工程领域中的各种问题的建模和解决。
一、导数的定义及基本性质1.导数的定义:对于一个函数f(x),它的导数可以通过以下极限定义求得:f'(x) = lim ( h -> 0 ) [ f(x+h) - f(x) ] / h导数表示了函数f(x)在x点处的变化率。
如果导数存在,则称f(x)在该点可导。
2.导数的图像表示:导数可以表示为函数f(x)的图像上的斜率线,也就是切线的斜率。
3.导数的几何意义:a.函数图像在特定点的切线的斜率等于该点的导数。
b.导数为正,表示函数在该点上升;导数为负,表示函数在该点下降;导数为零,表示函数在该点取得极值。
4.基本导数公式:a.常数函数的导数为0。
b.幂函数f(x)=x^n的导数为f'(x)=n*x^(n-1)。
c. 指数函数 f(x) = a^x 的导数为 f'(x) = ln(a) * a^x。
d. 对数函数 f(x) = log_a(x) 的导数为 f'(x) = 1 / (x * ln(a))。
二、导数的计算方法1.导数的基本定义法:根据导数的定义,通过计算极限来求得导数。
2.导数的运算法则:a.和差法则:(f(x)±g(x))'=f'(x)±g'(x)。
b.乘法法则:(f(x)*g(x))'=f'(x)*g(x)+f(x)*g'(x)。
c.商法则:(f(x)/g(x))'=(f'(x)*g(x)-f(x)*g'(x))/(g(x))^2d.复合函数法则:(f(g(x)))'=f'(g(x))*g'(x)。
3.链式法则:对于复合函数f(g(x)),可以利用链式法则求导数:(f(g(x)))'=f'(g(x))*g'(x)。
导数知识点总结及例题

导数知识点总结及例题一、导数的定义1.1 函数的变化率在生活中,我们经常会遇到函数随着自变量的变化而发生变化的情况,比如一辆汽车的速度随着时间的变化而变化、货物的销售量随着价格的变化而变化等。
这种情况下,我们就需要考虑函数在某一点处的变化率,也就是导数。
对于函数y=f(x),在点x处的变化率可以用函数的增量Δy和自变量的增量Δx的比值来表示:f'(x) = lim(Δx→0) (Δy/Δx)其中f'(x)表示函数f(x)在点x处的导数。
利用导数的定义,我们可以计算得到函数在某一点处的变化率。
1.2 导数的几何意义导数还有一个重要的几何意义,它表示了函数曲线在某一点处的切线的斜率。
例如,对于函数y=x^2,在点(1,1)处的导数就代表了曲线在这一点处的切线斜率。
这也意味着,导数可以帮助我们理解函数曲线在不同点处的形状和走向。
1.3 导数存在的条件对于一个函数f(x),它在某一点处的导数存在的条件是:在这一点处函数曲线的切线存在且唯一。
也就是说,如果函数在某一点处导数存在,那么这个点就是函数的可导点。
二、导数的性质2.1 导数与函数的关系导数是函数的一个重要属性,它可以帮助我们理解函数的性质。
例如,导数可以表示函数在某一点处的斜率,可以告诉我们函数曲线的凹凸性,还可以帮助我们找到函数的极值点等。
2.2 导数与导函数当一个函数在某一点处的导数存在时,我们可以使用导数的定义来求出函数在该点处的导数。
我们把这个过程称为求导,求出的导数称为导函数。
导函数的值就是原函数在对应点处的导数值。
2.3 导数的性质导数具有一些重要的性质,比如导数存在的条件、可导函数的和、差、积、商的导数求法则等。
这些性质是我们求解导数的问题时的重要依据,也是我们理解函数性质的基础。
三、求导法则3.1 基本求导法则基本求导法则是求解导数问题的基础,它包括常数函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数等函数的导数求法。
高三数学总复习知识梳理之六(导数及其应用)

高三复习知识梳理之四:导数及其应用(含定积分)【考点综述】本部分的要求一般有三个层次:第一层次是主要考查导数的概念,求导的公式和求导法则,为基础层面;第二层次是导数的简单应用,包括求单调区间、函数的极值、证明函数的增减性等,为导数应用的重点层次,以求导考察单调性为突破口;第三层次是综合考查,包括解决应用问题,将导数内容和传统内容中有关不等式和函数的单调性等有机地结合在一起,设计综合题,通过将新课程内容和传统内容相结合,加强了能力考查力度,使试题具有更广泛的实际意义,体现了导数作为工具分析和解决一些函数性质问题的思想方法,这类问题用传统教材是难以甚至无法解决的;为导数应用的较高层次,用于设计压轴题,突出导数应用的灵活性与思想方法的交汇性。
