导数知识点总结经典例题及解析近年高考题带答案.docx

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导数及其应用

【考纲说明】

1、了解导数概念的某些实际背景(如瞬时速度,加速度,光滑曲线切线的斜率等);掌握函数在一点处的导数的定义和导数的几何意义;理解导函数的概念。

2、熟记八个基本导数公式;掌握两个函数和、差、积、商的求导法则,了解复合函数的求导法则,会求某些简单函数的导数。

3、理解可导函数的单调性与其导数的关系;了解可导函数在某点取得极值的必要条件和充分条件(导数在极值点两侧异号);会求一些实际问题(一般指单峰函数)的最大值和最小值。

【知识梳理】

导数

导数的概念

导数的运算

导数的应用

导数的几何意义、物理意义

函数的单调性

函数的极值

函数的最值

常见函数的导数

导数的运算法则

一、导数的概念

函数y=f(x),如果自变量x在x0处有增量,那么函数y相应地有增量=f(x0+)-f(x0),比值叫做函数y=f(x)在x0到x0+之间的平均变化率,即=。

如果当时,有极限,我们就说函数y=f(x)在点x0处可导,并把这个极限叫做f(x)在点x0处的导数,记作f’(x0)或y’|。

即f(x0)==。

说明:

(1)函数f(x)在点x0处可导,是指时,有极限。

如果不存在极限,就说函数在点x0处不可导,或说无导数。

(2)是自变量x在x0处的改变量,时,而是函数值的改变量,可以是零。

由导数的定义可知,求函数y=f(x)在点x0处的导数的步骤:

(1)求函数的增量=f(x0+)-f(x0);

(2)求平均变化率=;

(3)取极限,得导数f’(x0)=。

二、导数的几何意义

函数y=f(x)在点x0处的导数的几何意义是曲线y=f(x)在点p(x0,f(x0))处的切线的斜率。

也就是说,曲线y=f(x)在点p(x0,f(x0))处的切线的斜率是f’(x0)。

相应地,切线方程为y-y0=f/(x0)(x-x0)。

三、几种常见函数的导数

①②③;④;

⑤⑥;⑦;⑧.

四、两个函数的和、差、积的求导法则

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),

即:

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,加上第一个函数乘以第二个函数的导数,即:

若C为常数,则.即常数与函数的积的导数等于常数乘以函数的导数:

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:

‘=(v0)。

形如y=f的函数称为复合函数。

复合函数求导步骤:

分解——求导——回代。

法则:

y'|x=y'|u·u'|x

五、导数应用

1、单调区间:

一般地,设函数在某个区间可导,

如果,则为增函数;

如果,则为减函数;

如果在某区间内恒有,则为常数;

2、极点与极值:

曲线在极值点处切线的斜率为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线的斜率为负,右侧为正;

3、最值:

一般地,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。

①求函数?

(x)在(a,b)内的极值;

②求函数?

(x)在区间端点的值?

(a)、?

(b);

③将函数?

(x)的各极值与?

(a)、?

(b)比较,其中最大的是最大值,其中最小的是最小值。

4.定积分

(1)概念:

设函数f(x)在区间[a,b]上连续,用分点a=x0

,即=(ξi)△x。

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叫做积分变量,f(x)dx叫做被积式。

基本的积分公式:

=C;=+C(m∈Q,m≠-1);

dx=ln+C;=+C;

=+C;=sinx+C;=-cosx+C(表中C均为常数)。

(2)定积分的性质

①(k为常数);

②;

③(其中a<c<b。

(3)定积分求曲边梯形面积

由三条直线x=a,x=b(a

如果图形由曲线y1=f1(x),y2=f2(x)(不妨设f1(x)≥f2(x)≥0),及直线x=a,x=b(a

【经典例题】

【例1】(2012广东)曲线y=x3-x+3在点(1,3)处的切线方程:

