高中导数经典知识点及例题讲解.doc

1.1变化率与导数 1.1.1变化率问题 自学引导 1.通过实例分析，了解平均变化率的实际意义2会求给定函数在某个区间上的平均变化率.课前热身1. 函数f(x)在区间x1，x2上的平均变化率为_. 2平均变化率另一种表示形式：设xxx0，则_，表示函数yf(x)从x0到x的平均变化率. 名师讲解 1.如何理解x，y的含义x表示自变量x的改变量，即xx2x1；y表示函数值的改变量，即yf(x2)f(x1) 2求平均变化率的步骤求函数yf(x)在x1，x2内的平均变化率(1)先计算函数的增量yf(x2)f(x1)(2)计算自变量的增量xx2x1.(3)得平均变化率. 对平均变化率的认识函数的平均变化率可以表现出函数在某段区间上的变化趋势，且区间长度越小，表现得越精确如函数ysinx在区间0，上的平均变化率为0，而在0，上的平均变化率为.在平均变化率的意义中，f(x2)f(x1)的值可正、可负，也可以为零但xx2x10.题型一求函数的平均变化率例1一物体做直线运动，其路程与时间t的关系是S3tt2.(1)求此物体的初速度；(2)求t0到t1的平均速度分析t0时的速度即为初速度，求平均速度先求路程的改变量SS(1)S(0)，再求时间改变量t101.求商就可以得到平均速度解(1)由于v3t.当t0时，v03，即为初速度(2)SS(1)S(0)311202t1012.从t0到t1的平均速度为2.误区警示本题(1)不要认为t0时，S0.所以初速度是零. 变式训练1已知函数f(x)x2x的图像上一点(1，2)及邻近一点(1x，2y)，则()A3B3x(x)2C3(x)2 D3x 解析yf(1x)f(1)(1x)2(1x)(2)(x)23x.x3 答案D 题型二平均变化率的快慢比较例2求正弦函数ysinx在0到之间及到之间的平均变化率并比较大小分析用平均变化率的定义求出两个区间上的平均变化率，再比较大小 解设ysinx在0到之间的变化率为k1，则k1.ysinx在到之间的平均变化率为k2，则k2.k1k20，k1k2.答：函数ysinx在0到之间的平均变化率为，在到之间的平均变化率为，且.变式训练2试比较余弦函数ycosx在0到之间和到之间的平均变化率的大小解设函数ycosx在0到之间的平均变化率是k1，则k1.函数ycosx在到之间的平均变化率是k2， 则k2.k1k2()0，k1k2.函数ycosx在0到之间的平均变化率大于在到之间的平均变化率 题型三平均变化率的应用例3已知一物体的运动方程为s(t)t22t3，求物体在t1到t1t这段时间内的平均速度分析由物体运动方程写出位移变化量s 解物体在t1到t1t这段时间内的位移增量ss(1t)s(1)(1t)22(1t)3(12213)(t)24t.物体在t1到t1t这段时间内的平均速度为4t.变式训练3一质点作匀速直线运动，其位移s与时间t的关系为s(t)t21，该质点在2,2t(t0)上的平均速度不大于5，求t的取值范围 解质点在2,2t上的平均速度为4t.又5，4t5.t1，又t0，t的取值范围为(0,1. 1.1函数的单调性与极值1.1.2导数的概念 1.经历由平均变化率过渡到瞬时变化率的过程，了解导数概念建立的一些实际背景2了解瞬时变化率的含义，知道瞬时变化率就是导数3掌握函数f(x)在某一点x0处的导数定义，并且会用导数的定义求一些简单函数在某一点x0处的导数.1.瞬时速度设物体的运动方程为SS(t)，如果一个物体在时刻t0时位于S(t0)，在时刻t0t这段时间内，物体的位置增量是SS(t0t)S(t0)那么位置增量S与时间增量t的比，就是这段时间内物体的_，即. 当这段时间很短，即t很小时，这个平均速度就接近时刻t0的速度t越小，就越接近于时刻t0的速度，当t0时，这个平均速度的极限v 就是物体在时刻t0的速度即为_ 2导数的概念设函数yf(x)在区间(a，b)上有定义，x0(a，b)，当x无限趋近0时，比值无限趋近于一个常数A，这个常数A就是函数f(x)在点xx0处的导数，记作f(x0)或y|xx0.用符号语言表达为f(x0) _ 名师讲解1.求瞬时速度的步骤(1)求位移增量SS(tt)S(t)；(2)求平均速度；(3)求极限 ；(4)若极限存在，则瞬时速度v .2导数还可以如下定义一般地，函数yf(x)在xx0处的瞬时变化率是 .