2.3 导数的计算(课件(共56张PPT)+学案(含答案))

资源下载
  1. 二一教育资源

2.3 导数的计算(课件(共56张PPT)+学案(含答案))

资源简介

(共56张PPT)
§3 导数的计算
第一章 导数及其应用
1.理解导函数的定义.
2.掌握常见的函数的导数公式.
3.能利用给出的导数公式求简单函数的导数.
学习目标
同学们,前面我们学习了求简单函数的导函数,回想我们一共学习了幂函数、指数函数、对数函数、三角函数这四类基本初等函数,而对于大家所熟悉的一次函数、二次函数并不是基本初等函数,而是幂函数的线性组合,那么对于这四类基本初等函数的导函数是否存在呢,今天让我们一探究竟.
导语
随堂演练
课时对点练
一、定义法求函数的导数
二、利用导数公式求函数的导数
三、导数公式的应用
内容索引
一、定义法求函数的导数
当Δx趋于0时,得到导数
提示 对于定义域中的每一个自变量的取值x0,
(2)当x0在定义域内任意取值时,f′(x0)的值如何?
知识梳理
一般地,如果一个函数y=f(x)在区间(a,b)的每一点x处都有导数f′(x)
= ,那么f′(x)是关于x的函数,称f′(x)为y=f(x)的导函数,也简称为导数,有时也将导数记作y′.
注意点:
导数与导函数之间既有区别又有联系,导数是对一个点而言的,它是一个确定的值,与给定的函数及x(或x0)的位置有关,而与Δx无关;导函数是对一个区间而言的,它是一个确定的函数,依赖于函数本身,也与Δx无关.
例1 利用导函数的定义求函数f(x)=(2x+1)·(3x-1)的导数,并求x=0和x=2处的导数值.
解 ∵f(x)=(2x+1)(3x-1)=6x2+x-1,
∴f′(0)=1,f′(2)=12×2+1=25.
反思感悟 利用定义求函数y=f(x)的导函数的一般步骤
(1)确定函数y=f(x)在其对应区间上每一点是否都有导数;
(2)计算Δy=f(x+Δx)-f(x);
跟踪训练1 求函数f(x)=x2+5x在x=3处的导数和它的导函数.
∴f′(3)=2×3+5=11.
二、利用导数公式求函数的导数
问题2 下面是某同学利用导数的定义求出的几个幂函数的导数:
f(x)=x f′(x)=1=1×x1-1;
f(x)=x2 f′(x)=2x=2x2-1;
f(x)=x3 f′(x)=3x2=3x3-1;
f(x)= =x-1 f′(x)=-x-2=-x-1-1;
f(x)= = f′(x)= =
你认为幂函数的导数有什么特点?能总结一下规律吗?
提示 通过观察,我们发现这几个幂函数的导数有规律,即(xα)′=αxα-1.
函数 导数
y=c(c是常数) y′=___
y=xα(α是实数) y′=αxα-1
y=ax(a>0,a≠1) y′= 特别地(ex)′=___
y=logax(a>0,a≠1) y′=_______特别地(ln x)′=____
知识梳理
函数的导数公式
axln a
ex
0
y=sin x y′=_______
y=cos x y′=________
y=tan x y′=______
cos x
-sin x
注意点:
对于根式f(x)= ,要先转化为f(x)= ,所以f′(x)= .
例2 求下列函数的导数:
(1)y=x0(x≠0);
解 y′=0.
(3)y=lg x;
反思感悟 (1)若所求函数符合导数公式,则直接利用公式求导.
(2)若给出的函数解析式不符合基本初等函数的导数公式,则通过恒等变换对解析式进行化简或变形后求导.
(3)要特别注意“ 与ln x”,“ax与logax”,“sin x与cos x”的导数区别.
解 y′=0.
所以y′= =
(3)y=4x;
(4)y=log3x.
解 因为y=4x,所以y′=4xln 4.
三、导数公式的应用
例3 已知曲线y=ln x,点P(e,1)是曲线上一点,求曲线在点P处的切线方程.
延伸探究 求曲线y=ln x过点O(0,0)的切线方程.
解 ∵O(0,0)不在曲线y=ln x上.
反思感悟 利用导数的几何意义解决切线问题的两种情况
(1)若已知点是切点,则在该点处的切线斜率就是该点处的导数;
(2)若已知点不是切点,则应先设出切点,再借助两点连线的斜率公式进行求解.
跟踪训练3 求过曲线y=cos x上点 且与过这点的切线垂直的直线方程.
解 ∵y=cos x,∴y′=-sin x,
1.知识清单:
(1)导函数的概念.
(2)函数的导数公式及其应用.
2.方法归纳:公式法、待定系数法.
3.常见误区:公式记混用错.
课堂小结
随堂演练
解析 常数函数的导数为0.

