2019秋 金版学案 数学·选修2-2(人教A版)练习:第一章1.1-1.1.3导数的几何意义 Word版含解析

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2019新版高中数学人教A版选修2-2习题:第一章导数及其应用 1.2.1-1.2.2

2019新版高中数学人教A版选修2-2习题:第一章导数及其应用 1.2.1-1.2.2

1.2导数的计算1.2.1几个常用函数的导数1.2.2基本初等函数的导数公式及导数的运算法则(一)课时过关·能力提升基础巩固1函数f(x)=0的导数是()A.0B.1C.不存在D.不确定答案A2已知f(x)=xα,f'(-1)=-4,则α=()A.4B.-4C.5D.-5解析∵f'(x)=(xα)'=αxα-1,∴f'(-1)=α(-1)α-1.又f'(-1)=-4,∴α(-1)α-1=-4.将各选项代入检验,知当α=4时等式成立.故选A.答案A3已知曲线y=f(x)=x3在某点处的切线的斜率等于9,则这样的点()A.有一个B.有两个C.多于两个D.不能确定解析∵f'(x)=3x2,∴令3x2=9,得x=±.∴可得切点坐标为(,3)和(-,-3).故满足条件的点有两个.答案B4y=cos x在x=处的切线斜率为()A. B.- C.- D.解析∵y'=(cos x)'=-sin x,∴y'=-sin=-.答案C5曲线y=ln x在点M(e,1)处的切线的斜率是,切线方程为.解析∵y'=(ln x)'=,∴y'|x=e=.∴切线方程为y-1=(x-e),即x-e y=0.答案x-e y=06若函数f(x)=log a x,f'(1)=-1,则a=.解析∵f'(x)=,∴f'(1)==-1.∴ln a=-1.∴a=.答案7曲线y=sin x在点处的切线方程为.解析因为y'=(sin x)'=cos x,所以y'.所以切线方程为y--,即x-2y+=0.答案x-2y+=08求下列函数的导数:(1)y=;(2)y=log4x;(3)y=.解(1)y'='=(x-4)'=-4x-5=-.(2)y'=(log4x)'=.(3)y'=()'=()'=-.9若质点P的运动方程是s=(s的单位为m,t的单位为s),求质点P在t=8 s时的瞬时速度.分析求质点P在t=8 s时的瞬时速度,根据瞬时速度的概念以及幂函数导数的求法知,求瞬时速度即是求在t=8 s时的导数.解∵s'=()'=()'=-,∴s'|t=8=-×2-1=.故质点P在t=8 s时的瞬时速度为 m/s.能力提升1下列结论正确的个数为()①若y=ln 2,则y'=;②若y=,则y'|x=3=-;③若y=2x,则y'=2x ln 2;④若y=log2x,则y'=.A.0B.1C.2D.3解析①y=ln 2为常数,所以y'=0,①错;②③④均正确,直接利用公式即可验证.答案D2曲线y=e x在(2,e2)处的切线与坐标轴所围成的三角形的面积为()A.e2B.2e2C.e2D.解析因为y'=e x,所以y'|x=2=e2.所以切线方程为y-e2=e2(x-2),即y=e2x-e2.当x=0时,y=-e2;当y=0时,x=1,所以所围成的三角形的面积S=×1×|-e2|=.答案D3若函数y=f(x)的图象上存在两点,使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直,则称y=f(x)具有T性质.下列函数中具有T性质的是()A.y=sin xB.y=ln xC.y=e xD.y=x3答案A4正弦曲线y=sin x(x∈(0,2π))上切线的斜率等于的切点坐标为.解析设切点坐标为(x0,y0)(x0∈(0,2π)),则由题意可得cos x0=,所以x0=,y0=或x0=,y0=-.故切点坐标为或-.答案或-5已知P,Q为抛物线x2=y上的两点,点P,Q的横坐标分别为4,-2,过点P,Q分别作抛物线的切线,两条切线交于点A,则点A的纵坐标为.解析由已知可设P(4,y1),Q(-2,y2),∵点P,Q在抛物线x2=y上,∴-①②∴即P(4,16),Q(-2,4),如图所示.又抛物线为y=x2,∴y'=2x.∴过点P的切线斜率为y'|x=4=8.∴过点P的切线方程为y-16=8(x-4),即y=8x-16.又过点Q的切线斜率为y'|x=-2=-4,∴过点Q的切线方程为y-4=-4(x+2),即y=-4x-4.联立---得-故点A的纵坐标为-8.。

2019秋 金版学案 数学·选修2-2(人教A版)练习:第一章1.5-1.5.3定积分的概念 Word版含解析

2019秋 金版学案 数学·选修2-2(人教A版)练习:第一章1.5-1.5.3定积分的概念 Word版含解析

三、解答题 9.已知∫21[f(x)+g(x)]dx=12,∫21g(x)dx=6, 求 ∫213f(x)dx. 解:因为∫21[f(x)+g(x)]dx=∫21f(x)dx+∫21g(x)dx=12, ∫21g(x)dx=6, 所以 ∫21f(x)dx=12-6=6. 所以 ∫213f(x)dx=3∫21f(x)dx=18. 10.用定积分的几何意义求 ∫-11 4-x2dx. 解:由 y= 4-x2可知 x2+y2=4(y≥0),其图象如图.
答案:A
2.已知 ∫baf(x)dx=6,则 ∫ba6f(x)dx=( )
A.6
B.6(b-a)
C.36
D.不确定
解析:∫ba6f(x)dx=6∫baf(x)dx=6×6=36.
答案:C
{ ) 3.设 f(x)= x2,x ≥ 0, 则 ∫-11f(x)dx 的值是( ) 2x,x < 0,
A.∫-11x2dx
π 7.若 ∫-m2 -x2-2xdx= ,则实数 m 的值为________.
2 解析:易知 y= -x2-2x的图象为圆(x+1)2+y2=1 的上半部分, 结合已知条件及定积分的几何意义可得 m=0. 答案:0 8.用定积分表示下列阴影部分的面积(不要求计算):
图① 图② 图③ (1)S1=________________(图①); (2)S2=________________(图②); (3)S3=________________(图③). 答案:
解:∫10[ 1-(x-1)2-x]dx=∫10 1-(x-1)2dx-
∫10xdx, 令 S1=∫10 1-(x-1)2dx,S2=∫01xdx. S1,S2 的几何意义如图 1,2 所示.
图 1 图 2

【优选整合】高中数学人教a版选修2-2第一章1.1.2《导数的概念》【学案】(学生版)

【优选整合】高中数学人教a版选修2-2第一章1.1.2《导数的概念》【学案】(学生版)

x f x0 趋近于一个常数 x
l (也就是说平均变化率与某个常数 l 的差的绝对值越来越小,可以小于任意小的正数) ,那么常数 l 称为函
数 f x 在点 x0 的瞬时变化率,比如,运动的瞬时速度就是路程函数
y s t 的瞬时变化率.
2.导数与导函数
一般地, 设函数 y f x 在点 x0 附近有定义, 当自变量在 x x0 附近改变量为 x 时, 函数值相应的改
( 1)函数 y
f x 在x
x0 处的导数 f x0 = lim
y = lim
f (x0
x0 x x0
x) f x0 . x
( 2)对于导数的概念要抓住以下三个层次:设函数
f x 在区间 a,b 上有定义, x0 a, b ,
① 函 数 的 变 化 ( 增 量 ): 对 函 数 f x , 自 变 量 的 增 量 x = x0 x x0 , 相 应 的 函 数 的 增 量 是
2.基础预探
(1) 函数 y x 在 x 1处的导数为

(2) 已知函数 f x 在 x a 的导数为 A ,求 lim f a x0
x fa x
x

二、学习引领
1. 瞬时变化率
设函数 y f x 在 x0 附近有定义,当自变量在 x x0 附近改变量为 x 时,函数值相应的改变量为
y f x0
x f x0 ,如果当 x 趋近于 0 时,平均变化率 y = f x0 x
y f ( x x) f ( x) ;二是
求平均变化率 y f (x x) f (x) ;三是当 x 0 时,比值 y 趋近于一个常数.
x
x
x
变式训练 2:求函数 y
x