预测:重点放在第二层次,已向第三层次进军(还常设计压轴题)!即:考查对导数本质的理解和计算,并力求结合应用问题,已经表现出逐步加深与综合考查的趋势,如已涉及理论探讨和较为严格的逻辑证明。
【重点知识】1. 平均变化率及瞬时变化率:(1) 函数f(x)从x 1到x 2的平均变化率:yx ∆∆()()11f x x f x x +∆-=∆()()2121.f x f x x x -=- (2)函数f(x)在x 0处的瞬时变化率:x yx ∆∆→∆0lim =()()xx f x x f x ∆-∆+→∆000lim =()().lim 000x x x f x f x x --→ 2. 导(函)数的定义:(1).)(x f 在点x 0处可导⇔()()xx f x x f x ∆-∆+→∆000lim 存在 ⇔()()000lim x f x x f x x+∆→+∆-∆、()()x x f x x f x ∆-∆+-→∆000lim 都存在且相等。
(2).)(x f 在一点x=x 0处的导数为=')(0x f x yx ∆∆→∆0lim =()()xx f x x f x ∆-∆+→∆000lim =()().lim 000x x x f x f xx --→ (3).若对任意()b a x ,∈都有x y x f x ∆∆='→∆lim )(=()()xx f x x f x ∆-∆+→∆0lim 成立,则函数)(x f 在区间()b a ,上可导;在端点a 、b 处判断是否可导的方法是:若0lim x y x+∆→∆∆存在,则)(x f 在(a,b]上可导;若在x y x ∆∆-→∆0lim 存在,则)(x f 在[a,b )上可导;若x y x ∆∆+→∆0lim ,xy x ∆∆-→∆0lim 都存在,则)(x f 在[a,b]上可导。
高中数学中的导数应用知识点总结
高中数学中的导数应用知识点总结导数是高中数学中的一个重要概念和工具,它在许多数学问题的研究中起着重要的作用。
本文将对高中数学中的导数应用知识点进行总结,包括导数的定义与性质、导数的计算方法以及导数在实际问题中的应用。
一、导数的定义与性质导数的定义是函数在某一点处的变化率,通常用极限来表示。
具体而言,给定函数y = f(x),在x点处的导数可以定义为:```f'(x) = lim(h->0) [f(x + h) - f(x)] / h```其中,f'(x)表示函数f(x)在x点处的导数,h表示一个趋近于0的实数。
导数的性质包括:1. 导数存在性:函数在某一点处存在导数,即函数在该点处可导;2. 导数的唯一性:函数在某一点处的导数唯一;3. 可导函数的连续性:函数在某一点处可导,则该点处连续;4. 常数函数导数为0:对于常数函数y = c,导数f'(x) = 0。
二、导数的计算方法导数的计算方法包括基本导数公式和导数的四则运算法则。
1. 基本导数公式:常见的函数导数计算公式如下:- 常数函数导数:f(x) = c,f'(x) = 0;- 幂函数导数:f(x) = x^n,f'(x) = nx^(n-1);- 指数函数导数:f(x) = e^x,f'(x) = e^x;- 对数函数导数:f(x) = loga(x),f'(x) = 1 / (xlna),其中a为底数;- 三角函数导数:f(x) = sin(x),f'(x) = cos(x)等。
2. 导数的四则运算法则:导数的四则运算法则包括求和、差、积和商的导数运算法则。
- 求和法则:(f(x) ± g(x))' = f'(x) ± g'(x);- 差法则:(f(x) - g(x))' = f'(x) - g'(x);- 积法则:(f(x) * g(x))' = f'(x)g(x) + f(x)g'(x);- 商法则:(f(x) / g(x))' = (f'(x)g(x) - f(x)g'(x)) / g^2(x),其中g(x) ≠ 0。