1
2
3
4
1
2
3
4

1
2
3
4
3.一质点的运动方程为s=cos t,则t=1时质点的瞬时速度为
A.2cos 1 B.-sin 1 C.sin 1 D.2sin 1

解析 s′=-sin t,当t=1时,s′=-sin 1,
所以当t=1时质点的瞬时速度为-sin 1.
1
2
3
4
4.曲线y=ln x与x轴交点处的切线方程是__________.
y=x-1
解析 ∵曲线y=ln x与x轴的交点为(1,0),
∴切线的斜率为1,
故所求切线方程为y=x-1.
课时对点练
基础巩固
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1.(多选)下列结论正确的是
A.(sin x)′=cos x B. =
16


解析 ∵ = ;(log3x)′= ,∴BC错误.
2.某质点的运动方程为s= (其中s的单位为米,t的单位为秒),则质点在t=3秒时的速度为
A.-4×3-4米/秒 B.-3×3-4米/秒
C.-5×3-5米/秒 D.-4×3-5米/秒
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

16
则质点在t=3秒时的速度为-4×3-5米/秒.
3.已知函数f(x)=xα(α是实数),若f′(-1)=-4,则α的值等于
A.4 B.-4 C.5 D.-5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

解析 ∵f′(x)=αxα-1,f′(-1)=α(-1)α-1=-4,
∴α=4.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
4.曲线y=ex在点(2,e2)处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为

解析 因为y′=ex,所以切线的斜率k=e2,
所以切线方程为y=e2x-e2,它与两坐标轴的交点坐标分别为(0,-e2),(1,0),
所以切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
5.(多选)已知曲线y=x3在点P处的切线斜率为k,则当k=3时的P点坐标为
A.(-1,1) B.(-1,-1)
C.(1,1) D.(1,-1)

16
解析 y′=3x2,因为k=3,
所以3x2=3,所以x=±1,
则P点坐标为(-1,-1)或(1,1).

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
6.以正弦曲线y=sin x上一点P为切点得切线为直线l,则直线l的倾斜角的范围是

解析 ∵y=sin x,∴y′=cos x.
∵cos x∈[-1,1],∴切线的斜率范围是[-1,1].
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
7.函数y=f(x)= ,则f′(2)与f′(3)的大小关系是_____________.
f′(2)<f′(3)
所以f′(2)<f′(3).
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
8.若指数函数f(x)=ax(a>0,a≠1)满足f′(1)=ln 27,则f′(-1)=____.
解析 f′(x)=axln a,f′(1)=aln a=3ln 3,
9.已知f(x)=cos x,g(x)=x,求适合f′(x)+g′(x)≤0的x的值.
解 因为f(x)=cos x,g(x)=x,
所以f′(x)=(cos x)′=-sin x,
g′(x)=x′=1.
由f′(x)+g′(x)≤0,得-sin x+1≤0,
即sin x≥1,但sin x∈[-1,1],
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
10.求下列函数的导数.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
(3)y=log2x2-log2x;
解 因为y=log2x2-log2x=log2x,
所以y′=cos x.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
综合运用
16
11.已知函数y=f(x)在x=1处的切线与直线x+y-3=0垂直,则f′(1)等于
A.2 B.0 C.1 D.-1

