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10.1导数及其运算
一、知识导学
1.瞬时变化率设函数在附近有定义,当自变量在附近改变量为时,函数值相应地改变,如果当趋近于0时,平均变化率趋近于一个常数c(也就是说平均变化率与某个常数c的差的绝对值越来越小,可以小于任意小的正数),那么常数c称为函数在点的瞬时变化率
2.导数当趋近于零时,趋近于常数c可用符号“”记作当时,或记作,符号“”读作“趋近于”函数在的瞬时变化率,通常称作在处的导数,并记作
3.导函数如果在开区间内每一点都是可导的,则称在区间可导这样,对开区间内每个值,都对应一个确定的导数于是,在区间内,构成一个新的函数,我们把这个函数称为函数的导函数记为或(或)
4.导数的四则运算法则1)函数和(或差)的求导法则设,是可导的,则即,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)2)函数积的求导法则设,是可导的,则即,两个函数的积的导数,等于第一个函数的导数乘上第二个函数,加上第一个函数乘第二个函数的导数3)函数的商的求导法则设,是可导的,,则
5.复合函数的导数:设函数在点处有导数函数在点的对应点处有导数则复合函数在点处有导数且.
6.几种常见函数的导数12345678
二、疑难知识导析
1.导数的实质是函数值相对于自变量的变化率
2.运用复合函数的求导法则应注意以下几点
(1)利用复合函数求导法则求导后要把中间变量换成自变量的函数层层求导.2要分清每一步的求导是哪个变量对哪个变量求导,不能混淆,一直计算到最后,常出现如下错误,如实际上应是3求复合函数的导数,关键在于分清楚函数的复合关系,选好中间变量,如选成,计算起来就复杂了
3.导数的几何意义与物理意义导数的几何意义,通常指曲线的切线斜率.导数的物理意义,通常是指物体运动的瞬时速度对导数的几何意义与物理意义的理解,有助于对抽象的导数定义的认识,应给予足够的重视
4.表示处的导数,即是函数在某一点的导数;表示函数在某给定区间内的导函数,此时是在上的函数,即是在内任一点的导数
5.导数与连续的关系若函数在处可导,则此函数在点处连续,但逆命题不成立,即函数在点处连续,未必在点可导,也就是说,连续性是函数具有可导性的必要条件,而不是充分条件
6.可以利用导数求曲线的切线方程由于函数在处的导数,表示曲线在点处切线的斜率,因此,曲线在点处的切线方程可如下求得
(1)求出函数在点处的导数,即曲线在点处切线的斜率
(2)在已知切点坐标和切线斜率的条件下,求得切线方程为,如果曲线在点的切线平行于轴(此时导数不存在)时,由切线定义可知,切线方程为.
三、经典例题导讲[例1]已知则.错因复合函数求导数计算不熟练其与系数不一样也是一个复合的过程有的同学忽视了导致错解为:.正解设则.[例2]已知函数判断fx在x=1处是否可导?错解分析分段函数在“分界点”处的导数,须根据定义来判断是否可导.解 ∴fx在x=1处不可导.注,指逐渐减小趋近于0;,指逐渐增大趋近于0点评函数在某一点的导数,是一个极限值,即,△x→0,包括△x→0+,与△x→0-,因此,在判定分段函数在“分界点”处的导数是否存在时,要验证其左、右极限是否存在且相等,如果都存在且相等,才能判定这点存在导数,否则不存在导数.[例3]求在点和处的切线方程错因直接将,看作曲线上的点用导数求解分析点在函数的曲线上,因此过点的切线的斜率就是在处的函数值;点不在函数曲线上,因此不能够直接用导数求值,要通过设切点的方法求切线.解即过点的切线的斜率为4,故切线为.设过点的切线的切点为,则切线的斜率为,又,故,即切线的斜率为4或12,从而过点的切线为点评要注意所给的点是否是切点.若是,可以直接采用求导数的方法求;不是则需设出切点坐标.[例4]求证函数图象上的各点处切线的斜率小于1,并求出其斜率为0的切线方程.分析由导数的几何意义知,要证函数的图象上各点处切线的斜率都小于1,只要证它的导函数的函数值都小于1,因此,应先对函数求导后,再进行论证与求解.解
(1),即对函数定义域内的任一,其导数值都小于,于是由导数的几何意义可知,函数图象上各点处切线的斜率都小于
1.
(2)令,得,当时,;当时,,曲线的斜率为0的切线有两条,其切点分别为与,切线方程分别为或点评在已知曲线切线斜率为的情况下,要求其切线方程,需要求出切点,而切点的横坐标就是的导数值为时的解,即方程的解,将方程的解代入就可得切点的纵坐标,求出了切点坐标即可写出切线方程,要注意的是方程有多少个相异实根,则所求的切线就有多少条.[例5](02年高考试题)已知,函数,,设,记曲线在点处的切线为.
(1)求的方程;
(2)设与轴交点为,求证
①;
②若,则分析本题考查导数的几何意义,利用其求出切线斜率,导出切线方程.解
(1)切线的方程为即.
(2)
①依题意,切线方程中令y=0得,
②由
①知,[例6]求抛物线上的点到直线的最短距离.分析可设为抛物线上任意一点,则可把点到直线的距离表示为自变量的函数,然后求函数最小值即可,另外,也可把直线向靠近抛物线方向平移,当直线与抛物线相切时的切点到直线的距离即为本题所求.解根据题意可知,与直线x-y-2=0平行的抛物线y=x2的切线对应的切点到直线x-y-2=0的距离最短,设切点坐标为(),那么∴∴切点坐标为,切点到直线x-y-2=0的距离,∴抛物线上的点到直线的最短距离为.
四、典型习题导练
1.函数在处不可导,则过点处,曲线的切线()A.必不存在 B.必定存在C.必与x轴垂直 D.不同于上面结论
2.在点x=3处的导数是____________.
3.已知,若,则的值为____________.
4.已知P(-1,1),Q(2,4)是曲线上的两点,则与直线平行的曲线的切线方程是_____________.
5.如果曲线的某一切线与直线平行,求切点坐标与切线方程.6.若过两抛物线和的一个交点为P的两条切线互相垂直.求证抛物线过定点,并求出定点的坐标.。