高考数学中的导数概念及其应用实例
高考数学中的导数概念及其应用实例数学是一门理性、逻辑思维和抽象化的学科,而数学高考则是在实现这些特点的同时,注重考查数学知识的应用。
在所有的数学知识点中,导数概念是一个至关重要的知识点。
接下来,我们将深入探讨导数概念及其应用实例。
一、导数概念导数概念最早由连续函数概念发展而来,主要用于刻画函数在某一点的变化率。
假设函数$f(x)$在$x_0$处存在,那么$f(x)$在$x_0$处的导数可以表示为:$lim_{x\rightarrow x_0}\frac{f(x)-f(x_0)}{x-x_0}$当这个极限存在时,称为函数$f(x)$在$x_0$处可导,并表示$f'(x_0)$或$\frac{df}{dx}(x_0)$。
导数概念实际上是一个极限概念,它刻画了函数在某一点附近的局部变化情况。
具体来说,函数$f(x)$在点$x_0$处的导数$f'(x_0)$表示的是,在极小的变化量$\Delta x$内,函数在$x_0$处的相应变化量$\Delta f(x)$与$\Delta x$之比的极限。
从这个定义出发,我们可以理解导数之间的几何意义。
在平面直角坐标系中,将函数$y=f(x)$上一点$(x_0,f(x_0))$处的切线的斜率定义为该点处的导数$f'(x_0)$。
这意味着,导数是函数值在某一点处的切线斜率。
通过图像,我们还可以理解导数的符号:当函数上升,导数为正;当函数下降,导数为负;对于水平位置,导数为零。
二、导数概念的应用实例在高考数学中,导数概念被广泛应用在各种数学问题中。
这里简要列举几个典型的实例。
1. 最值问题当我们研究一个函数的极值时,导数概念可以为我们提供强有力的工具。
假设函数$f(x)$在$[a,b]$区间内连续,在$(a,b)$内可导。
如果在$x_0\in(a,b)$处$f'(x_0)=0$并且$f''(x_0)>0$(或$f''(x_0)<0$),则$f(x_0)$是函数$f(x)$在$[a,b]$中的极小(或极大)值。
导数知识点总结与应用
导数知识点总结与应用一、导数的定义导数的定义是一个函数在某一点的变化率,通俗地说就是函数在某一点的斜率。
数学上我们用极限的概念来定义导数,设函数y=f(x),在点x0处的导数定义为:f'(x0) = lim (Δx→0) (f(x0+Δx)- f(x0))/Δx如果这个极限存在的话,我们就称这个导数为存在的。
导数在几何意义上就是函数在某一点的切线的斜率。
二、导数的意义导数不仅仅是一个数学概念,更是反映了函数在不同点的变化情况。
导数告诉我们了函数在某一点的变化率,也就是函数在该点上的速度。
导数在物理中也有广泛的应用,比如在求物体的速度、加速度等等。
在经济学中,导数也有广泛的应用,比如在边际收益、边际成本等等。
三、导数的常用性质1、导数的和差规则:设函数f(x)和g(x)都在点x0具有导数,那么它们的和、差的导数就可以用下面的关系式来表示:(f(x)±g(x))' = f'(x)±g'(x)2、导数的数乘规则:设函数f(x)在点x0具有导数,那么它的数乘k的导数可以用下面的关系式来表示:(k*f(x))' = k*f'(x)3、导数的积法则:设函数f(x)和g(x)都在点x0具有导数,那么它们的积的导数可以用下面的关系式来表示:(f(x)*g(x))' = f'(x)*g(x) + f(x)*g'(x)4、导数的商法则:设函数f(x)和g(x)都在点x0具有导数,并且g(x0)≠0,那么它们的商的导数可以用下面的关系式来表示:(f(x)/g(x))' = (f'(x)*g(x) - f(x)*g'(x))/[g(x)]^2四、高阶导数由导函数可以得到二阶导数,三阶导数···,n阶导数的定义分别为f''(x) = [f'(x)]'f'''(x) = [f''(x)]'···f^(n)(x) = [f^(n-1)(x)]'几何意义上就是函数在该点的曲率、弯曲程度。
(word完整版)高中数学导数及其应用
高中数学导数及其应用、知识网络二、高考考点1导数定义的认知与应用;2、求导公式与运算法则的运用;3、导数的几何意义;4、导数在研究函数单调性上的应用;5、导数在寻求函数的极值或最值的应用;6、导数在解决实际问题中的应用。