【解析】先对函数y=x3-x+3求导,得:

y=3x2-1。

代入点(1,3)求出斜率,k=2。

设切线方程为y-3=2(x-1),得切线方程为:

y=2x+1。

【例2】(2012辽宁)已知P,Q为抛物线x2=2y上两点,点P,Q的横坐标分别为4,-2,过P,Q分别作抛物线的切线,两切线交于点A的纵坐标为。

【解析】抛物线变形为:

y=x2。

求导y,=x。

代入两点横坐标得出两切线的斜率分别为:

4,-2。

点P,Q两点坐标为(4,8),(-2,2)。

得出两切线为:

y=4x-8,y=-2x-2。

两直线交点为(1,-4)。

所以交点的纵坐标为-4。

【例3】(2011课标)已知函数f(x)=,曲线y=f(x)在点(1,f

(1))处的切线方程为x+2y-3=0。

(1)求a,b的值;

(2)如果当x>0,且x≠1时,f(x)>,求k的取值范围。

b=1

f(x)=1

【解析】

(1)f,(x)=由于直线x+2y-3=0的斜率为,且过点(1,1),

=

f,

(1)=

故即解得a=1,b=1。

(2)由

(1)知,所以。

考虑函数,则。

(i)设,由知,当时,。

而,故

当时,,可得;

当x(1,+)时,h(x)<0,可得h(x)>0

从而当x>0,且x1时,f(x)-(+)>0,即f(x)>+.

(ii)设00,故h’(x)>0,而h

(1)=0,故当x(1,)时,h(x)>0,可得h(x)<0,与题设矛盾。

(iii)设k1.此时h’(x)>0,而h

(1)=0,故当x(1,+)时,h(x)>0,可得h(x)<0,与题设矛盾。

综合得,k的取值范围为(-,0].

【例4】(2012山东)已知函数f(x)=(k为常数,e=……是自然对数的底数),曲线y=f(x)在点(1,f

(1))处的切线与x轴平行。

(Ⅰ)求k的值;

(Ⅱ)求f(x)的单调区间;

(Ⅲ)设g(x)=(x2+x),其中为f(x)的导函数,证明:

对任意x>0,。

【解析】由f(x)=可得,而,即,解得;

(Ⅱ),令可得,

当时,;当时,。

于是在区间内为增函数;在内为减函数。

(Ⅲ),

当时,,.

当时,要证。

只需证,然后构造函数即可证明。

【例5】(2012北京)已知函数,其中.

(Ⅰ)求函数的单调区间;

(Ⅱ)若直线是曲线的切线,求实数的值;

(Ⅲ)设,求在区间上的最大值.(其中为自然对数的底数)

【解析】(Ⅰ),(),在区间和上,;在区间上,.所以,的单调递减区间是和,单调递增区间是.

(Ⅱ)设切点坐标为,则解得,.

(Ⅲ),则解,得,

所以,在区间上,为递减函数,在区间上,为递增函数.

当,即时,在区间上,为递增函数,所以最大值为.

当,即时,在区间上,为递减函数,所以最大值为.

当,即时,的最大值为和中较大者;

,解得,所以,时,最大值为,时,最大值为.

综上所述,当时,最大值为,

当时,的最大值为.

【例6】(2012重庆)已知函数在处取得极值为

(1)求、b的值;

(2)若有极大值28,求在上的最大值。

【解析】错误!

未找到引用源。

(Ⅰ)因故由于在点处取得极值

故有即,化简得解得

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,

令,得当时,故在上为增函数;当时,故在上为减函数当时,故在上为增函数。

由此可知在处取得极大值,在处取得极小值由题设条件知得,

此时,因此上的最小值为。

【例7】(2011安徽)设,其中为正实数

(Ⅰ)当时,求的极值点;

(Ⅱ)若为上的单调函数,求的取值范围。

【解析】

(1)f'(x)=当a=时令f'(x)=0解得x=或x=

当x时,f'(x)>0;当x时,f'(x)<0;

当x,f'(x)>0,所以f(x)在x=处取得极大值,在x=处取得极小值。

(2)若为上的单调函数则f'(x)恒大于等于零或f'(x)恒小于等于零,

因为a>0所以Δ=(-2a)2-4a≤0,解得0

【课堂练习】

一、选择题

1.(2011全国)曲线y=e-2x+1在点(0,2)处的切线与直线y=0和y=x围成的三角形的面积为()