2019版数学《学案导学与随堂笔记》人教A版浙江版选修2-2课件:第一章 导数及其应用1.1.1~1.1.2

2019版数学《学案导学与随堂笔记》人教A版浙江版选修2-2课件:第一章 导数及其应用1.1.1~1.1.2

解析 答案
(2)过曲线y=f(x)=1-x x图象上一点(2,2-2)及邻近一点(2+Δx,-2+Δy) 作割线,则当Δx=0.5时割线的斜率为_3_. 解析 当Δx=0.5时,2+Δx=2.5, 故-2+Δy=1-2.52.5=-53, 故 kPQ=-2.553-+22=23.
解析 答案
类型二 求瞬时速度
(x2,f(x2))连线的斜率.
答案
梳理
函数y=f(x)从x1到x2的平均变化率 (1)定义式:ΔΔyx=fxx22--fx1x1. (2)实质:函数值 的增量与自变量 的增量之比.
(3)作用:刻画函数值在区间[x1,x2]上变化的快慢. (4)几何意义:已知P1(x1,f(x1)),P2(x2,f(x2))是函数y=f(x)的图象上两点, 则平均变化率 ΔΔyx=fxx22--fx1x1表示割线P1P2的 斜率 .
反思与感悟
跟踪训练1 (1)已知函数y=f(x)=x2+2x-5的图象上的一点A(-1,-6)
及邻近一点B(-1+Δx,-6+Δy),则
Δy Δx
=_Δ_x_.
解析 ΔΔyx=f-1+ΔΔxx-f-1
-1+Δx2+2-1+Δx-5--6

Δx
=Δx.
解析 答案
(2)如图所示是函数y=f(x)的图象,则函数f(x)在区 1
解答
当堂训练
1.一物体的运动方程是s=3+2t,则在[2,2.1]这段时间内的平均速度是
A.0.4
B.2

C.0.3
D.0.2
s2.1-s2 3+2×2.1-3+2×2
解析 2.1-2 =
0.1
=2.
12345
解析 答案
2.物体自由落体的运动方程为 s(t)=12gt2,g=9.8 m/s2,若 v=

2019秋新版高中数学人教A版选修2-2课件:第一章导数及其应用1.2.1-1.2.2

2019秋新版高中数学人教A版选修2-2课件:第一章导数及其应用1.2.1-1.2.2
1.2.1 1.2.2
几个常用函数的导数 基本初等函数的导数公式及导数的运算法则(一)
1.几个常用函数的导数
原函数 导函数 f(x)=c(c 为常 f'(x)=0 数) f(x)=x f'(x)=1 f(x)=x2 f'(x)=2x f(x)= f(x)= x
1 x
f'(x)=− f'(x)=
1 x2 1
仅供学习交流!!!
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题型一
题型二
题型三
2 (方法二)设 P ������0 ,������0 ,因为 |AB|为定值 ,所以要使 △PAB 的面积最 大 ,只要使点 P 到直线 AB:x-2y-4=0 的距离最大即可.设点 P 到直线
AB 的距离为 d,则 = |(y0-1) 2-5|. 5 ������-2������-4 = 0, 联立 2 消去 x 解得 y=1± 5.y0∈(0,1+ 5].所以当 ������ = ������, y0=1 时 ,d 最大,此时 △PAB 的面积最大,所以点 P 的坐标为 (1,1).
1 xln a 1 x
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题型一
题型二
题型三
题型一
题型二
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题型一
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题型三
【变式训练 1】 求下列函数的导数: (1)y=x-5; (2)y=4x; (3)y= x x x; (4)y=log7x; π (5)y=sin + x . 2 解:(1)y'=-5x-6. (2)y'=4xln 4.
|������2 0 -2������0 -4| d= 5
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高中数学人教A版选修2-2优化练习:第一章 1.1 1.1.1 1.1.2 导数的概念 Word版含解析

高中数学人教A版选修2-2优化练习:第一章 1.1 1.1.1 1.1.2 导数的概念 Word版含解析

[课时作业][A 组 基础巩固]1.自变量从x 0变到x 1时函数值的增量与相应自变量的增量之比是函数 ( )A .在区间[x 0,x 1]上的平均变化率B .在x 0处的变化率C .在x 1处的变化量D .在区间[x 0,x 1]上的导数解析:根据平均变化率的概念知,选A.答案:A2.函数f (x )在x 0处可导,则li m h →0f (x 0+h )-f (x 0)h( ) A .与x 0,h 都有关B .仅与x 0有关,而与h 无关C .仅与h 有关,而与x 0无关D .与x 0,h 均无关解析:由导数的概念可知,li m h →0 f (x 0+h )-f (x 0)h = f ′(x 0),仅与x 0有关,与h 无关.故选B.答案:B3.已知函数y =f (x )=x 2+1的图象上一点(1,2)及邻近一点(1+Δx,2+Δy ),则li m Δx →0Δy Δx等于( )A .2B .2xC .2+ΔxD .2+Δx 2 解析:∵邻近一点的坐标为(1+Δx,2+Δy ),∴2+Δy =f (1+Δx )=(1+Δx )2+1=2+2Δx +(Δx )2.∴Δy =(Δx )2+2Δx .∴Δy Δx=2+Δx . ∴li m Δx →0 Δy Δx=li m Δx →0 (2+Δx )=2.故选A. 答案:A4.若f ′(x 0)=-3,则li m h →0f (x 0+h )-f (x 0-h )h =( ) A .-3B .-6C .-9D .-12解析:由题意可得:li m h →0 f (x 0+h )-f (x 0-h )h=li m h →0 f (x 0+h )-f (x 0)+f (x 0)-f (x 0-h )h=li m h →0 f (x 0+h )-f (x 0)h +li m h →0 f (x 0-h )-f (x 0)-h=f ′(x 0)+f ′(x 0)=2f ′(x 0)=-6.答案:B5.如果一个函数的瞬时变化率处处为0,则这个函数的图象是( )A .圆B .抛物线C .椭圆D .直线解析:当f (x )=b 时,f ′(x )=0,所以f (x )的图象为一条直线,故应选D.答案:D6.已知一次函数y =kx +b ,则其在区间[m ,n ]上的平均变化率为________.解析:Δy Δx =f (n )-f (m )n -m =kn +b -km -bn -m =k ,∴函数y =kx +b 在区间[m ,n ]上的平均变化率为k .答案:k7.若一物体的运动方程为s =7t 2+8,则其在t =________时的瞬时速度为1.解析:ΔsΔt =7(t +Δt )2+8-(7t 2+8)Δt =7Δt +14t ,当li m Δt →0 (7Δt +14t )=1时,t =114.答案:1148.若f ′(x 0)=-3,则li m h →0 f (x 0+h )-f (x 0-3h )h =________.解析:∵f ′(x 0)=li m h →0 f (x 0+h )-f (x 0)h =-3.∴li m h →0 f (x 0+h )-f (x 0-3h )h=li m h →0 f (x 0+h )-f (x 0)+f (x 0)-f (x 0-3h )h=li m h →0 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x 0+h )-f (x 0)h +3·f (x 0-3h )-f (x0)-3h=li m h →0 f (x 0+h )-f (x 0)h +3·li m h →0 f (x 0-3h )-f (x 0)-3h=f ′(x 0)+3f ′(x 0)=4f ′(x 0)=-12.答案:-129.求函数y =3x 2在x =1处的导数.解析:∵Δy =3(1+Δx )2-3×12=6Δx +3(Δx )2,∴Δy Δx=6+3Δx ,∴y ′|x =1=li m Δx →0 Δy Δx =li m Δx →0 (6+3Δx )=6. 10.已知f (x )=ax 3+3x 2+2,若f ′(-1)=4,求a 的值.解析:因为Δy =f (x +Δx )-f (x )=a (x +Δx )3+3(x +Δx )2+2-(ax 3+3x 2+2)=3ax 2Δx +3ax (Δx )2+a (Δx )3+6x Δx +3(Δx )2,所以Δy Δx=3ax 2+3ax Δx +a (Δx )2+6x +3Δx , 所以Δx →0时,Δy Δx→3ax 2+6x , 即f ′(x )=3ax 2+6x ,所以f ′(-1)=3a -6=4,解得a =103. [B 组 能力提升]1.已知点P (2,8)是曲线y =2x 2上一点,则P 处的瞬时变化率为( )A .2B .4C .6D .8解析:Δy =2(2+Δx )2-2×22=8Δx +2(Δx )2,Δy Δx =8Δx +2(Δx )2Δx=8+2Δx , 当Δx 无限趋近于0时,Δy Δx无限趋近于常数8. 答案:D2.函数f (x )=x 2在x 0到x 0+Δx 之间的平均变化率为k 1,在x 0-Δx 到x 0之间的平均变化率为k 2,则k 1,k 2的大小关系是( )A .k 1<k 2B .k 1>k 2C .k 1=k 2D .无法确定 解析:因为k 1=f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx=2x 0+Δx , k 2=f (x 0)-f (x 0-Δx )Δx=2x 0-Δx , 又Δx 可正可负且不为零,所以k 1,k 2的大小关系不确定.答案:D3.若正方体的棱长从x =1到x =a 时正方体的体积膨胀率为21,则a 的值为________.解析:Δv =a 3-1,∴Δv Δx =a 3-1a -1=a 2+a +1=21, ∴a 2+a -20=0,∴a =4或a =-5(舍去).答案:44.已知f ′(x 0)=li m x →x 0f (x )-f (x 0)x -x 0,f (3)=2,f ′(3)=-2,则li m x →3 2x -3f (x )x -3的值是________.解析:li m x →32x -3f (x )x -3= li m x →3 2x -3f (x )+3f (3)-3f (3)x -3=li m x →3 2x -3f (3)x -3+li m x →3 3(f (3)-f (x ))x -3由于f (3)=2,上式可化为li m x →32(x -3)x -3-3li m x →3 f (x )-f (3)x -3=2-3×(-2)=8. 答案:85.蜥蜴的体温与阳光的照射有关,其关系为T (t )=120t +5+15,其中T (t )为体温(单位:℃),t 为太阳落山后的时间(单位:min).(1)从t =0到t =10 min ,蜥蜴的体温下降了多少?(2)从t =0到t =10 min ,蜥蜴的体温平均变化率是多少?它代表什么实际意义?(3)求T ′(5),并说明它的实际意义.解析:(1)在t =0和t =10时,蜥蜴的体温分别为T (0)=1200+5+15=39,T (10)=12010+5+15=23,从t =0到t =10 min ,蜥蜴的体温下降了16 ℃.(2)平均变化率ΔT Δt =T (10)-T (0)10=-1610= -1.6(℃).它表示从t =0到t =10 min ,蜥蜴的体温平均每分钟下降1.6 ℃.(3)T ′(5)=li m Δt →0 120(5+Δt )+5+15-1205+5-15Δt= -1.2,它表示T =5 min 时蜥蜴体温下降的速度为1.2 ℃/min.6.巍巍泰山为我国的五岳之首,有“天下第一山”之美誉,登泰山在当地有“紧十八,慢十八,不紧不慢又十八”的俗语来形容爬十八盘的感受,下面是一段登山路线图.同样是登山,但是从A 处到B 处会感觉比较轻松,而从B 处到C 处会感觉比较吃力.想想看,为什么?你能用数学语言来量化BC段曲线的陡峭程度吗?解析:山路从A到B高度的平均变化率为h AB=ΔyΔx=10-050-0=15,山路从B到C高度的平均变化率为h BC=ΔyΔx=15-1070-50=14,∵h BC>h AB,∴山路从B到C比从A到B要陡峭.。