三、知识要点(一)导数1导数的概念(1导数的定义(I)设函数」」■在点厂及其附近有定义,当自变量x在匸处有增量厶x (△ x可正可负),则函数y相应地有增量■' '■ -,L■' ■ ■■,这两个增量的比/(jr0+,叫做函数'■/ : '':|在点门到」二'这间的平均变化率。
如果Ay-时,丄.有极限,则说函数在点;巾处可导,并把这个极限叫做了(力在点■:处的导数(或变化率),记作'■I'-,即血mAx am Ax。
(H)如果函数匚在开区间(「)内每一点都可导,则说■''"-在开区间(「)内可导,此时,对于开区间)内每一个确定的值“,都对应着一个确定的导数「’ ' ,这样在开区间(■•')内构成一个新的函数,我们把这个新函数叫做■'-在开区间(「’)内的导函数(简称导数),记作■''-或『,即y = ^)=血空=陥f显垃-f①姑Ax AJt-jft Ax 。
认知:(I)函数的导数是以x为自变量的函数,而函数匚在点匸处的导数广(必)是一个数值;在点心处的导数广(心)是‘⑴的导函数广〔Q当工=可时的函数值。
(H)求函数- ■'在点’I 处的导数的三部曲:①求函数的增量-';Ay只奄(心)②求平均变化率一lim —=③求极限'■"亠上述三部曲可简记为一差、二比、三极限。
(2)导数的几何意义:函数丿J 在点。
处的导数,是曲线1在点处的切线的斜率。
(3)函数的可导与连续的关系函数的可导与连续既有联系又有区别:(I)若函数- ■'在点厂处可导,则在点匸处连续;若函数;■在开区间(“’)内可导9丿-在开区间(-')内连续(可导一定连续)。
- 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、"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、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)。
高考数学考点归纳之导数及其应用(经典版)一、知识网络二、高考考点1、导数定义的认知与应用;2、求导公式与运算法则的运用;3、导数的几何意义;4、导数在研究函数单调性上的应用;5、导数在寻求函数的极值或最值的应用;6、导数在解决实际问题中的应用。
三、知识要点(一)导数1、导数的概念(1)导数的定义(Ⅰ)设函数在点及其附近有定义,当自变量x在处有增量△x(△x可正可负),则函数y相应地有增量,这两个增量的比,叫做函数在点到这间的平均变化率。
如果时,有极限,则说函数在点处可导,并把这个极限叫做在点处的导数(或变化率),记作,即。
(Ⅱ)如果函数在开区间()内每一点都可导,则说在开区间()内可导,此时,对于开区间()内每一个确定的值,都对应着一个确定的导数,这样在开区间()内构成一个新的函数,我们把这个新函数叫做在开区间()内的导函数(简称导数),记作或,即。
认知:(Ⅰ)函数的导数是以x为自变量的函数,而函数在点处的导数是一个数值;在点处的导数是的导函数当时的函数值。
(Ⅱ)求函数在点处的导数的三部曲:①求函数的增量;②求平均变化率;③求极限上述三部曲可简记为一差、二比、三极限。
(2)导数的几何意义:函数在点处的导数,是曲线在点处的切线的斜率。
(3)函数的可导与连续的关系函数的可导与连续既有联系又有区别:(Ⅰ)若函数在点处可导,则在点处连续;若函数在开区间()内可导,则在开区间()内连续(可导一定连续)。
事实上,若函数在点处可导,则有此时,记 ,则有即在点处连续。
(Ⅱ)若函数在点处连续,但在点处不一定可导(连续不一定可导)。
反例:在点处连续,但在点处无导数。
事实上,在点处的增量当时,,;当时,,由此可知,不存在,故在点处不可导。
2、求导公式与求导运算法则(1)基本函数的导数(求导公式)公式1 常数的导数:(c为常数),即常数的导数等于0。
公式2 幂函数的导数:。
公式3 正弦函数的导数:。
公式4 余弦函数的导数:公式5 对数函数的导数:(Ⅰ);(Ⅱ)公式6 指数函数的导数:(Ⅰ);(Ⅱ)。
(2)可导函数四则运算的求导法则设为可导函数,则有法则1 ;法则2 ;法则3 。
