一、相关概念 1.导数的概念:f (x 0)= y lim xx 0 = f(x 0x)f(x 0) limxx 0。
注意:(1)函数f (x )在点x0处可导,是指x0时,y x 有极限。
如果y x 不存在极限,就说函数在点x0处不可导,或说无导数。
(2)x 是自变量x 在x 0处的改变量,x0时,而y 是函数值的改变量,可以是零。
2.导数的几何意义函数y=f (x )在点x 0处的导数的几何意义是曲线y=f (x )在点p (x 0,f (x 0))处的切 线的斜率。
也就是说,曲线y=f (x )在点p (x0,f (x 0))处的切线的斜率是f ’(x 0)。
相应地,切线方程为y -y 0=f 0)(x -x 0)。
/(x /(x3.导数的物理意义若物体运动的规律是s=s (t ),那么该物体在时刻t 的瞬间速度v=s (t )。
若物体运动的速度随时间的变化的规律是v=v (t ),则该物体在时刻t 的加速度a=v ′(t )。
二、导数的运算 1.基本函数的导数公式: ①C0;(C 为常数) ②nnxnx1;③(sinx)cosx; ④(cosx)sinx;xx ⑤(e)e;xx ⑥(a)alna;1⑦;lnxx⑧1 log a xlog aex.2.导数的运算法则法则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),'u 'v '即:(uv).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'u 'vuv '函数乘以第二个函数的导数,即:(uv).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积,再除以分母的平方:u vu 'v 2 vu v'(v0)。
3.复合函数的导数形如y=f (x )的函数称为复合函数。
复合函数 分解——>求导——>回代。
法则:y '| X =y '|U ·u '|X 或者f[(x)]f()*(x). 三、导用 1.函数的单调性与导数 (1)设函数yf(x)在某个区间(a ,b )可导,如果' f(x)0,则f(x)在此区间上为 增函数;如果 ' f(x)0,则f(x)在此区间上为减函数。
(2)如果在某区间内恒有 ' f(x)0,则f(x)为常数。
2.极点与极值: 曲线在极值点处切率为0,极值点处的导数为0;曲线在极大值点左侧切线的斜 率为正,右侧为负;曲线在极小值点左侧切率为负,右侧为正; 3.最值: 在区间[a ,b]上连续的函数f(x)在[a ,b]上必有最大值与最小值。
但在开区间(a ,b )内 连续函数f (x )不一定有最大值,例如 3 f(x)x,x(1,1)。
(1)函数的最大值和最小值是一个整体性的概念,最大值必须是整个区间上所有函数值中 的最大值,最小值必须在整个区间上所有函数值中的最小值。
(2)函数的最大值、最小值是比较整个定义区间的函数值得出来的,函数的极值是比较极 值点附件的函数值得出来的。
函数的极值可以有多有少,但最值只有一个,极值只能在区 间内取得,最值则可以在端点取得,有极值的未必有最值,有最值的未必有极值,极值可 能成为最值,最值只要不在端点处必定是极值。
四、定积分 1.概念设函数f(x)在区间[a ,b]上连续,用分点a =x0<x1<⋯<xi -1<xi<⋯xn =b 把区间[a ,b] 等分成n 个小区间,在每个小区间[xi -1,xi]上取任一点ξi (i =1,2,⋯n )作和式Inn f =(ξi )△x i =1nbf(x)dx数fa这里,a 与b 分别叫做积分下限与积分上限,区间[a ,b]叫做积分区间,函数f(x)叫做被 积函数,x 叫做积,f(x)dx 叫做被积式。
基本的积分公式:0dx 1m1 1 x m xdx m1x=C ;=+C (m ∈Q ,m ≠-1);dx =lnxx edx +C ;= x e +C ;adxxxacosxdxsinxdx=lna +C ;=sinx +C ;=-cosx +C(表中C 均为常数)。
2.定积质① b ab kf(x)dxkf(x)dx a (k 为常数);bbbf(x)g(x)dxf(x)dxg(x)dx ②;aaa bcbf(x)dxf(x)dxf(x)dx) ③(其中a <c <b 。
aac 3.定积分求曲边梯形面积由三x=a ,x =b (a <b ),x 轴及一y =f (x )(f(x)≥0)围成的曲边梯的面积 b Sf(x)dx a 。
如果图形y 1=f 1(x ),y 2=f 2(x )((a<b )围成,那么所求图形的面积S =S 曲边梯形AMNB -S 曲边梯形DMNC = b a b f 1(x)dxf 2(x)dx a 。
4.牛顿——布莱尼茨公式 如果f(x)是区间[a,b]上的连续函数, 并且F’(x)=f(x),则bf(x)dxF(b)F(a) a【练习题】题型1:导数的基本运算112【例1】(1)求yx(x)的导数;3xx 1(2)求1)y(x1)(的导数;x(3)求x x yxsincos 的导数;22(4)求y= 2 x sin x的导数;(5)求y = 23xxx5x9x的导数。