我们称它为函数yf(x)在xx0处的导数记作f(x0)或y|xx0，即f(x0) .3对导数概念的理解(1)“导数”是从现实生活中大量类似问题里，撇开一些量的具体意义，单纯地抓住它们数量上的共性而提取出来的一个概念，所以我们应很自然的理解这个概念的提出与其实际意义(2)某点导数即为函数在这点的变化率某点导数概念包含着两层含义： 存在，则称f(x)在xx0处可导并且导数即为极限值； 不存在，则称f(x)在xx0处不可导(3)x称为自变量x的增量，x可取正值也可取负值，但不可以为0.(4)令xx0x，得xxx0，于是f(x0) 与定义中的f(x0) 意义相同 4求函数yf(x)在点x0处的导数的步骤(1)求函数的增量：yf(x0x)f(x0)；(2)求平均变化率：；(3)取极限，得导数：f(x0) . 题型一物体运动的瞬时速度例1以初速度v0(v00)竖直上抛的物体，t秒时高度为s(t)v0tgt2，求物体在时刻t0处的瞬时速度分析先求出s，再用定义求，当t0时的极限值解sv0(t0t)g(t0t)2(v0t0gt)(v0gt0)tg(t)2，v0gt0gt.当t0时，v0gt0.故物体在时刻t0处的瞬时速度为v0gt0. 规律技巧瞬时速度v是平均速度在t0时的极限.因此，v. 变式训练1一作直线运动的物体，其位移s与时间t的关系是s5tt2，求此物体在t2时的瞬时速度。 解s5(2t)(2t)2(5222)t(t)2，1t.v (1t)1.物体在t2时的瞬时速度为1.题型二求函数在某点处的导数例2求函数y在x1处的导数分析根据导数的定义求导数是求函数的导数的基本方法解法1y1，. .y|x1.解法2(先求导数，再求导数值)y，.y .y|x1.规律技巧求函数yf(x)在xx0处的导数有两种方法：一是应用导数定义；二是先求导数再求导数值.变式训练2利用定义求函数yx的导数，并据此求函数在x1处的导数解y(xx)(x)1，y 11.y|x110.x， 题型三导数的应用例3某物体按照s(t)3t22t4的规律作直线运动，求自运动开始到4s时，物体运动的平均速度和4s时的瞬时速度分析解答本题，可先求自运动开始到ts时的平均速度v(t)及函数值的增量s，自变量的增量t，再利用公式求解即可 解自运动开始到ts时，物体运动的平均速度(t)3t2，故前4秒物体的平均速度为(t)34215.由于s3(tt)22(tt)4(3t22t4)(26t)t3(t)2， 26t3t. 26t.4s时物体的瞬时速度为26426.规律技巧导数的物理意义：(1)若已知位移s与时间t的函数关系ss(t)，则在t0时刻的瞬时速度vs(t0)；(2)若已知速度v与时间t的函数关系vv(t)，则在t0时刻的瞬时加速度av(t0).变式训练3竖直上抛一小球，其位移与时间的关系为h(t)100tgt2，试求小球何时瞬时速度为0(g9.8) 解小球的运动方程为h(t)100tgt2，h100(tt)g(tt)2(100tgt2) 100gt，令100gt0，得t10.2(s)因此，小球被上抛10.2s时速度变为0.100tgttg(t)2. 例4已知质点M按规律sat23(单位：cm)做直线运动，且质点M在t2s时的瞬时速度为8cm/s，求a的值分析这是一道逆向思维的题目，知导数s|t28，求系数a，先对s求导，可得含a的方程解出a即可 解sa(2t)23(a223)4ata(t)2 (4aat)4a.依题意有4a8，a2.变式训练4已知f(x)axb，且f(1)2，求实数a的值 解yf(1x)f(1)a(1x)b(ab)ax.f(1) aa.又f(1)2，a2. 1.1函数的单调性与极值 1.1.3导数的几何意义 1.通过函数的图像直观地理解导数的几何意义2会求函数在点(x0，y0)处的切线方程.1.几何意义：f(x)在xx0处的导数f(x0)即为f(x)所表示的曲线在xx0处的切线的斜率，即kf(x0) .过点(x0，f(x0)的切线方程为_ 2物理意义：如果把函数yf(x)看作是物体的运动方程(或叫位移公式)，那么导数f(x0)表示运动物体在时刻t0的速度，即在x0的_即vx0f(x0) . 