ABCD1

2.(2010课标全国)曲线在点(-1,-1)处的切线方程为()

Ay=2x+1 By=2x-1 Cy=-2x-3 Dy=-2x-2

3.(2012陕西)设函数f(x)=xex,则()

Ax=1为f(x)的极大值 Bx=1为f(x)的极小值 

Cx=-1为f(x)的极大值 Dx=-1为f(x)的极大值

4.(2008广东理)设,若函数,有大于零的极值点,则()

A.(2008江西、山西、天津理科)函数有()

A极小值-1,极大值1B极小值-2,极大值3

C极小值-2,极大值2D极小值-1,极大值3

6.(2006湖南理科)设f(x)、g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当x<0时,

>0.且,.则不等式f(x)g(x)<0的解集是()

AB

CD

7.(2007海南、宁夏理)曲线在点处的切线与坐标轴所围三角形的面积为(  )

A. B. C. D.

8.(2008湖北理)若f(x)=上是减函数,则b的取值范围是()

A.[-1,+∞]B.(-1,+∞)C.D.(-∞,-1)

9.(2005江西理科)已知函数的图像如右图所示(其中是函数,下面四个图象中的图象大致是()

ABCD

(1)(2006江西、天津理科)右图中阴影部分的面积是()

ABCD

二、填空题:

11.(2007湖北文)已知函数的图象在M(1,f

(1))处的切线方程是+2,f

(1)—f’

(1)=______________.

12.(2007湖南理)函数在区间上的最小值是.

13.(2008全国Ⅱ卷理)设曲线在点处的切线与直线垂直,则.

14.(2006湖北文)半径为r的圆的面积S(r)=r2,周长C(r)=2r,若将r看作(0,+∞)上的变量,则=2r,式可以用语言叙述为:

对于半径为R的球,若将R看作(0,+∞)上的变量,请你写出类似于的式子:

式可以用语言叙述为:

.

三、解答题:

15.(2005重庆文)某工厂生产某种产品,已知该产品的月生产量(吨)与每吨产品的价格(元/吨)之间的关系式为:

且生产x吨的成本为(元)。

问该产每月生产多少吨产品才能使利润达到最大?

最大利润是多少?

(利润=收入─成本)。

16.(2008重庆文)设函数若曲线y=f(x)的斜率最小的切线与直线12x+y=6平行,求:

(Ⅰ)a的值;

(Ⅱ)函数f(x)的单调区间.

17.(2008全国Ⅰ卷文、理)已知函数,.

(Ⅰ)讨论函数的单调区间;

(Ⅱ)设函数在区间内是减函数,求的取值范围.

3.(2006浙江理)设曲线≥0)在点M(t,)处的切线与x轴y轴所围成的三角形面积为S(t)。

(Ⅰ)求切线的方程;

(Ⅱ)求S(t)的最大值。

19.(2007海南、宁夏文)设函数

(Ⅰ)讨论的单调性;

(Ⅱ)求在区间的最大值和最小值.

20.(2007安徽理)设a≥0,f(x)=x-1-ln2x+2alnx(x>0).

(Ⅰ)令F(x)=xf'(x),讨论F(x)在(0.+∞)内的单调性并求极值;

(Ⅱ)求证:

当x>1时,恒有x>ln2x-2alnx+1.

【课后作业】

一、选择题

1.(2005全国卷Ⅰ文)函数,已知在时取得极值,则=()

A2 B3 C4 D5

2.(2008海南、宁夏文)设,若,则()

A B C D

3.(2005广东)函数是减函数的区间为()

ABCD(0,2)

4.(2008安徽文)设函数则()

A有最大值 B有最小值 C是增函数 D是减函数

5.(2007福建文、理)已知对任意实数x有f(-x)=-f(x),g(-x)=g(x),且x>0时,f’(x)>0,g’(x)>0,则x<0时()