2018-2019学年高中数学人教A版选修2-2学案:第一章 导数及其应用 1.3.3(一) Word版含解析

1.3.3函数的最大(小)值与导数(一)学习目标 1.理解函数最值的概念,了解其与函数极值的区别与联系.2.会求某闭区间上函数的最值.知识点函数的最大(小)值与导数如图为函数y=f(x),x∈[a,b]的图象.思考1观察区间[a,b]上函数y=f(x)的图象,试找出它的极大值、极小值.答案极大值为f(x1),f(x3),极小值为f(x2),f(x4).思考2结合图象判断,函数y=f(x)在区间[a,b]上是否存在最大值,最小值?若存在,分别为多少?答案存在,f(x)min=f(a),f(x)max=f(x3).梳理(1)函数的最大(小)值的存在性一般地,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)一般地,求函数y=f(x)在[a,b]上的最大值与最小值的步骤如下: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.1.函数的最大值不一定是函数的极大值.(√)2.函数f(x)在区间[a,b]上的最大值与最小值一定在区间端点处取得.(×)3.有极值的函数一定有最值,有最值的函数不一定有极值.(×)类型一求函数的最值命题角度1利用导数直接求最值例1求下列各函数的最值:(1)f(x)=-x4+2x2+3,x∈[-3,2];(2)f(x)=x3-3x2+6x-2,x∈[-1,1].考点利用导数求函数的最值题点利用导数求不含参数函数的最值解(1)f′(x)=-4x3+4x,令f′(x)=-4x(x+1)(x-1)=0,得x=-1,x=0,x=1.当x变化时,f′(x)及f(x)的变化情况如下表:∴当x=-3时,f(x)取最小值-60;当x=-1或x=1时,f(x)取最大值4.(2)f′(x)=3x2-6x+6=3(x2-2x+2)=3(x-1)2+3,∵f′(x)在[-1,1]内恒大于0,∴f(x)在[-1,1]上为增函数.故当x=-1时,f(x)min=-12;当x=1时,f(x)max=2.即f(x)的最小值为-12,最大值为2.反思与感悟求解函数在固定区间上的最值,需注意以下几点(1)对函数进行准确求导,并检验f′(x)=0的根是否在给定区间内.(2)研究函数的单调性,正确确定极值和端点函数值.(3)比较极值与端点函数值的大小,确定最值.跟踪训练1求下列函数的最值.(1)f (x )=x -1e x; (2)f (x )=12x +sin x ,x ∈[0,2π].考点 利用导数求函数的最值 题点 利用导数求不含参数函数的最值 解 (1)函数f (x )=x -1e x 的定义域为R .f ′(x )=1·e x -e x (x -1)(e x )2=2-xe x ,当f ′(x )=0时,x =2, 当f ′(x )>0时,x <2, 当f ′(x )<0时,x >2.所以f (x )在(-∞,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减, 所以f (x )无最小值,且当x =2时,f (x )max =f (2)=1e 2.(2)f ′(x )=12+cos x ,x ∈[0,2π],令f ′(x )=0,得x =23π或x =43π.因为f (0)=0,f (2π)=π,f ⎝⎛⎭⎫23π=π3+32,f ⎝⎛⎭⎫43π=23π-32, 所以当x =0时,f (x )有最小值f (0)=0, 当x =2π时,f (x )有最大值f (2π)=π. 命题角度2 对参数讨论求最值例2 已知函数f (x )=e x -ax 2-bx -1,其中a ,b ∈R ,e =2.718 28…为自然对数的底数. 设g (x )是函数f (x )的导函数,求函数g (x )在区间[0,1]上的最小值. 考点 利用导数求函数的最值 题点 利用导数求含参数函数的最值 解 因为f (x )=e x -ax 2-bx -1, 所以g (x )=f ′(x )=e x -2ax -b , 又g ′(x )=e x -2a ,因为x ∈[0,1],1≤e x ≤e , 所以:(1)若a ≤12,则2a ≤1,g ′(x )=e x -2a ≥0,所以函数g (x )在区间[0,1]上单调递增,g (x )min =g (0)=1-b . (2)若12<a <e2,则1<2a <e ,于是当0<x <ln(2a )时,g ′(x )=e x -2a <0, 当ln(2a )<x <1时,g ′(x )=e x -2a >0, 所以函数g (x )在区间[0,ln(2a )]上单调递减, 在区间[ln(2a ),1]上单调递增, g (x )min =g (ln(2a ))=2a -2a ln(2a )-b . (3)若a ≥e2,则2a ≥e ,g ′(x )=e x -2a ≤0,所以函数g (x )在区间[0,1]上单调递减, g (x )min =g (1)=e -2a -b .综上所述,当a ≤12时,g (x )在区间[0,1]上的最小值为1-b ;当12<a <e2时,g (x )在区间[0,1]上的最小值为2a -2a ln(2a )-b ; 当a ≥e2时,g (x )在区间[0,1]上的最小值为e -2a -b .引申探究1.若a =1,b =-2,求函数g (x )在区间[0,1]上的最小值. 解 因为a =1,b =-2, g (x )=f ′(x )=e x -2x +2, 又g ′(x )=e x -2,令g ′(x )=0, 因为x ∈[0,1],解得x =ln 2,已知当x =ln 2时,函数取极小值,也是最小值,故g (x )min =g (ln 2)=2-2ln 2+2=4-2ln 2.2.当b =0时,若函数g (x )在区间[0,1]上的最小值为0,求a 的值. 解 当b =0时,因为f (x )=e x -ax 2-1, 所以g (x )=f ′(x )=e x -2ax ,又g ′(x )=e x -2a ,因为x ∈[0,1],1≤e x ≤e , 所以:(1)若a ≤12,则2a ≤1,g ′(x )=e x -2a ≥0,所以函数g (x )在区间[0,1]上单调递增, g (x )min =g (0)=1,不符合题意. (2)若12<a <e2,则1<2a <e ,于是当0<x <ln(2a )时,g ′(x )=e x -2a <0, 当ln(2a )<x <1时,g ′(x )=e x -2a >0, 所以函数g (x )在区间[0,ln(2a )]上单调递减, 在区间[ln(2a ),1]上单调递增, g (x )min =g (ln(2a ))=2a -2a ln(2a )=0, 解得a =e2不符合题意,舍去.(3)若a ≥e2,则2a ≥e ,g ′(x )=e x -2a ≤0,所以函数g (x )在区间[0,1]上单调递减, g (x )min =g (1)=e -2a =0,解得a =e2.反思与感悟 对参数进行讨论,其实质是讨论导函数大于0,等于0,小于0三种情况.若导函数恒不等于0,则函数在已知区间上是单调函数,最值在端点处取得;若导函数可能等于0,则求出极值点后求极值,再与端点值比较后确定最值.跟踪训练2 已知a 是实数,函数f (x )=x 2(x -a ),求f (x )在区间[0,2]上的最大值. 考点 利用导数求函数的最值 题点 利用导数求含参数函数的最值 解 f ′(x )=3x 2-2ax .令f ′(x )=0,解得x 1=0,x 2=2a 3. ①当2a3≤0,即a ≤0时,f (x )在[0,2]上单调递增, 从而f (x )max =f (2)=8-4a . ②当2a3≥2,即a ≥3时,f (x )在[0,2]上单调递减, 从而f (x )max =f (0)=0.③当0<2a3<2,即0<a <3时,f (x )在⎣⎡⎦⎤0,2a 3上单调递减,在⎣⎡⎦⎤2a 3,2上单调递增, 从而f (x )max =⎩⎪⎨⎪⎧8-4a ,0<a ≤2,0,2<a <3,综上所述,f (x )max =⎩⎪⎨⎪⎧8-4a ,a ≤2,0,a >2.类型二 由函数的最值求参数例3 已知函数f (x )=ax 3-6ax 2+b ,x ∈[-1,2]的最大值为3,最小值为-29,求a ,b 的值. 