解析 由题可知,函数y=f(x)在x=1处的切线的斜率为f′(1),
直线x+y-3=0的斜率为-1,
故-f′(1)=-1得f′(1)=1,故选C.
12.设曲线y=xn+1(n∈N+)在点(1,1)处的切线与x轴的交点的横坐标为xn,则x1·x2·…·xn的值为

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
13.已知在曲线y= 上存在一点P,曲线在点P处的切线的倾斜角为135°,
则点P的横坐标为_____.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
解析 设P(x0,y0).
∵y′=(x-2)′=-2x-3,tan 135°=-1,
14.设f0(x)=sin x,f1(x)=f′0(x),f2(x)=f′1(x),…,fn+1(x)=f′n(x),n∈N,则f2 021(x)=______.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
cos x
解析 由已知得,f1(x)=cos x,f2(x)=-sin x,
f3(x)=-cos x,f4(x)=sin x,f5(x)=cos x,…,
依次类推可得,函数呈周期变化,且周期为4,
则f2 021(x)=f1(x)=cos x.
拓广探究
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
15.若函数y=f(x)的图象上存在两点,使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直,则称y=f(x)具有T性质.下列函数中具有T性质的是
A.y=sin x B.y=ln x
C.y=ex D.y=x3

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
解析 设函数y=f(x)的图象上两点P(x1,y1),Q(x2,y2),则由导数的几何意义可知,
点P,Q处切线的斜率分别为k1=f′(x1),k2=f′(x2),
若函数具有T性质,则k1·k2=f′(x1)·f′(x2)=-1.
对于A选项,f′(x)=cos x,显然k1·k2=cos x1·cos x2=-1有无数组解,
所以该函数具有T性质;
故该函数不具有T性质;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
对于C选项,f′(x)=ex>0,显然k1·k2= =-1无解,
故该函数不具有T性质;
故该函数不具有T性质.
16.求曲线C1:y=x2与曲线C2:y=x3的公切线的斜率.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
解 (1)当公切线切点相同时,对C1,C2分别求导得y1′=2x,y2′=3x2.
①当x=0时,2x=3x2=0;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
(2)当公切线切点不同时,在曲线C1,C2上分别任取一点A(x1,y1),B(x2,y2),
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
本课结束§3 导数的计算
学习目标 1.理解导函数的定义.2.掌握常见的函数的导数公式.3.能利用给出的导数公式求简单函数的导数.
导语
同学们,前面我们学习了求简单函数的导函数,回想我们一共学习了幂函数、指数函数、对数函数、三角函数这四类基本初等函数,而对于大家所熟悉的一次函数、二次函数并不是基本初等函数,而是幂函数的线性组合,那么对于这四类基本初等函数的导函数是否存在呢,今天让我们一探究竟.
一、定义法求函数的导数
问题1 (1)如何利用导数的定义求函数f(x)=+x在x=x0处的导数?
提示 Δy=f(x0+Δx)-f(x0)
=+(x0+Δx)-
=-+Δx.
=-+1.
当Δx趋于0时,得到导数
f′(x0)===-+1.
(2)当x0在定义域内任意取值时,f′(x0)的值如何?
提示 对于定义域中的每一个自变量的取值x0,都有唯一一个导数值f′(x0)=-+1与之对应,所以f′(x)=-+1是x的函数.
知识梳理
一般地,如果一个函数y=f(x)在区间(a,b)的每一点x处都有导数f′(x)=,那么f′(x)是关于x的函数,称f′(x)为y=f(x)的导函数,也简称为导数,有时也将导数记作y′.
注意点:
导数与导函数之间既有区别又有联系,导数是对一个点而言的,它是一个确定的值,与给定的函数及x(或x0)的位置有关,而与Δx无关;导函数是对一个区间而言的,它是一个确定的函数,依赖于函数本身,也与Δx无关.
例1 利用导函数的定义求函数f(x)=(2x+1)·(3x-1)的导数,并求x=0和x=2处的导数值.
解 ∵f(x)=(2x+1)(3x-1)=6x2+x-1,
∴f′(x)=