3如果f(x)在开区间(a，b)内每一点x的导数都存在，那么称f(x)在区间(a，b)内可导这样对开区间(a，b)内每一个值x，都对应一个确定的导数f(x)，于是在区间(a，b)内f(x)构成一个新的函数，我们把这个函数称为函数yf(x)的_，记为_，简称为_今后，如不特别指明某一点的导数，求导数就是指求导函数. 答案1.yf(x0)f(x0)(xx0)2.瞬时速度3.导函数f(x)(或yx、y)导数 1.“函数f(x)在点x0处的导数”、“导函数”、“导数”三者之间的区别与联系：“函数f(x)在点x0处的导数”是一个数值；“导函数”简称“导数”，是一个函数所以求函数在某点处的导数时，一般是先求出函数的导函数，再计算这点的导函数值 2可以利用导数求曲线的切线方程由于函数yf(x)在xx0处的导数，表示曲线在点P(x0，f(x0)处的切线的斜率因此，曲线yf(x)在点P(x0，f(x0)处的切线方程可如下求得：(1)求出f(x0)，则f(x0)就是点P(x0，f(x0)处的切线的斜率 (2)代入直线的点斜式方程可得切线方程为yf(x0)f(x0)(xx0)如果曲线yf(x)在点P(x0，f(x0)处的切线平行于y轴时(此时导数不存在)，切线方程为xx0. 题型一求曲线上某点处的切线方程例1已知曲线C：yx3.(1)求曲线C上横坐标为1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分析先求出函数yx3在x1处的导数，即切线的斜率，然后写出切线方程，最后列方程看交点个数 解(1)将x1代入曲线C的方程得y1，切点P(1,1)y 3x23xx(x)23x2， y|x13.过P点的切线方程为y13(x1)，即3xy20.(2)由可得(x1)(x2x2)0， 解得x11，x22，从而求得公共点为P(1,1)或P(2，8)说明切线与曲线C的公共点除了切点外，还有另外的公共点 规律技巧先求出函数yf(x)在xx0处的导数，即曲线在该点处的切线斜率，再由直线方程的点斜式便可求出切线方程.变式训练1求双曲线y在点(，2)处的切线的斜率，并写出切线方程解y，k .当x时，k4，切线斜率为k4.切线方程为y24(x)，即4xy40.题型二求过某点的切线方程例2求抛物线yx2过点(，6)的切线方程分析点(，6)不在抛物线上，先设出切点坐标，求出切线的斜率，利用等量关系，求出切点坐标，最后写出切线方程 解设此切线在抛物线上的切点为(x0，x)，则y|xx0 (2x0x)2x0，2x0，即x5x060，解得x02，或x03. 即切线经过抛物线yx2上的点(2,4)，(3,9)故切线方程分别为y44(x2)，y96(x3)，即4xy40，或6xy90为所求的切线方程 规律技巧求切线方程时，注意两种说法：一是在某点处的切线方程，此时点在曲线上，且以此点为切点；二是过某点的切线方程，如本例，此时求解时，首先要设出切点坐标，然后求解. 变式训练2求抛物线yx2过点(4，)的切线方程解设切线在抛物线上的切点为(x0，x)，y|xx0 (x0x)x0.x0.即x8x070，解得x07，或x01，即切线过抛物线yx2上的点(7，)，(1，)， 故切线方程分别为y(x7)，或y(x1)，化简得14x4y490，或2x4y10，此即所求的切线方程 题型三导数几何意义的综合应用例3求曲线yx2在点(3,9)处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积分析由题设知切线与两坐标轴围成的三角形为直角三角形，故需求出切线方程及其在两坐标轴上的截距，代入三角形面积公式计算解y(3x)2326x(x)2，f(3) (6x)6.点(3,9)处的切线方程为y96(x3)，即y6x9.切线与两坐标轴的交点分别为(，0)，(0，9)切线与两坐标轴围成的三角形面积为S9.变式训练3在曲线yx2上求一点P，使过点P的切线与直线y4x5平行 解设P(x0，x)，则f(x0) (2x0x)2x0.由题意可得2x04，x02.故点P的坐标为(2,4). 1.2导数的计算1.2.1几种常用函数的导数及导数的运算法则 自学引导 1.能根据导数的定义，会求函数yc，yx，yx2，yx3，y，y的导数2能利用给出的基本初等函数的导数公式及导数的运算法则求简单函数的导数. 课前热身 1.基本初等函数的导数公式.