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计算导数例析
导数的方法涉及导数定义、常用求导公式、四则运算法则和复合函数求导法则等求导方法,因此重点应为导数的概念与计算,学习时应娴熟把握以下求导法:直接利用法则与公式求导、复合函数求导.在求导过程中应熟记导数公式与运算法则,重点把握复合函数的求导方法.
学习了函数的和、差、积、商的求导法则后,由常函数、幂函数及正、余弦函数经加、减、乘、除运算得到的简洁的函数,均可利用求导法则与导数公式求导,而不需要回到导数的定义去求。举例说明如下.
例1 求下列函数的导数
(1); (2);
(3); (4)y=tanx。
解 (1);
(2)
∴
或利用函数的积的求导法则:
(3),
∴
(4),
∴.
例2 求下列函数的导数:
.
分析:从这两个函数的形式结构来看,都是商的形式,假如直接套用商的求导法则,运算量较大,但从形式上看,可以转化为和的形式.
解:(1)
(2)
点评:(1)不加分析,盲目套用公式,会给运算带来不便,甚至错误,如(2)的求导形式较为简洁,用商的求导法则之后,还需通分化简.
(2)先化简,再求导实施求导运算的基本方法,是化难为易、化繁为简的基本原则和策略.
例3 求下列函数的导数
(1); (2);
(3); (4)。
解 (1),
∴
(2)
,
∴
(3),
∴
(4)
∴.
点拨 对于较简洁的函数求导,一般要遵循先化简,再求导的基本原则。
例4 利用导数求和:
(1);
(2)。
分析 这两个问题可分别通过错位相减法及利用二项式定理来解决。转换思维角度,由求导公式,可联想到它们是另外一个和式的导数,利用导数运算可使问题的解决更加简捷。
解 (1)当x=1时,
;
当x≠1时,
∵,
两边都是关于x的函数,求导得
即
(2)∵,
两边都是关于x的函数,求导得。
令x=1得
,
即。
例5 假如函数f(x)=ax5-bx3+c(a≠0)在x=±1时有极值,极大值为4,微小值为0,试求a,b,c的值.
分析 可通过求导确定可疑点,留意利用已知极值点x=±1所确定的相关等式,在推断y′的符号时,必需对a进行分类计论.
解答 y′=5ax4-3bx2,令y′=0,即5ax4-3bx2=0,x2(5ax2-3b)=0,
∵x=±1是极值点,∴ 5a(±1)2-3b=0.
又x2=0,∴ 可疑点为x=0,x=±1.
若a>0,y′=5ax2(x2-1).
当x变化时,y′,y的变化状况如下表:
x
(-∞,-1)
-1
(-1,0)
0
(0,1)
1
(1,+∞)
y′
+
0
-
0
-
0
+
y
↗
极大
↘
无极值
↘
微小
↗
由上表可知,当x=-1时,f(x)有极大值,当x=1时,f(x)有微小值.
若a<0时,同理可知a=-3,b=-5,c=2.
点评 运用待定系数法,从逆向思维动身,实现了问题由已知向未知的转化.在转化过程中,利用了列表,解决了待定系数的问题.
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