=(12x+6Δx+1)=12x+1,
∴f′(0)=1,f′(2)=12×2+1=25.
反思感悟 利用定义求函数y=f(x)的导函数的一般步骤
(1)确定函数y=f(x)在其对应区间上每一点是否都有导数;
(2)计算Δy=f(x+Δx)-f(x);
(3)当Δx趋于0时,得到导函数f′(x)=.
跟踪训练1 求函数f(x)=x2+5x在x=3处的导数和它的导函数.
解 f′(x)=

=(2x+Δx+5)=2x+5.
∴f′(3)=2×3+5=11.
二、利用导数公式求函数的导数
问题2 下面是某同学利用导数的定义求出的几个幂函数的导数:
f(x)=x f′(x)=1=1×x1-1;
f(x)=x2 f′(x)=2x=2x2-1;
f(x)=x3 f′(x)=3x2=3x3-1;
f(x)==x-1 f′(x)=-x-2=-x-1-1;
f(x)== f′(x)== .
你认为幂函数的导数有什么特点?能总结一下规律吗?
提示 通过观察,我们发现这几个幂函数的导数有规律,即(xα)′=αxα-1.
知识梳理
函数的导数公式
函数 导数
y=c(c是常数) y′=0
y=xα(α是实数) y′=αxα-1
y=ax(a>0,a≠1) y′=axln a特别地(ex)′=ex
y=logax(a>0,a≠1) y′=特别地(ln x)′=
y=sin x y′=cos x
y=cos x y′=-sin x
y=tan x y′=
注意点:
对于根式f(x)=,要先转化为f(x)=,所以f′(x)=.
例2 求下列函数的导数:
(1)y=x0(x≠0);
(2)y=x;
(3)y=lg x;
(4)y=;
(5)y=2cos2-1.
解 (1)y′=0.
(2)y′=xln =-xln 3.
(3)y′=.
(4)∵y==,∴y′===.
(5)∵y=2cos2-1=cos x,∴y′=(cos x)′=-sin x.
反思感悟 (1)若所求函数符合导数公式,则直接利用公式求导.
(2)若给出的函数解析式不符合基本初等函数的导数公式,则通过恒等变换对解析式进行化简或变形后求导.
(3)要特别注意“与ln x”,“ax与logax”,“sin x与cos x”的导数区别.
跟踪训练2 求下列函数的导数.
(1)y=sin ;
(2)y=;
(3)y=4x;
(4)y=log3x.
解 (1)y′=0.
(2)因为y==,
所以y′==.
(3)因为y=4x,所以y′=4xln 4.
(4)因为y=log3x,所以y′=.
三、导数公式的应用
例3 已知曲线y=ln x,点P(e,1)是曲线上一点,求曲线在点P处的切线方程.
解 ∵y′=,∴k=,
∴切线方程为y-1=(x-e),即x-ey=0.
延伸探究 求曲线y=ln x过点O(0,0)的切线方程.
解 ∵O(0,0)不在曲线y=ln x上.
∴设切点为Q(x0,y0),则切线的斜率k=.
又切线的斜率k==,
∴=,即x0=e,
∴Q(e,1),∴k=,
∴切线方程为y-1=(x-e),即x-ey=0.
反思感悟 利用导数的几何意义解决切线问题的两种情况
(1)若已知点是切点,则在该点处的切线斜率就是该点处的导数;
(2)若已知点不是切点,则应先设出切点,再借助两点连线的斜率公式进行求解.
跟踪训练3 求过曲线y=cos x上点P且与过这点的切线垂直的直线方程.
解 ∵y=cos x,∴y′=-sin x,
曲线在点P处的切线斜率是k=-sin =-.
∴过点P且与切线垂直的直线的斜率为,
∴所求的直线方程为y-=,
即2x-y-+=0.
1.知识清单:
(1)导函数的概念.
(2)函数的导数公式及其应用.
2.方法归纳:公式法、待定系数法.
3.常见误区:公式记混用错.