原函数导函数(1)f(x)cf(x)_(2)f(x)xn(nQ)f(x)_(3)f(x)sinxf(x)_(4)f(x)cosxf(x)_(5)f(x)axf(x)_ 原函数导函数(6)f(x)exf(x)_(7)f(x)logaxf(x)_(8)f(x)lnxf(x)_2.导数的运算法则(1)f(x)g(x)_；(2)f(x)g(x)_；(3)_. 答案2.(1)f(x)g(x)(2)f(x)g(x)f(x)g(x)(3)(g(x)0)(3)公式中nQ，但对于nR公式也成立(4)特别注意n为负数或分数时，求导不要搞错如2两函数和差的求导法则的推广(1)f(x)g(x)f(x)g(x)此法则可以推广到有限个可导函数的情形f1(x)f2(x)fn(x)f1(x)f2(x)fn(x)(2)af(x)bg(x)af(x)bg(x)(a，b为常数)3两函数商的求导法则(g(x)0)，当f(x)1时，则有(g(x)0)这是一个函数倒数的求导法则 4求导运算的技巧在求导数中，有些函数表示形式很复杂，直接求导比较困难，但经过化简整理，有可能很简单，这时再求导可能很简便，也就是说，先把复杂式子化简后再求导，减少运算量.题型一求导函数例1求下列函数的导数(1)yx12；(2)y；(3)y.分析这三个小题都可归为xn类，用公式(xn)nxn1完成 解(1)y(x12)12x12112x11.(2)y()(x3)3x313x4. 变式训练1求下列函数的导数(1)f(x)10x；(2)f(x)log2x；(3)g(t)et. 解(1)f(x)(10x)10xln10.(2)f(x)(log2x).(3)g(t)(et)et.题型二求函数在某点处的导数例2(1)求函数yax，在点P(3，f(3)处的导数；(2)求函数ylnx在点Q(5，ln5)处的导数分析先按求导公式求出导函数，再求导函数在相应点的函数值 解(1)yax，y(ax)axlna.则y|x3a3lna.(2)ylnx，y(lnx).则y|x5.规律技巧求函数在某定点(点在函数曲线上)的导数，一般过程是：先求导函数；把定点的横坐标代入导函数求出导数值.变式训练2求下列函数在某点处的导数(1)ylogax，x2；(2)ycosx，x；(3)y2x3，x1；(4)ysinx，x. 解(1)ylogax，y.则y|x2.(2)ycosx，ysinx.则y|xsin. 则y|x16.(4)ysinx，ycosx.则y|xcos. 题型三利用运算法则求导数例3求下列函数的导数(1)yx2sinxcosx；(2)y；(3)f(x)(x31)(2x28x5)；(4)f(x) .分析对于(1)、(2)可以利用公式直接求导，(3)、(4)先化简再求导 解(1)y(x2sinxcosx)(x2sinx)(cosx)2xsinxx2cosxsinx(2x1)sinxx2cosx.(2)y().(3)f(x)(x31)(2x28x5)2x58x45x32x28x5f(x)(2x58x45x32x28x5)10x432x315x24x8.(4)f(x)2，f(x)(2). 规律技巧运用求导法则和导数公式求可导函数的导数，一定要先分析函数yf(x)的结构特征，对于直接求导很繁琐的，一定要先化简，再求导变式训练3求下列函数的导数(1)ytanx；(2)y；(3)y1sincos；(4)y2x.解(1)ytanx，y().(2)y，y().(3)y1sincos1sinx，y(1sinx)cosx.(4)y()(2x)2xln22xln2.题型四求切线方程例4求过点(1，1)的曲线yx32x的切线方程分析点(1，1)虽然在曲线上，但它不一定是切点，故应先求切点 解设P(x0，y0)为切点，则切线的斜率为f(x0)3x2，故切线方程为yy0(3x2)(xx0)，即y(x2x0)(3x2)(xx0)，又知切线过点(1，1)代入上述方程， 得1(x2x0)(3x2)(1x0)，解得x01，或x0，切点为(1，1)或(，)故所求的切线方程为y1x1，或y(x)，即xy20，或5x4y10. 规律技巧(1)在求曲线的切线方程时，注意两个“说法”：求曲线在点P处的切线方程和求曲线过点P的切线方程.在点P处的切线，一定是以点P为切点，过点P的切线， 不论点P在不在曲线上，点P不一定是切点.(2)求过点P的曲线的切线方程的步骤为：先设出切点坐标为(x0，y0)，然后写出切线方程yy0f(x0)(xx0)，代入点P的坐标，求出(x0，y0)，再写出切线方程.