Af’(x)>0,g’(x)>0Bf’(x)>0,g’(x)<0

Cf’(x)<0,g’(x)>0Df’(x)<0,g’(x)<0

6.(2008全国Ⅱ卷文)设曲线在点(1,)处的切线与直线平行,则()

A1 B C D

7.(2006浙江文)在区间上的最大值是()

A-2B0C2D4

x

y

o

A

x

y

o

D

x

y

o

C

x

y

o

B

8.(2005湖南文科)若函数f(x)=x2+bx+c的图象的顶点在第四象限,则函数f/(x)的图象是()

9.(2005全国卷Ⅱ理科)函数y=xcosx-sinx在下面哪个区间内是增函数()

A(,) B(,2) C(,) D(2,3)

10.(2012重庆)设函数在R上可导,其导函数为,且函数的图像如图所示,则下列结论中一定成立的是

(A)函数有极大值和极小值

(B)函数有极大值和极小值

(C)函数有极大值和极小值

(D)函数有极大值和极小值

二、填空题:

11.(2007浙江文)曲线在点(1,一3)处的切线方程是.

12.(2006重庆文科)曲线在点(1,1)处的切线与x轴、直线所围成的三角形的

面积为.

13.(2007江苏)已知函数在区间上的最大值与最小值分别为,则.

14.(2008北京文)如图,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(f(0))=;

函数f(x)在x=1处的导数f′

(1)=.

三、解答题:

15.(2005北京理科、文科)已知函数f(x)=-x3+3x2+9x+a.

(I)求f(x)的单调递减区间;

(II)若f(x)在区间[-2,2]上的最大值为20,求它在该区间上的最小值.

16.(2006安徽文)设函数,已知是奇函数。

(Ⅰ)求、的值。

(Ⅱ)求的单调区间与极值。

1.(2005福建文科)已知函数的图象过点P(0,2),且在点M(-1,f(-1))处的切线方程为.

(Ⅰ)求函数的解析式;(Ⅱ)求函数的单调区间.

18.(2007重庆文)用长为18m的钢条围成一个长方体形状的框架,要求长方体的长与宽之比为2:

1,问该长方体的长、宽、高各为多少时,其体积最大?

最大体积是多少?

.(2008全国Ⅱ卷文)设,.

(Ⅰ)若是函数的极值点,求的值;

(Ⅱ)若函数,在处取得最大值,求的取值范围.

20.(2008湖北文)已知函数(m为常数,且m>0)有极大值9.

(Ⅰ)求m的值;(Ⅱ)若斜率为-5的直线是曲线的切线,求此直线方程.

【参考答案】

【课堂练习】

一、选择

1—10AADBDDDCCC

(2)填空

(1)3;12.;;14.,球的体积函数的导数等于球的表面积函数

三、解答题

15.解:

每月生产x吨时的利润为

,故它就是最大值点,且最大值为:

答:

每月生产200吨产品时利润达到最大,最大利润为315万元.

16.解:

(Ⅰ)因为,所即当因斜率最小的切线与平行,即该切线的斜率为-12,所以解得

(Ⅱ)由(Ⅰ)知

17.解:

(1)求导:

当时,,,在上递增

当,求得两根为

即在递增,递减,递增

(2)要使f(x)在在区间内是减函数,当且仅当,在恒成立,

由的图像可知,只需,即,解得。

a≥2。

所以,的取值范围。

18.解:

(Ⅰ)因为所以切线的斜率为故切线的方程为即。

(Ⅱ)令y=0得x=t+1,x=0得

所以S(t)==从而

∵当(0,1)时,>0,当(1,+∞)时,<0,所以S(t)的最大值为S

(1)=。

19.解:

的定义域为.

(Ⅰ).

当时,;当时,;当时,.

从而,分别在区间,单调增加,在区间单调减少.

(Ⅱ)由(Ⅰ)知在区间的最小值为.

又.

所以在区间的最大值为.

20.(Ⅰ)解:

根据求导法则得

故于是

列表如下:

x

(0,2)

2

(2,+∞)

F′(x)

-

0

+

F(x)

    ↓

极小值F

(2)

故知F(x)在(0,2)内是减函数,在(2,+∞)内是增函数,所以,在x=2处取得极小值F

(2)=2-2In2+2a.