考点 导数在最值问题中的应用 题点 已知最值求参数解 由题设知a ≠0,否则f (x )=b 为常函数,与题设矛盾. 求导得f ′(x )=3ax 2-12ax =3ax (x -4), 令f ′(x )=0,得x 1=0,x 2=4(舍去).①当a >0,且当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:由表可知,当x =0时,f (x )取得极大值b ,也就是函数在[-1,2]上的最大值,∴f (0)=b =3. 又f (-1)=-7a +3,f (2)=-16a +3<f (-1),∴f(2)=-16a+3=-29,解得a=2.②当a<0时,同理可得,当x=0时,f(x)取得极小值b,也就是函数在[-1,2]上的最小值,∴f(0)=b=-29.又f(-1)=-7a-29,f(2)=-16a-29>f(-1),∴f(2)=-16a-29=3,解得a=-2.综上可得,a=2,b=3或a=-2,b=-29.反思与感悟已知函数在某区间上的最值求参数的值(或范围)是求函数最值的逆向思维,一般先求导数,利用导数研究函数的单调性及极值点,探索最值点,根据已知最值列方程(不等式)解决问题.其中注意分类讨论思想的应用.跟踪训练3已知函数h(x)=x3+3x2-9x+1在区间[k,2]上的最大值是28,求k的取值范围.考点导数在最值问题中的应用题点已知最值求参数解∵h(x)=x3+3x2-9x+1,∴h′(x)=3x2+6x-9.令h′(x)=0,得x1=-3,x2=1,当x变化时,h′(x),h(x)的变化情况如下表:当x=-3时,取极大值28;当x=1时,取极小值-4.而h(2)=3<h(-3)=28,如果h(x)在区间[k,2]上的最大值为28,则k≤-3.1.如图所示,函数f (x )导函数的图象是一条直线,则( )A .函数f (x )没有最大值也没有最小值B .函数f (x )有最大值,没有最小值C .函数f (x )没有最大值,有最小值D .函数f (x )有最大值,也有最小值 考点 导数在最值问题中的应用 题点 最值与极值的综合应用 答案 C解析 由导函数图象可知,函数f (x )只有一个极小值点1, 即f (x )在x =1处取得最小值,没有最大值.2.函数f (x )=x 3-3x +1在闭区间[-3,0]上的最大值和最小值分别是( ) A .1,-1 B .1,-17 C .3,-17D .9,-19考点 利用导数求函数的最值 题点 利用导数求不含参数函数的最值 答案 C解析 f ′(x )=3x 2-3=3(x -1)(x +1),令f ′(x )=0,得x =±1.又f (-3)=-27+9+1=-17,f (0)=1,f (-1)=-1+3+1=3,1∉[-3,0]. 所以最大值为3,最小值为-17. 3.函数f (x )=ln xx 的最大值为( )A .e -1 B .e C .e2 D.103考点 利用导数求函数的最值 题点 利用导数求不含参数函数的最值 答案 A解析 令f ′(x )=(ln x )′x -ln x ·x ′x 2=1-ln xx 2=0,解得x =e.当x >e 时,f ′(x )<0;当0<x <e 时,f ′(x )>0.f (x )极大值=f (e)=1e ,且函数在定义域内只有一个极值,所以f (x )max =1e.4.函数f (x )=2x 3-6x 2+m (m 是常数)在区间[-2,2]上有最大值3,则在区间[-2,2]上的最小值为________.考点 导数在最值问题中的应用 题点 已知最值求参数 答案 -37解析 f ′(x )=6x 2-12x =6x (x -2),由题意知,在区间[-2,2]上,x =0是f (x )的最大值点, ∴f (x )max =f (0)=m =3.∵f (-2)=-16-24+3=-37,f (2)=16-24+3=-5, ∴f (x )min =-37.5.已知函数f (x )=ax 3+bx +c 在点x =2处取得极值c -16. (1)求a ,b 的值;(2)若f (x )有极大值28,求f (x )在[-3,3]上的最小值. 考点 导数在最值问题中的应用 题点 最值与极值的综合应用解 (1)因为f (x )=ax 3+bx +c ,故f ′(x )=3ax 2+b . 由于f (x )在点x =2处取得极值c -16,故有⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(2)=0,f (2)=c -16,即⎩⎪⎨⎪⎧12a +b =0,8a +2b +c =c -16,化简得⎩⎪⎨⎪⎧12a +b =0,4a +b =-8,解得a =1,b =-12.(2)令f ′(x )=0,得x 1=-2,x 2=2.当x ∈(-∞,-2)时,f ′(x )>0,故f (x )在(-∞,-2)上为增函数; 当x ∈(-2,2)时,f ′(x )<0,故f (x )在(-2,2)上为减函数;当x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,故f(x)在(2,+∞)上为增函数.由此可知f(x)在x1=-2处取得极大值,f(-2)=16+c,f(x)在x2=2处取得极小值,f(2)=c -16.由题设条件知16+c=28得c=12.此时f(-3)=9+c=21,f(3)=-9+c=3,f(2)=-16+c=-4.因此,f(x)在[-3,3]上的最小值为f(2)=-4.1.求函数在闭区间上的最值,只需比较极值和端点处的函数值即可;若函数在一个开区间内只有一个极值,这个极值就是最值.2.已知最值求参数时,可先确定参数的值,用参数表示最值时,应分类讨论.一、选择题1.设M ,m 分别是函数f (x )在[a ,b ]上的最大值和最小值,若M =m ,则f ′(x )( )A .等于0B .小于0C .等于1D .不确定考点 导数在最值问题中的应用题点 已知最值求导数答案 A解析 因为M =m ,所以f (x )为常数函数,故f ′(x )=0,故选A.2.函数f (x )=x 4-4x (|x |<1)( )A .有最大值,无最小值B .有最大值,也有最小值C .无最大值,有最小值D .既无最大值,也无最小值考点 利用导数求函数中参数的取值范围题点 最值存在性问题答案 D解析 f ′(x )=4x 3-4=4(x -1)(x 2+x +1).令f ′(x )=0,得x =1.又x ∈(-1,1)且1∉(-1,1),∴该方程无解,故函数f (x )在(-1,1)上既无极值也无最值,故选D.3.函数f (x )=2x +1x,x ∈(0,5]的最小值为( ) A .2B .3 C.174 D .22+12考点 利用导数求函数的最值题点 利用导数求不含参数函数的最值答案 B解析 由f ′(x )=1x -1x2=32x -1x 2=0,得x =1, 且当x ∈(0,1)时,f ′(x )<0,当x ∈(1,5]时,f ′(x )>0,∴当x =1时,f (x )最小,最小值为f (1)=3.4.若函数f (x )=a sin x +13sin 3x 在x =π3处有最值,则a 等于( ) A .2B .1 C.233D .0 考点 导数在最值问题中的应用题点 已知最值求参数答案 A解析 ∵f (x )在x =π3处有最值, ∴x =π3是函数f (x )的极值点. 又∵f ′(x )=a cos x +cos 3x ,∴f ′⎝⎛⎭⎫π3=a cos π3+cos π=0,解得a =2. 5.已知函数f (x ),g (x )均为[a ,b ]上的可导函数,在[a ,b ]上连续且f ′(x )<g ′(x ),则f (x )-g (x )的最大值为( )A .f (a )-g (a )B .f (b )-g (b )C .f (a )-g (b )D .f (b )-g (a ) 考点 利用导数求函数的最值题点 利用导数求不含参数函数的最值答案 A解析 令F (x )=f (x )-g (x ),∵f ′(x )<g ′(x ),∴F ′(x )=f ′(x )-g ′(x )<0,∴F (x )在[a ,b ]上单调递减,∴F (x )max =F (a )=f (a )-g (a ).6.