3、复合函数的导数(1)复合函数的求导法则设,复合成以x为自变量的函数,则复合函数对自变量x的导数,等于已知函数对中间变量的导数,乘以中间变量u对自变量x的导数,即。
引申:设,复合成函数,则有(2)认知(Ⅰ)认知复合函数的复合关系循着“由表及里”的顺序,即从外向内分析:首先由最外层的主体函数结构设出,由第一层中间变量的函数结构设出,由第二层中间变量的函数结构设出,由此一层一层分析,一直到最里层的中间变量为自变量x的简单函数为止。
于是所给函数便“分解”为若干相互联系的简单函数的链条:;(Ⅱ)运用上述法则求复合函数导数的解题思路①分解:分析所给函数的复合关系,适当选定中间变量,将所给函数“分解”为相互联系的若干简单函数;②求导:明确每一步是哪一变量对哪一变量求导之后,运用上述求导法则和基本公式求;③还原:将上述求导后所得结果中的中间变量还原为自变量的函数,并作以适当化简或整理。
二、导数的应用1、函数的单调性(1)导数的符号与函数的单调性:一般地,设函数在某个区间内可导,则若为增函数;若为减函数;若在某个区间内恒有,则在这一区间上为常函数。
(2)利用导数求函数单调性的步骤(Ⅰ)确定函数的定义域;(Ⅱ)求导数;(Ⅲ)令,解出相应的x的范围当时,在相应区间上为增函数;当时在相应区间上为减函数。
(3)强调与认知(Ⅰ)利用导数讨论函数的单调区间,首先要确定函数的定义域D,并且解决问题的过程中始终立足于定义域D。
若由不等式确定的x的取值集合为A,由确定的x的取值范围为B,则应用;(Ⅱ)在某一区间内(或)是函数在这一区间上为增(或减)函数的充分(不必要)条件。
因此方程的根不一定是增、减区间的分界点,并且在对函数划分单调区间时,除去确定的根之外,还要注意在定义域内的不连续点和不可导点,它们也可能是增、减区间的分界点。
举例:(1)是R上的可导函数,也是R上的单调函数,但是当x=0时,。
(2)在点x=0处连续,点x=0处不可导,但在(-∞,0)内递减,在(0,+∞)内递增。
2、函数的极值(1)函数的极值的定义设函数在点附近有定义,如果对附近的所有点,都有,则说是函数的一个极大值,记作;如果对附近的所有点,都有,则说是函数的一个极小值,记作。
极大值与极小值统称极值认知:由函数的极值定义可知:(Ⅰ)函数的极值点是区间内部的点,并且函数的极值只有在区间内的连续点处取得;(Ⅱ)极值是一个局部性概念;一个函数在其定义域内可以有多个极大值和极小值,并且在某一点的极小值有可能大于另一点处的极大值;(Ⅲ)当函数在区间上连续且有有限个极值点时,函数在内的极大值点,极小值点交替出现。
(2)函数的极值的判定设函数可导,且在点处连续,判定是极大(小)值的方法是(Ⅰ)如果在点附近的左侧,右侧,则为极大值;(Ⅱ)如果在点附近的左侧,右侧,则为极小值;注意:导数为0的不一定是极值点,我们不难从函数的导数研究中悟出这一点。
(3)探求函数极值的步骤:(Ⅰ)求导数;(Ⅱ)求方程的实根及不存在的点;考察在上述方程的根以及不存在的点左右两侧的符号:若左正右负,则在这一点取得极大值,若左负右正,则在这一点取得极小值。
3、函数的最大值与最小值(1)定理若函数在闭区间上连续,则在上必有最大值和最小值;在开区间内连续的函数不一定有最大值与最小值。
认知:(Ⅰ)函数的最值(最大值与最小值)是函数的整体性概念:最大值是函数在整个定义区间上所有函数值中的最大值;最小值是函数在整个定义区间上所有函数值中的最小值。
(Ⅱ)函数的极大值与极小值是比较极值点附近的函数值得出的(具有相对性),极值只能在区间内点取得;函数的最大值与最小值是比较整个定义区间上的函数值得出的(具有绝对性),最大(小)值可能是某个极大(小)值,也可能是区间端点处的函数值。
(Ⅲ)若在开区间内可导,且有唯一的极大(小)值,则这一极大(小)值即为最大(小)值。
(2)探求步骤:设函数在上连续,在内可导,则探求函数在上的最大值与最小值的步骤如下:( I )求在内的极值;( II )求在定义区间端点处的函数值,;( III )将的各极值与,比较,其中最大者为所求最大值,最小者为所求最小值。
引申:若函数在上连续,则的极值或最值也可能在不可导的点处取得。