(Ⅱ)证明:

于是由上表知,对一切

从而当

所以当

故当

【课后作业】

一、选择

1-10DBDABACABD

一、填空

11.;12.;;,-2.

三、解答题

15.解:

(I)f’(x)=-3x2+6x+9.令f‘(x)<0,解得x<-1或x>3,

所以函数f(x)的单调递减区间为(-∞,-1),(3,+∞).

(II)因为f(-2)=8+12-18+a=2+a,f

(2)=-8+12+18+a=22+a,

所以f

(2)>f(-2).因为在(-1,3)上f‘(x)>0,所以f(x)在[-1,2]上单调递增,

又由于f(x)在[-2,-1]上单调递减,

因此f

(2)和f(-1)分别是f(x)在区间[-2,2]上的最大值和最小值,于是有22+a=20,解得a=-2.

故f(x)=-x3+3x2+9x-2,因此f(-1)=1+3-9-2=-7,

即函数f(x)在区间[-2,2]上的最小值为-7.

16.解(Ⅰ)∵,∴。

从而=是一个奇函数,所以得,由奇函数定义得;

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,从而,由此可知,

和是函数是单调递增区间;是函数是单调递减区间;

在时,取得极大值,极大值为,在时,取得极小值,极小值为。

一、解:

(Ⅰ)由的图象过点P(0,2),d=2知,所以,(x)=3x2+2bx+c,由在(-1,(-1))处的切线方程是6x-y+7=0,知-6-f(-1)+7=0,即f(-1)=1,(-1)=6,

∴即解得b=c=-3。

故所求的解析式为f(x)=x3-3x2-3x+2,

(Ⅱ)(x)=3x2-6x-3,令3x2-6x-3=0即x2-2x-1=0,解得x1=1-,x2=1+,

当x<1-或x>1+时,(x)>0;当1-

∴f(x)=x3-3x2-3x+2在(1+,+∞)内是增函数,在(-∞,1-)内是增函数,在(1-,1+)内是减函数.

18.解:

设长方体的宽为x(m),则长为2x(m),高为.

故长方体的体积为

从而令V′(x)=0,解得x=0(舍去)或x=1,

因此x=1.当0<x<1时,V′(x)>0;当1<x<时,V′(x)<0,

故在x=1处V(x)取得极大值,并且这个极大值就是V(x)的最大值。

从而最大体积V=V′(x)=9×12-6×13(m3),此时长方体的长为2m,高为.

答:

当长方体的长为2m时,宽为1m,高为时,体积最大,最大体积为3m3。

.解:

(Ⅰ).

因为是的极值点,所以,即,因此.

经验证,当时,是函数的极值点.

(Ⅱ)由题设,.

当在区间上的最大值为时,对一切都成立,

即对一切都成立.令,,则

由,可知在上单调递减,

所以,故a的取值范围是

(2)当时,抛物线的对称轴为,

当a<0时,,有h(0)=-6<0,所以h(x)在上单调递减,h(x)<0恒成立;

当a>0时,因为h(0)=-6<0,,所以要使h(x)≤0在上恒成立,只需h

(2)≤0成立即可,解得a≤;综上,的取值范围为.

20.解:

(Ⅰ)f’(x)=3x2+2mx-m2=(x+m)(3x-m)=0,则x=-m或x=m,

当x变化时,f’(x)与f(x)的变化情况如下表:

x

(-∞,-m)

-m

(-m,)

(,+∞)

f’(x)

+

0

0

+

f(x)

极大值

极小值

从而可知,当x=-m时,函数f(x)取得极大值9,即f(-m)=-m3+m3+m3+1=9,∴m=2.

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)=x3+2x2-4x+1,

依题意知f’(x)=3x2+4x-4=-5,∴x=-1或x=-.又f(-1)=6,f(-)=,

所以切线方程为y-6=-5(x+1),或y-=-5(x+),即5x+y-1=0,或135x+27y-23=0.

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