已知函数f (x )=-x 2-2x +3在区间[a,2]上的最大值为154,则a 等于( ) A .-32B.12 C .-12D.12或-32考点 导数在最值问题中的应用题点 已知最值求参数答案 C解析 由题意知a <2,令f ′(x )=-2x -2=0,则x =-1.当a ≤-1时,最大值为4,不符合题意.当-1<a <2时,f (x )在[a,2]上是减函数,f (a )最大,-a 2-2a +3=154, 解得a =-12或a =-32(舍去). 所以a =-12. 7.已知函数f (x )=-x 3+ax 2-4在x =2处取得极值,若m ,n ∈[-1,1],则f (m )+f ′(n )的最小值是( )A .15B .-15C .10D .-13 考点 利用导数求函数的最值题点 利用导数求含参数函数的最值答案 D解析 f ′(x )=-3x 2+2ax ,由函数f (x )在x =2处取得极值知f ′(2)=0,即-3×4+2a ×2=0,∴a =3,由此可得f (x )=-x 3+3x 2-4,f ′(x )=-3x 2+6x ,易知f (x )在区间[-1,0)上单调递减,在区间(0,1]上单调递增,∴当m ∈[-1,1]时,f (m )min =f (0)=-4.又f ′(x )=-3x 2+6x 的图象开口向下,且对称轴为直线x =1,∴当n ∈[-1,1]时,f ′(n )min =f ′(-1)=-9.故f (m )+f ′(n )的最小值为-13.二、填空题8.函数f (x )=4x x 2+1(x ∈[-2,2])的最大值是________,最小值是________. 考点 导数在最值问题中的应用题点 最值与极值的综合应用答案 2 -2解析 f ′(x )=4(x 2+1)-4x ×2x (x 2+1)2=4(1-x 2)(x 2+1)2=4(1+x )(1-x )(x 2+1)2, 令f ′(x )=0,得x 1=-1,x 2=1.由f (-2)=-85,f (-1)=-2,f (1)=2,f (2)=85, ∴f (x )max =2,f (x )min =-2.9.已知函数f (x )=-23x 3+2ax 2+3x (a >0)的导数f ′(x )的最大值为5,则在函数f (x )图象上的点(1,f (1))处的切线方程是________.考点 导数在最值问题中的应用题点 已知最值求参数答案 15x -3y -2=0解析 ∵f ′(x )=-2x 2+4ax +3=-2(x -a )2+3+2a 2,∴f ′(x )max =3+2a 2=5,∵a >0,∴a =1.∴f ′(x )=-2x 2+4x +3,f ′(1)=-2+4+3=5.又f (1)=-23+2+3=133, ∴所求切线方程为y -133=5(x -1).即15x -3y -2=0.10.函数f (x )=12e x (sin x +cos x )在区间⎣⎡⎦⎤0,π2上的值域为________. 考点 利用导数求函数的最值题点 利用导数求不含参数函数的最值答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,12π2e 解析 f ′(x )=12e x (sin x +cos x )+12e x (cos x -sin x )=e x cos x , 当0≤x ≤π2时,f ′(x )≥0, 所以f (x )在⎣⎡⎦⎤0,π2上是增函数, 故f (x )的最大值为f ⎝⎛⎭⎫π2=12π2e ,f (x )的最小值为f (0)=12. 11.已知y =f (x )是奇函数,当x ∈(0,2)时,f (x )=ln x -ax ⎝⎛⎭⎫a >12,当x ∈(-2,0)时,f (x )的最小值为1,则a 的值为________.考点 导数在最值问题中的应用题点 已知最值求参数答案 1解析 由题意知,当x ∈(0,2)时,f (x )的最大值为-1.令f ′(x )=1x -a =0,得x =1a, 当0<x <1a时,f ′(x )>0; 当x >1a时,f ′(x )<0. ∴f (x )max =f ⎝⎛⎭⎫1a =-ln a -1=-1,解得a =1.12.已知函数f (x )=e x -2x +a 有零点,则a 的取值范围是__________.考点 利用导数求函数中参数的取值范围题点 最值与零点问题答案 (-∞,2ln 2-2]解析 由题意知e x -2x +a =0有根,即a =2x -e x ,令g (x )=2x -e x ,则g ′(x )=2-e x ,令g ′(x )=0,解得x =ln 2.而g (x )在(-∞,ln 2)上单调递增,在(ln 2,+∞)上单调递减,∴g (x )max =2ln 2-e ln 2=2ln 2-2,∴a ≤2ln 2-2.三、解答题13.已知函数f (x )=a ln x -bx 2,a ,b ∈R ,且曲线y =f (x )在x =1处与直线y =-12相切. (1)求a ,b 的值;(2)求f (x )在⎣⎡⎦⎤1e ,e 上的最大值.考点 利用导数求函数的最值题点 利用导数求不含参数函数的最值解 (1)f ′(x )=a x-2bx . 由曲线y =f (x )在x =1处与直线y =-12相切, 得⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(1)=0,f (1)=-12,即⎩⎪⎨⎪⎧ a -2b =0,-b =-12,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =12.(2)由(1),得f (x )=ln x -12x 2,定义域为(0,+∞). f ′(x )=1x -x =1-x 2x. 令f ′(x )>0,得0<x <1,令f ′(x )<0,得x >1,所以f (x )在⎣⎡⎭⎫1e ,1上单调递增,在(1,e]上单调递减,所以f (x )在⎣⎡⎦⎤1e ,e 上的最大值为f (1)=-12. 四、探究与拓展14.已知函数f (x )=13x 3-x 2-x +m 在[0,1]上的最小值为13,则实数m 的值为________.考点 导数在最值问题中的应用题点 已知最值求参数答案 2解析 由f (x )=13x 3-x 2-x +m , 可得f ′(x )=x 2-2x -1,令x 2-2x -1=0,可得x =1±2.当x ∈(1-2,1+2)时,f ′(x )<0,即函数f (x )在(1-2,1+2)上是减函数,即f (x )在[0,1]上为减函数,故f (x )在[0,1]上的最小值为f (1),所以13-1-1+m =13,解得m =2. 15.已知函数f (x )=ln x +a x. (1)当a <0时,求函数f (x )的单调区间;(2)若函数f (x )在[1,e]上的最小值是32,求a 的值. 考点 导数在最值问题中的应用题点 已知最值求参数解 函数f (x )=ln x +a x的定义域为(0,+∞), f ′(x )=1x -a x 2=x -a x 2, (1)∵a <0,∴f ′(x )>0,故函数在其定义域(0,+∞)上单调递增.(2)当x ∈[1,e]时,分如下情况讨论:①当a <1时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增,其最小值为f (1)=a <1,这与函数在[1,e]上的最小值是32相矛盾; ②当a =1时,函数f (x )在[1,e]上单调递增,其最小值为f (1)=1,同样与最小值是32相矛盾; ③当1<a <e 时,函数f (x )在[1,a )上有f ′(x )<0,f (x )单调递减,在(a ,e ]上有f ′(x )>0,f (x )单调递增,所以,函数f (x )的最小值为f (a )=ln a +1,由ln a +1=32,得a = e. ④当a =e 时,函数f (x )在[1,e]上有f ′(x )≤0,f (x )单调递减,其最小值为f (e)=2,这与最小值是32相矛盾; ⑤当a >e 时,显然函数f (x )在[1,e]上单调递减,其最小值为f (e)=1+a e >2,仍与最小值是32相矛盾;综上所述,a 的值为 e.。