1.若y=cos ,则y′等于(  )
A.- B.- C.0 D.
答案 C
解析 常数函数的导数为0.
2.已知f(x)=,则f′(8)等于(  )
A.0 B.2 C. D.-1
答案 C
解析 f(x)=,得f′(x)=,
∴f′(8)=×=.
3.一质点的运动方程为s=cos t,则t=1时质点的瞬时速度为(  )
A.2cos 1 B.-sin 1 C.sin 1 D.2sin 1
答案 B
解析 s′=-sin t,当t=1时,s′=-sin 1,
所以当t=1时质点的瞬时速度为-sin 1.
4.曲线y=ln x与x轴交点处的切线方程是 .
答案 y=x-1
解析 ∵曲线y=ln x与x轴的交点为(1,0),
∴切线的斜率为1,
故所求切线方程为y=x-1.
课时对点练
1.(多选)下列结论正确的是(  )
A.(sin x)′=cos x B.=
C.(log3x)′= D.(ln x)′=
答案 AD
解析 ∵=;(log3x)′=,∴BC错误.
2.某质点的运动方程为s=(其中s的单位为米,t的单位为秒),则质点在t=3秒时的速度为(  )
A.-4×3-4米/秒 B.-3×3-4米/秒
C.-5×3-5米/秒 D.-4×3-5米/秒
答案 D
解析 由s=得s′=′=(t-4)′=-4t-5,
则质点在t=3秒时的速度为-4×3-5米/秒.
3.已知函数f(x)=xα(α是实数),若f′(-1)=-4,则α的值等于(  )
A.4 B.-4 C.5 D.-5
答案 A
解析 ∵f′(x)=αxα-1,f′(-1)=α(-1)α-1=-4,
∴α=4.
4.曲线y=ex在点(2,e2)处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为(  )
A.e2 B.2e2 C.e2 D.
答案 D
解析 因为y′=ex,所以切线的斜率k=e2,
所以切线方程为y=e2x-e2,它与两坐标轴的交点坐标分别为(0,-e2),(1,0),
所以切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为.
5.(多选)已知曲线y=x3在点P处的切线斜率为k,则当k=3时的P点坐标为(  )
A.(-1,1) B.(-1,-1)
C.(1,1) D.(1,-1)
答案 BC
解析 y′=3x2,因为k=3,
所以3x2=3,所以x=±1,
则P点坐标为(-1,-1)或(1,1).
6.以正弦曲线y=sin x上一点P为切点得切线为直线l,则直线l的倾斜角的范围是(  )
A.∪ B.[0,π)
C. D.∪
答案 A
解析 ∵y=sin x,∴y′=cos x.
∵cos x∈[-1,1],∴切线的斜率范围是[-1,1].
∴倾斜角的范围是∪.
7.函数y=f(x)=,则f′(2)与f′(3)的大小关系是 .
答案 f′(2)<f′(3)
解析 因为f′(x)=′=-,
所以f′(2)=-=-,
f′(3)=-=-,
所以f′(2)<f′(3).
8.若指数函数f(x)=ax(a>0,a≠1)满足f′(1)=ln 27,则f′(-1)= .
答案 
解析 f′(x)=axln a,f′(1)=aln a=3ln 3,所以a=3,故f′(-1)=3-1ln 3=.
9.已知f(x)=cos x,g(x)=x,求适合f′(x)+g′(x)≤0的x的值.
解 因为f(x)=cos x,g(x)=x,
所以f′(x)=(cos x)′=-sin x,
g′(x)=x′=1.
由f′(x)+g′(x)≤0,得-sin x+1≤0,
即sin x≥1,但sin x∈[-1,1],
所以sin x=1,所以x=2kπ+,k∈Z,