对此,如果仅仅是求函数的最值,则可将上述步骤简化:( I )求出的导数为0的点及导数不存在的点(这两种点称为可疑点);( II )计算并比较在上述可疑点处的函数值与区间端点处的函数值,从中获得所求最大值与最小值。
(3)最值理论的应用解决有关函数最值的实际问题,导数的理论是有力的工具,基本解题思路为:( I )认知、立式:分析、认知实际问题中各个变量之间的联系,引入变量,建立适当的函数关系;( II )探求最值:立足函数的定义域,探求函数的最值;( III )检验、作答:利用实际意义检查(2)的结果,并回答所提出的问题,特殊地,如果所得函数在区间内只有一个点满足,并且在点处有极大(小)值,而所给实际问题又必有最大(小)值,那么上述极大(小)值便是最大(小)值。
四、经典例题例1、设函数在点处可导,且,试求(1);(2);(3);(4)(为常数)。
解:注意到当)(1);(2)=A+A=2A(3)令,则当时,∴(4)点评:注意的本质,在这一定义中,自变量x在处的增量的形式是多种多样的,但是,不论选择哪一种形式,相应的也必须选择相应的形式,这种步调的一致是求值成功的保障。
若自变量x在处的增量为,则相应的,于是有;若令,则又有例2、(1)已知,求;(2)已知,求解:(1)令,则,且当时,。
注意到这里∴(2)∵∴①注意到,∴由已知得②∴由①、②得例3、求下列函数的导数(1);(2);(3);(4);(5);(6)解:(1)(2),∴(3),∴(4),∴(5),∴(6)∴当时,;∴当时,∴即。
点评:为避免直接运用求导法则带来的不必要的繁杂运算,首先对函数式进行化简或化整为零,而后再实施求导运算,特别是积、商的形式可以变为代数和的形式,或根式可转化为方幂的形式时,“先变后求”的手法显然更为灵巧。
例4、在曲线C:上,求斜率最小的切线所对应的切点,并证明曲线C关于该点对称。
解:(1)∴当时,取得最小值-13又当时,∴斜率最小的切线对应的切点为A(2,-12);(2)证明:设为曲线C上任意一点,则点P关于点A的对称点Q的坐标为且有①∴将代入的解析式得,∴点坐标为方程的解∴注意到P,Q的任意性,由此断定曲线C关于点A成中心对称。
例5、已知曲线,其中,且均为可导函数,求证:两曲线在公共点处相切。
证明:注意到两曲线在公共点处相切当且仅当它们在公共点处的切线重合,设上述两曲线的公共点为,则有,,∴,∴,∴,∴于是,对于有;①对于,有②∴由①得,由②得∴,即两曲线在公共点处的切线斜率相等,∴两曲线在公共点处的切线重合∴两曲线在公共点处相切。
例6、(1)是否存在这样的k值,使函数在区间(1,2)上递减,在(2,+∞)上递增,若存在,求出这样的k值;(2)若恰有三个单调区间,试确定的取值范围,并求出这三个单调区间。
解:(1)由题意,当时,当x∈(2,+∞) 时,∴由函数的连续性可知,即整理得解得或验证:(Ⅰ)当时,∴若,则;若,则,符合题意;(Ⅱ)当时,,显然不合题意。
于是综上可知,存在使在(1,2)上递减,在(2,+∞)上递增。
(2)若,则,此时只有一个增区间,与题设矛盾;若,则,此时只有一个增区间,与题设矛盾;若,则并且当时,;当时,∴综合可知,当时,恰有三个单调区间:减区间;增区间点评:对于(1),由已知条件得,并由此获得k的可能取值,进而再利用已知条件对所得k值逐一验证,这是开放性问题中寻求待定系数之值的基本策略。
例7、已知函数,当且仅当时,取得极值,并且极大值比极小值大4.(1)求常数的值;(2)求的极值。
解:(1),令得方程∵在处取得极值∴或为上述方程的根,故有∴,即①∴又∵仅当时取得极值,∴方程的根只有或,∴方程无实根,∴即而当时,恒成立,∴的正负情况只取决于的取值情况当x变化时,与的变化情况如下表:1 (1,+∞)+ 0 —0 +极大值极小值∴在处取得极大值,在处取得极小值。
由题意得整理得②于是将①,②联立,解得(2)由(1)知,点评:循着求函数极值的步骤,利用题设条件与的关系,立足研究的根的情况,乃是解决此类含参问题的一般方法,这一解法体现了方程思想和分类讨论的数学方法,突出了“导数”与“在处取得极值”的必要关系。
例8、(1)已知的最大值为3,最小值为-29,求的值;(2)设,函数的最大值为1,最小值为,求常数的值。