2019-2020学年数学选修2-2人教A版课件:第1章 导数及其应用 1.1.3


A.f′(x0)<0
B.f′(x0)>0
C.f′(x0)=0
D.f′(x0)不存在
[解析] 由导数的几何意义可知曲线在(x0,f(x0))处的导数等于曲线在该点处的
切线的斜率,所以f′(x0)=3.故选B.
第十一页,编辑于星期六:二十三点 五十四分。
4.已知曲线 y=12x2-3 上一点 P(1,-52),则过点 P 的切线的斜率为( B )
『规律总结』 1.求曲线在点P(x0,y0)处切线方程的步骤: (1)求出函数y=f(x)在点x0处的导数f′(x0); (2)根据直线的点斜式方程,得切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0); 2.过曲线外的点P(x1,y1)求曲线的切线方程的步骤: (1)设切点为Q(x0,y0); (2)求出函数y=f(x)在点x0处的导数f′(x0); (3)利用点Q在曲线上和f′(x0)=kPQ,解出x0,y0及f′(x0). (4)根据直线的点斜式方程,得切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0).
互动探究学案
第十三页,编辑于星期六:二十三点 五十四分。
命题方向1 ⇨求切线方程 典例 1 已知曲线 C:y=13x3+43.
(1)求曲线 C 上的横坐标为 2 的点处的切线方程; (2)第(1)小题中的切线与曲线 C 是否还有其他的公共点? [思路分析] 求函数在某点处的导数,一种方法是直接求函数在该点的导数; 另一种方法是先求函数在 x=x0 处的导数表达式,再把 x 的值代入求导数值.
[解析] 解法一:设曲线 y=-x2 上任一点 P(x0,y0), 则 y0=-x20,P 到直线 x-y+3=0 的距离 d=|x0-y20+3|=|x0+x220+3|= 22[(x0+12)2+141],

【同步测控 优化设计】高二人教A版数学选修2-2备课参考:1.1.3导数的几何意义 [ 高考]

1.1.3导数的几何意义教学建议1.教材分析教材从割线入手,观察割线的变化趋势,揭示了平均变化率与割线斜率之间的关系,通过逼近方法,将割线趋于的确定位置的直线定义为切线,从而将切线斜率和导数相联系,发现了导数的几何意义.本节的重点是理解导数的几何意义,难点是过曲线上某一点的切线斜率的求解方法.2.主要问题及教学建议(1)切线的定义.建议教师运用信息技术演示割线的动态变化趋势,让学生观察、思考,并引导学生共同分析,直观获得切线的定义.(2)导数的几何意义.建议教师通过数形结合,将切线斜率和导数相联系,发现导数的几何意义,引导学生体会用数形结合的方法解决问题的优势.备选习题1.若函数y=ax2+1的图象与直线y=x相切,则a=()A. B. C. D.1解析:根据题意y'===(2ax+a·Δx)=2ax,设切点为(x0,y0),则2ax0=1,且y0=a+1,y0=x0,解得a=.答案:B2.已知函数y=f(x)=-1(a>0)的图象在x=1处的切线为l,求l与两坐标轴围成的三角形面积的最小值.解:∵Δy=-1-+1=,∴.当Δx无限趋近于0时,趋近于,即f'(x)=.∴f'(1) =.又f(1)=-1,∴f(x)在x=1处的切线l的方程是y-+1=(x-1).∴l与两坐标轴围成的三角形的面积S==×(2+2)=1.当且仅当a=,即a=1时,直线l与两坐标轴围成的三角形的面积最小,最小值为1.3.过点P(-1,0)作抛物线f(x)=x2+x+1的切线,求切线方程.解:f(x)=x2+x+1,设抛物线上一点M(x1,y1),则该点处的切线斜率k=f'(x1)==2x1+1,于是过点(x1,y1)的切线方程是y-y1=(2x1+1)(x-x1).又∵y1=f(x1)=+x1+1,①且点(-1,0)在切线上,∴-y1=(-1-x1)(2x1+1).②由①②联立方程组,可解得x1=0或x1=-2,于是y1=1或y1=3,即切点为(0,1)或(-2,3).过(0,1)的切线方程为y-1=x,即x-y+1=0;过点(-2,3)的切线方程为y-3=-3(x+2),即3x+y+3=0.。