变式训练4已知曲线yx33x，过点(0,16)作曲线的切线，求曲线的切线方程解设切点为(x1，y1)，则切线的斜率kyxx13x3，切线方程为y(3x3)x16.又切点在切线上，y1(3x3)x116.x3x1(3x3)x116，解得x12.切线方程为y9x16，即9xy160 1.2导数的计算1.2.2复合函数的导数能利用出的基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则求简单的复合函数(仅限于形如f(axb)的导数. 课前热身1.复合函数的概念一般地，对于两个函数yf(u)和ug(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_和_的复合函数，记作_ 2复合函数yf(g(x)的导数和函数yf(u)，ug(x)的导数间的关系为_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. 答案1.yf(u)ug(x)yf(g(x)2.yxyuux 名师讲解 1.求复合函数的导数的关键是处理好以下几个环节(1)中间变量的选择应是基本函数结构；(2)关键是正确分析出复合过程；(3)一般从最外层开始，由外及里，一层层地求导；(4)善于把一部分表达式作为一个整体；(5)最后结果要把中间变量换成自变量的函数 2求复合函数导数的方法步骤(1)分解复合函数为基本初等函数，适当选择中间变量；(2)求每一层基本初等函数的导数；(3)每层函数求导后，需把中间变量转化为自变量的函数.题型一复合函数的求导方法例1求下列函数的导数(1)y；(2)ycosx2；(3)ysin(2x)；(4)y.分析注意中间变量的选取，分层求导 (3)令u2x，则ysinu，yxyuuxcosu22cos(2x)(4)令u1x2，则yu，yxyuuxu2x xu.规律技巧求复合函数的导数，要分清函数的复合关系，对于分式型的可化为幂的形式求导，关键选好中间变量最后将中间变量代回到原自变量的函数变式训练1求下列函数的导数(1)y；(2)ysin(x2)；(3)yln(lnx)；(4)ye2x21. 解(1)令u13x，则yu5，yxyuux5u6315u6.(2)令ux2，则ysinu，yxyuuxcosu(x2)2xcosu2xcos(x2)(3)令ulnx，则ylnu，yxyuux.(4)令u2x21，则yeu，yxyuuxeu4x4xe2x21.例2求下列函数的导数(1)y(x24)2；(2)ylog2(2x23x1)；(3)yesin(axb)分析先将复合函数分解，找出中间变量，然后按复合函数求导公式yyuux进行求导 解(1)方法1：y(x24)2x48x216y(x48x216)4x316x.方法2：y2(x24)(x24)2(x24)2x4x316x.(2)ylog2(2x23x1)(2x23x1).(3)yesin(axb)esin(axb)sin(axb)esin(axb)cos(axb)(axb)acos(axb)esin(axb) 规律技巧求复合函数的导数，当复合步骤熟练后，可以直接求导 变式训练2求下列函数的导数(1)y；(2)ysin3xsinx3.解(1)y(3x21)，y(3x21) (3x21)(3x21)6x. (2)y(sin3xsinx3)3sin2x(sinx)cosx3(x3)3sin2xcosx3x2cosx3. 题型二求导法则的综合应用例3已知函数f(x)是关于x的二次函数，其导函数为f(x)，且xR，x2f(x)(2x1)f(x)1恒成立，求函数f(x)的解析式分析可设f(x)ax2bxc0(a0)，利用待定系数法求出a，b，c的值 解设f(x)ax2bxc(a0)，则f(x)2axb.又x2f(x)(2x1)f(x)x2(2axb)(2x1)(ax2bxc)(ab)x2(b2c)xc1恒成立，f(x)2x22x1. 变式训练3已知函数f(x)是关于x的三次函数，且f(0)3，f(0)0，f(1)3，f(2)0，求f(x)的解析式 解设f(x)ax3bx2cxd(a0)，则f(x)3ax22bxc.由f(0)3，得d3，由f(0)0，得c0， 由f(1)3，f(2)0，得解得f(x)x33x23.25