所以x的取值为.
10.求下列函数的导数.
(1)y=;(2)y=;(3)y=log2x2-log2x;
(4)y=-2sin .
解 (1)y′=′=(x-3)′=-3x-3-1=-3x-4=-.
(2)y′=()′==.
(3)因为y=log2x2-log2x=log2x,
所以y′=(log2x)′=.
(4)因为y=-2sin
=2sin
=2sin cos =sin x,
所以y′=cos x.
11.已知函数y=f(x)在x=1处的切线与直线x+y-3=0垂直,则f′(1)等于(  )
A.2 B.0 C.1 D.-1
答案 C
解析 由题可知,函数y=f(x)在x=1处的切线的斜率为f′(1),直线x+y-3=0的斜率为-1,故-f′(1)=-1得f′(1)=1,故选C.
12.设曲线y=xn+1(n∈N+)在点(1,1)处的切线与x轴的交点的横坐标为xn,则x1·x2·…·xn的值为(  )
A. B. C. D.1
答案 B
解析 由题意得xn=,则x1·x2·…·xn=×××…××=.
13.已知在曲线y=上存在一点P,曲线在点P处的切线的倾斜角为135°,则点P的横坐标为 .
答案 
解析 设P(x0,y0).
∵y′=(x-2)′=-2x-3,tan 135°=-1,
∴-2x=-1,∴x0=.
14.设f0(x)=sin x,f1(x)=f′0(x),f2(x)=f′1(x),…,fn+1(x)=f′n(x),n∈N,则f2 021(x)= .
答案 cos x
解析 由已知得,f1(x)=cos x,f2(x)=-sin x,
f3(x)=-cos x,f4(x)=sin x,f5(x)=cos x,…,依次类推可得,函数呈周期变化,且周期为4,则f2 021(x)=f1(x)=cos x.
15.若函数y=f(x)的图象上存在两点,使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直,则称y=f(x)具有T性质.下列函数中具有T性质的是(  )
A.y=sin x B.y=ln x
C.y=ex D.y=x3
答案 A
解析 设函数y=f(x)的图象上两点P(x1,y1),Q(x2,y2),则由导数的几何意义可知,点P,Q处切线的斜率分别为k1=f′(x1),k2=f′(x2),若函数具有T性质,则k1·k2=f′(x1)·f′(x2)=-1.对于A选项,f′(x)=cos x,显然k1·k2=cos x1·cos x2=-1有无数组解,所以该函数具有T性质;对于B选项,f′(x)=(x>0),显然k1·k2=·=-1无解,故该函数不具有T性质;对于C选项,f′(x)=ex>0,显然k1·k2==-1无解,故该函数不具有T性质;对于D选项,f′(x)=3x2≥0,显然k1·k2=3x·3x=-1无解,故该函数不具有T性质.
16.求曲线C1:y=x2与曲线C2:y=x3的公切线的斜率.
解 (1)当公切线切点相同时,对C1,C2分别求导得
y1′=2x,y2′=3x2.令2x=3x2,解得x=0或x=.
①当x=0时,2x=3x2=0;
②当x=时,2x=3x2=.
此时C1的切线方程为y-=,
而C2的切线方程为y-=.
显然两者不是同一条切线,所以x=舍去.
(2)当公切线切点不同时,在曲线C1,C2上分别任取一点A(x1,y1),B(x2,y2),则有y1′=2x1,y2′=3x,
因为AB的斜率为kAB=,
所以有2x1=3x=.
由2x1=3x,得x1=x,
代入3x=中,解得x2=,x1=.
此时公切线的斜率为2x1=.
综上所述,曲线C1,C2有两条公切线,其斜率分别为0,.

展开更多......

收起↑

资源列表