2019-2020数学人教A版选修2-2讲义:第一章导数及其应用1.1 1.1.1~1.1.2

1.1.1~1.1.2 变化率问题 导数的概念1.平均变化率函数f (x )从x 1到x 2的平均变化率=.ΔyΔx □01f (x 2)-f (x 1)x 2-x 1若函数y =f (x )在点x =x 0及其附近有定义,则函数y =f (x )在x 0到x 0+Δx 之间的平均变化率是=.ΔyΔx □02f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx2.瞬时变化率设函数y =f (x )在x 0附近有定义,当自变量在x =x 0附近改变Δx 时,函数值的改变量Δy =f (x 0+Δx )-f (x 0).□03 如果当Δx 趋近于0时,平均变化率趋近于一个常数L ,则常数L 称为函ΔyΔx 数f (x )在x 0的瞬时变化率,记作=L .□04 limΔx →0f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx 3.函数y =f (x )在x =x 0处的导数一般地,函数y =f (x )在点x 0处的瞬时变化率是 =limΔx →0ΔyΔx □05 limΔx →0,我们称它为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记作f ′(x 0)或f (x 0+Δx )-f (x 0)Δxy ′| x =x 0.即f ′(x 0)= .□06 □07 limΔx →0f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx 简言之,函数y =f (x )在x =x 0处的导数就是y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化□08 率.导数概念的理解(1)Δx →0是指Δx 从0的左右两侧分别趋向于0,但永远不会为0.(2)若f ′(x 0)= 存在,则称f (x )在x =x 0处可导并且导数即为极限值.lim Δx →0Δy Δx (3)令x =x 0+Δx ,得Δx =x -x 0,于是f ′(x 0)=lim x →x 0 与概念中的f ′(x 0)=f (x )-f (x 0)x -x 0limΔx →0意义相同.f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)函数y =f (x )在x =x 0处的导数值与Δx 值的正、负无关.( )(2)瞬时变化率是刻画某函数值在区间[x 1,x 2]上变化快慢的物理量.( )(3)在导数的定义中,Δx ,Δy 都不可能为零.( )答案 (1)√ (2)× (3)×2.做一做(1)自变量x 从1变到2时,函数f (x )=2x +1的函数值的增量与相应自变量的增量之比是________.(2)函数f (x )=x 2在x =1处的瞬时变化率是________.(3)函数y =f (x )=在x =-1处的导数可表示为________.1x 答案 (1)2 (2)2 (3)f ′(-1)或y ′|x =-1探究 求函数的平均变化率1例1 求函数y =f (x )=3x 2+2在区间[x 0,x 0+Δx ]上的平均变化率,并求当x 0=2,Δx =0.1时平均变化率的值.[解] 函数y =f (x )=3x 2+2在区间[x 0,x 0+Δx ]上的平均变化率为=f (x 0+Δx )-f (x 0)(x 0+Δx )-x 0[3(x 0+Δx )2+2]-(3x 20+2)Δx==6x 0+3Δx .6x 0·Δx +3(Δx )2Δx当x 0=2,Δx =0.1时,函数y =3x 2+2在区间[2,2.1]上的平均变化率为6×2+3×0.1=12.3.[结论探究] 在本例中,分别求函数在x 0=1,2,3附近Δx 取时的平均变化率12k 1,k 2,k 3,并比较其大小.[解] 由例题可知,函数在[x 0,x 0+Δx ]上的平均变化率为6x 0+3Δx .当x 0=1,Δx =时,函数在[1,1.5]上的平均变化率为12k 1=6×1+3×0.5=7.5;当x 0=2,Δx =时,函数在[2,2.5]上的平均变化率为12k 2=6×2+3×0.5=13.5;当x 0=3,Δx =时,函数在[3,3.5]上的平均变化率为k 3=6×3+3×0.5=19.5.12所以k 1<k 2<k 3.拓展提升求平均变化率可根据定义代入公式直接求解,解题的关键是弄清自变量的增量Δx 与函数值的增量Δy ,主要步骤是:(1)先计算函数值的改变量Δy =f (x 1)-f (x 0);(2)再计算自变量的改变量Δx =x 1-x 0;(3)得平均变化率=.ΔyΔx f (x 1)-f (x 0)x 1-x 0【跟踪训练1】 (1)若函数f (x )=x 2-1,图象上点P (2,3)及其邻近一点Q (2+Δx,3+Δy ),则=( )ΔyΔx A .4 B .4Δx C .4+Δx D .Δx(2)求y =在x 0到x 0+Δx 之间的平均变化率________.x 答案 (1)C (2)1x 0+Δx +x 0解析 (1)∵Δy =(2+Δx )2-1-(22-1)=4Δx +(Δx )2,∴==4+Δx .ΔyΔx 4Δx +(Δx )2Δx(2)∵Δy =-,∴y =在x 0到x 0+Δx 之间的平均变化率为=x 0+Δx x 0x ΔyΔx =.x 0+Δx -x 0Δx1x 0+Δx +x 0探究 求平均速度与瞬时速度2例2 若一物体运动的位移s 与时间t 关系如下:(位移单位:m ,时间单位:s)s =Error!求:(1)物体在t ∈[3,5]上的平均速度;(2)物体的初速度v 0;(3)物体在t =1时的瞬时速度.[解] (1)因为物体在t ∈[3,5]上的时间变化量为Δt =5-3=2,物体在t ∈[3,5]上的位移变化量为Δs =3×52+2-(3×32+2)=3×(52-32)=48,所以物体在t ∈[3,5]上的平均速度为==24(m/s).ΔsΔt 482(2)求物体的初速度v 0,即求物体在t =0时的瞬时速度.因为物体在t =0附近的平均变化率为==3Δt -18,ΔsΔt 29+3[(0+Δt )-3]2-29-3(0-3)2Δt所以物体在t =0处的瞬时变化率为 = (3Δt -18)=-18,即物lim Δt →0Δs Δt limΔt →0体的初速度为-18 m/s.(3)物体在t =1时的瞬时速度即为函数在t =1处的瞬时变化率.因为物体在t =1附近的平均变化率为==3Δt -12,ΔsΔt 29+3[(1+Δt )-3]2-29-3(1-3)2Δt所以物体在t =1处瞬时变化率为 = (3Δt -12)=-12,即物体lim Δt →0Δs Δt limΔt →0在t =1时的瞬时速度为-12 m/s.【跟踪训练2】 已知质点M 做直线运动,且位移随时间变化的函数为s =2t 2+3(位移单位:cm ,时间单位:s).(1)当t =2,Δt =0.01时,求;ΔsΔt(2)当t =2,Δt =0.001时,求;ΔsΔt (3)求质点M 在t =2时的瞬时速度.解 ===4t +2Δt .Δs Δt s (t +Δt )-s (t )Δt2(t +Δt )2+3-(2t 2+3)Δt(1)当t =2,Δt =0.01时,=4×2+2×0.01=8.02(cm/s).ΔsΔt (2)当t =2,Δt =0.001时,=4×2+2×0.001=8.002(cm/s).ΔsΔt (3)v = = (4t +2Δt )=4t =4×2=8(cm/s).lim Δt →0Δs Δt limΔt →0探究 求函数f (x )在某点处的导数3例3 已知函数y =f (x )=Error!求此函数在x =1和x =4处的导数.[解] 当x =1时,f (x )=3x 2+2,所以Δy =3(1+Δx )2+2-(3×12+2)=6Δx +3(Δx )2.所以==6+3Δx .Δy Δx 6Δx +3(Δx )2Δx所以f ′(1)= = (6+3Δx )=6.lim Δx →0Δy Δx lim Δx →0当x =4时,f (x )=29+3(x -3)2,所以Δy =29+3(4+Δx -3)2-[29+3×(4-3)2]=6Δx +3(Δx )2.所以==6+3Δx .Δy Δx 6Δx +3(Δx )2Δx所以f ′(4)= = (6+3Δx )=6.lim Δx →0Δy Δx limΔx →0拓展提升(1)求函数在某点处的导数可以分为以下三步:①计算Δy ;②计算;③计ΔyΔx 算 .lim Δx →0Δy Δx注意:对于分段函数求导数问题,一定要先判断这一点在函数的哪一段上,再确定此点所满足的函数解析式.(2)求函数在某点处的导数,一种方法是直接求函数在该点的导数;另一种方法是先求函数在x =x 0处的导数表达式,再代入变量求导数值.【跟踪训练3】 函数y =x +在x =1处的导数是( )1x A .2 B . C .1 D .052答案 D解析 因为y ′=li m Δx →0f (x +Δx )-f (x )Δx =limΔx →0x +Δx +1x +Δx -(x +1x )Δx==1-,limΔx →0[1-1x (x +Δx )]1x 2所以y ′|x =1=1-1=0.故选D.1.函数在一点处的导数就是该点的函数值的改变量与自变量的改变量之比的极限,它是个常数,不是变量.2.函数y =f (x )在x =x 0处的导数,就是其导函数y =f ′(x )在x =x 0处的函数值.1.在平均变化率的定义中,自变量的改变量Δx 满足( )A .Δx >0 B .Δx <0 C .Δx ≠0 D .Δx =0答案 C解析 由平均变化率的定义可以得出结论.2.若函数f (x )=2x 2的图象上有点P (1,2)及邻近点Q (1+Δx,2+Δy ),则的ΔyΔx 值为( )A .4B .4xC .4+2(Δx )2D .4+2Δx答案 D解析 ==4+2Δx ,故选D .Δy Δx 2(1+Δx )2-2×12Δx3.已知函数f (x )=2x -3,则f ′(5)=________.答案 2解析 因为Δy =f (5+Δx )-f (5)=[2(5+Δx )-3]-(2×5-3)=2Δx ,所以=2,所以f ′(5)= =2.ΔyΔx limΔx →0Δy Δx 4.某汽车启动阶段的路程函数为s (t )=2t 3-5t 2,其中路程s 的单位:m ,时间的单位:s ,则t =2 s 时,汽车的瞬时速度是________.答案 4 m/s解析 s ′(2)=lim Δx →02(2+Δt )3-5(2+Δt )2-(2×23-5×22)Δt = (4+7Δt +2Δt 2)=4.limΔx →05.一质点的运动方程为s =8-3t 2,其中s 表示位移,t 表示时间.(1)求质点在[1,1+Δt ]这段时间内的平均速度;(2)求质点在t =1时的瞬时速度.解 (1)质点在[1,1+Δt ]这段时间内的平均速度为==-6-3Δt .ΔsΔt 8-3(1+Δt )2-8+3×12Δt(2)由(1)知=-6-3Δt ,当Δt 无限趋近于0时,ΔsΔt =-6,所以质点在t =1时的瞬时速度为-6.limΔt →0Δs Δt。