解析:(1)312'2312 yx1,y3x.23xx1111(2)先化简,x 2yxx1x 2xx' y 1 2 x 1 2 1 2x 3 2 2 1 x 1 1 x . (3)先使用三角公式进行化简.xx1 yxsincosxsin222x '1'1'1'xxxxxysin(sin)1cos.222(4)y ’= ( 2 x )'sinxx 2 sin 2 x *(sinx)' = 2 x sin x sin 22 x x cos x ; 31(5)y =3x 2-x +5-29xy ’=3*(x 3 21 )'-x '+5'-92(x )'=3* 3 2 1 2 x -1+0-9*(-1 2 3 )2 x =9 21 x(1)1。
2 x题型2:导数的几何意义【例2】已经曲线C:y=x 3-x+2和点A(1,2)。
(1)求在点A处的切线方程?(2)求过点A的切线方程?(3)若曲线上一点Q处的切线恰好平行于直线y=11x-1,则Q点坐标为____________,切线方程为_____________________思考:导数不存在时,切线方程为什么?4【例3】(06安徽卷)若曲线的一条切线与直线垂直,则的方yxlx4y 80l程为()A .4xy30B .x4y 50C .4x y30D .x4y 30【例4】(06全国II )过点(-1,0)作抛物线21 yxx 的切线,则其中一条切线为()(A )2xy20(B )3xy30(C )xy10(D )xy10解析:(1)与直线x4y 80垂直的直线l 为4xym0,即4 yx 在某一点的导数为4,而 选A ;3 y4x ,所以4 yx 在(1,1)处导数为4,此点的切线为4xy30,故(2)y2x1,设切点坐标为(x ,y),则切线的斜率为2x 01,且 002 y 0x 0x 01,于是切线方程为 2 yx 0x 01(2x 01)(xx 0),因为点(-1,0)在切线上,可解得 x =0或-4,代入可验正D 正确,选D 。
题型3:借助导数处理单调性、极值和最值【例5】(06江西卷)对于R 上可导的任意函数f (x ),若满足(x -1)f (x )0,则必有()A .f (0)+f (2)2f (1)B.f (0)+f (2)2f (1) C .f (0)+f (2)2f (1)D.f (0)+f (2)2f (1)【例6】(06天津卷)函数f(x)的定义域为开区间(a,b),导函数f(x)在(a,b)内的图象如图所示,则函数f(x )在开区间(a,b)内有极小值点() A .1个B .2个C .3个D .4个 【例7】(06全国卷I )已知函数1x fxe1xax 。
(Ⅰ)设a0,讨论yfx 的单调性;(Ⅱ)若对任意x0,1恒有fx1,求a的取值范围。
解析:(1)依题意,当x1时,f (x )0,函数f (x )在(1,+)上是增函数;当 x1时,f (x )0,f (x )在(-,1)上是减函数,故f (x )当x =1时取得最小值,即 有f (0)f (1),f (2)f (1),故选C ;(2)函数f(x)的定义域为开区间(a,b),导函数f(x)在(a,b)内的图象如图所示, 函数f(x)在开区间(a,b)内有极小值的点即函数由减函数变为增函数的点,其导数值为由 负到正的点,只有1个,选A 。
(3):(Ⅰ)f(x)的定义域为(-∞,1)∪(1,+∞).对f(x)求导数得f'(x)=a x 2+2-a -ax 2+2-a-ax2e 。
(1-x)(ⅰ)当a=2时,f'(x)= 22x -2x2e,f'(x)在(-∞,0),(0,1)和(1,+∞)均大于0,所以f(x)在 (1-x)(-∞,1),(1,+∞).为增函数;(ⅱ)当0<a<2时,f'(x)>0,f(x)在(-∞,1),(1,+∞)为增函数.;a -2(ⅲ)当a>2时,0<<1,令f'(x)=0,解得x 1=-aa -2 ,x 2= aa -2 a; 当x 变化时,f'(x)和f(x)的变化情况如下表: x(-∞,-a -2 )(- aa -2 , a a -2 )( aa -2 ,1) a(1,+∞) f'(x)+-++ f(x)↗↘↗↗f(x)在(-∞,- a -2 ),( a a -2 ,1),(1,+∞)为增函数,f(x)在(- aa -2 , a a -2 )为减a函数。
(Ⅱ)(ⅰ)当0<a ≤2时,由(Ⅰ)知:对任意x ∈(0,1)恒有f(x)>f(0)=1;(ⅱ)当a>2时,取x0=1 2a -2 ∈(0,1),则由(Ⅰ)知f(x 0)<f(0)=1;a(ⅲ)当a ≤0时,对任意x ∈(0,1),恒有1+x 1-x -ax ≥1,>1且e得:f(x)=1+x -ax ≥1+xe1-x1-x>1.综上当且仅当a ∈(-∞,2]时,对任意x ∈(0,1)恒有f(x)>1。
【例8】(06浙江卷)32f(x)x3x2在区间1,1上的最大值是()(A)-2(B)0(C)2(D)4【例9】(06山东卷)设函数f(x)= 322x3(a1)x1,其中a1.(Ⅰ)求f(x)的单调区间;(Ⅱ)讨论f(x)的极值。