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第一章 导数及其应用
1.1 变化率与导数
1.1.3 导数的几何意义

A级 基础巩固
一、选择题
1.已知曲线y=f(x)在x=5处的切线方程是y=-x+8,则f(5)
与f′(5)分别为( )
A.3,3 B.3,-1 C.-1,3 D.-1,-1
解析:由题意得f(5)=-5+8=3,f′(5)=-1.
答案:B
2.若曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程为3x-y+1=0,则
( )
A.f′(x0)<0 B.f′(x0)>0
C.f′(x0)=3 D.f′(x0)不存在
解析:由导数的几何意义可知曲线在(x0,f(x
0
))处的导数等于曲线

在该点处的切线的斜率,所以f′(x
0
)=3.

答案:C
3.已知函数f(x)的图象如图所示,f′(x)是f(x)的导函数,则下列结
论正确的是( )
A.0B.0C.0D.0解析:从题图可以看出函数f(x)的图象在x=2处的切线的斜率比
在x=3处的切线的斜率大,且均为正数,所以有0

两点的割线的斜率比函数f(x)的图象在x=2处的切线
f(3)-f(2

3-2
的斜率小,比函数f(x)的图象在x=3处的切线的斜率大,所以
0答案:B
4.若曲线f(x)=x
2
的一条切线l与直线x+4y-8=0垂直,则l的

方程为( )
A.4x-y-4=0 B.x+4y-5=0
C.4x-y+3=0 D.x+4y+3=0
解析:设切点为(x0,y
0
),

因为f′(x)= = (2x+Δx)=2x.
(x+Δx)2-
x

2

Δ
x

由题意可知,切线斜率k=4,即f′(x0)=2x0=4,
所以x0=2.所以切点坐标为(2,4),切线方程为y-4=4(x-2),
即4x-y-4=0,故选A.
答案:A
5.若曲线y=x
2
+ax+b在点(0,b)处的切线方程是x-y+1=0,

则( )
A.a=1,b=1 B.a=-1,b=1
C.a=1,b=-1 D.a=-1,b=-1
解析:因为点(0,b)在直线x-y+1=0上,所以b=1.
又y′= =2x+a,
(x+Δx)2+a(x+Δx)+1-x2-ax-
1

Δ
x

所以过点(0,b)的切线的斜率为y′|x=0=a=1.
答案:A
二、填空题
6.曲线y=x
2
-2x+3在点A(-1,6)处的切线方程是______.

解析:因为y=x2-2x+3,切点为点A(-1,6),所以斜率k=y′|
x=-1


(-1+Δx)2-2(-1+Δx)+3-(1+2+3)
Δ
x

= (Δx-4)=-4,
所以切线方程为y-6=-4(x+1),即4x+y-2=0.
答案:4x+y-2=0
7.如图所示,函数f(x)的图象是折线段ABC,其中A,B,C的坐

标分别为(0,4),(2,0),(6,4),则 =______.
f(1+Δx
)-f(1)

Δ
x

解析:由导数的概念和几何意义知, =f′(1)
f(1+Δx
)-f(1)

Δ
x

=kAB==-2.
0

4

2-0

答案:-2
8.若抛物线y=x
2
-x+c上一点P的横坐标是-2,点P处的切线

恰好过坐标原点,则实数c的值为________.
解析:根据题意可知在点P处切线的斜率为y′|x=-2=-5.因为点P
的横坐标是-2,所以点P的纵坐标是6+c,故切线OP的斜率为-,根
6+c
2

据题意有-=-5,解得c=4.
6+c
2
答案:4
三、解答题
9.已知抛物线y=f(x)=x
2
+3与直线y=2x+2相交,求它们交点

处抛物线的切线方程.

解:由方程组得x2-2x+1=0,
{
y
=x2+
3

y
=2x+
2

)

解得x=1,y=4,所以交点坐标为(1,4),
又=Δx+2.
(Δx+1)2+3-(12+3)
Δ
x

当Δx趋于0时Δx+2趋于2,所以在点(1,4)处的切线斜率k=2,
所以切线方程为y-4=2(x-1),即y=2x+2.

10.求曲线y=在点的切线方程.
1x(1
2

2

)

解:因为y′=Δx→0 = =
Δy
Δx1x+Δx-1xΔx

=-,

1

x2+x·Δx1x
2

所以曲线在点的切线斜率为k=y′|x==-4.
(12,2)
1
2

故所求切线方程为y-2=-4,即4x+y-4=0.
(x-12)

B级 能力提升
1.已知函数y=f(x),y=g(x)的导函数的图象如图所示,那么y=
f(x),y=g(x)的图象可能是( )
解析:从导函数的图象可知两个函数在x0处斜率相同,可以排除B、
C.再者导函数的函数值反映的是原函数的斜率大小,可明显看出y=
f(x)的导函数的值在减小,所以原函数的斜率慢慢变小,排除A.
答案:D
2.设P为曲线C:y=x
2
+2x+3上一点,且曲线C在点P处的

切线的倾斜角的取值范围为,则点P的横坐标的取值范围为
[0,π4]

________.
解析:可设点P的横坐标为x0,则

==
Δy
Δx(x0+Δx)2+2(x0+Δx)+3-x-2x0-3Δx

=Δx+2x0+2, =2x0+2.所以曲
2x0·Δx+2·Δx+(Δx

2

ΔxΔyΔx
线C在点P处的切线的斜率为2x0+2.由题意,得0≤2x0+2≤1,所以

-1≤x0≤-,所以点P的横坐标的取值范围为.
12[-1,-1
2
]

答案:
[-1,-12]
3.已知直线l
1为曲线y=x2+x-2在点(1,0)处的切线,l2
为该曲

线的另一条切线,且l1⊥l
2
.
(1)求直线l
2
的方程;

(2)求由直线l
1,l2
和x轴所围成的三角形的面积.

解:(1)因为y′=
Δ
y

Δ
x


(x+Δx)2+(x+Δx)-2-(x2+x-2)
Δ
x

=2x+1,
所以y′|x=1=3,所以直线l1的方程为y=3(x-1),即y=3x-3,
设直线l2过曲线y=x2+x-2上的点P(x0,x+x0-2),
20

则直线l2的方程为y-(x+x0-2)=(2x0+1)(x-x
0
).

20

因为l1⊥l2,所以3(2x0+1)=-1,所以x0=-,
2
3

所以直线l2的方程为y=-x-.
1322
9

(2)解方程组得
{y=3x-3,y=-13x-229,)
{x=16,y=-52.)

又直线l1,l2与x轴交点坐标分别为(1,0),,
(-223,0)
所以所求三角形面积S=××=.
12|-52|(1+223)125
12

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