资源简介
2.3 导数的计算3种常见考法归类
课程标准 学习目标
1.能根据导数定义求函数y=c,y=x,y=x2,y=x3,y=,y=的导数. 2.能利用给出的基本初等函数的导数公式,求简单函数的导数. 3.会使用导数公式表. 1.了解用定义求函数的导数.(数学运算) 2.掌握基本初等函数的导数公式,并会利用公式求简单函数的导数.(数学运算) 3.能利用基本初等函数的导数公式解决与曲线的切线有关的问题.(数学运算)
知识点01基本初等函数的导数公式
原函数 导函数
1 (常数的导数为0)
2 f(x)=xn(n∈Q*) f′(x)=n·xn-1
(熟记)
3 f(x)=sin x f′(x)=cos x
4 f(x)=cos x f′(x)=-sin x
5 f(x)=ax(a>0,且a≠1) f′(x)=axln a
6 f(x)=ex f′(x)=ex
7 f(x)=logax(a>0,且a≠1) f′(x)=
8 f(x)=ln x f′(x)=
注:①对于根式f(x)=,要先转化为f(x)=,所以f′(x)=.
②区分公式的结构特征,既要从纵的方面(lnx)′与(logax)′和(ex)′与(ax)′区分,又要从横的方面(logax)′与(ax)′区分及(ax)′与(xα)′区分,找出差异记忆公式.
③公式(logax)′记不准时,可以直接用(lnx)′推导:(logax)′=′=(lnx)′=.
【即学即练1】(2024高二课堂练习)求下列函数的导数.
(1);(2);(3)y=x14;(4)y=;(5)y=;(6)y=()x
(7);(8)y=cosx;
【解析】(1)∵y=e0=1,∴y′=0.
(2)y′=-2·x-3=-.
(3)y′=(x14)′=14x13.
(4)y′=′=(x-4)′=-4x-5=-.
(5)y′=()′=()′== .
(6)y′=[()x]′=()x·ln=-()xln3.
(7)y′=(log3x)′=.
(8)y′=(cosx)′=-sinx.
【即学即练2】(2023下·高二课时练习)已知,则 .
【答案】
【分析】求出函数的导函数,再代入计算可得.
【详解】因为,所以,则.
故答案为:
【即学即练3】(2023上·江苏常州·高二统考期末)函数在区间处的瞬时变化率为 .
【答案】3
【分析】根据幂函数的求导法则得出,进而根据导数的定义代入,即可得出答案.
【详解】由已知可得,,
根据导数的定义可知,
函数在区间处的瞬时变化率为.
故答案为:3.
题型一:利用导数公式求函数的导数
【方法技巧与总结】
求简单函数的导数有两种基本方法
(1)用导数的定义求导,但运算比较繁杂;
(2)用导数公式求导,可以简化运算过程、降低运算难度.解题时根据所给问题的特征,将题中函数的结构进行调整,再选择合适的求导公式.
例1.【多选】(2024高二课堂练习)下列选项正确的是( )
A.y=ln 2,则y′=
B.y=,则y′|x=3=-
C.y=2x,则y′=2xln 2
D.y=log2x,则y′=
【解析】对于A,y′=0,故A错;对于B,∵y′=-,∴y′|x=3=-,故B正确;
显然C,D正确.故选BCD
变式1.(2024高二课堂练习)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.
【解析】(1)y′=0.
(2)y′=xln =-xln 3.
(3)y′=.
(4)∵y==,
∴y′==.
(5)∵y=2cos2-1=cos x,
∴y′=(cos x)′=-sin x.
题型二:利用导数公式求函数在某点处的导数
例2.(2024高二课堂练习)已知函数的导数为,则等于( )
A.0 B.1
C.2 D.4
【解析】因为,所以.故选:A
变式1.(2023·全国·高二随堂练习)求函数在处的导数.
【答案】
【分析】根据导数求导公式计算即得.
【详解】,
.
故函数在处的导数为.
变式2.(2024高二课堂练习)已知f(x)=xa,若f′(-1)=-4,则a的值等于( )
A.4 B.-4 C.5 D.-5
【解析】∵,,解得a=4.故选:A.
变式3.(2023下·广东江门·高二校考期中)若,且,则 .
【答案】/
【分析】求导代入求解即可.
【详解】则,又,故,解得.
故答案为:
变式4.【多选】(2024上·云南昭通·高三校考阶段练习)已知函数,且,则的值可以为( )
A.1 B.-1 C.2 D.-2
【答案】AB
【分析】应用基本函数求导即可.
【详解】,则,则.
故选:AB
变式5.(2023上·江苏盐城·高二盐城市第一中学校考期中)已知,,且,则 .
【答案】
【分析】对给定函数求导,再求出在3处的导数值即得.
【详解】由,求导得,则,由,求导得,
所以.
故答案为:
【方法技巧与总结】
1.速度是路程对时间的导数,加速度是速度对时间的导数.
2.求函数在某定点(点在函数曲线上)的导数的方法步骤是:(1)先求函数的导函数;(2)把对应点的横坐标代入导函数求相应的导数值.
题型三:利用导数公式解决与曲线的切线有关的问题
例3.(2024上·云南曲靖·高二曲靖一中校考期末)曲线在点处的切线的方程是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用导数公式及导数的几何意义,结合直线的点斜式方程即可求解.
【详解】
所以曲线在点处的切线的斜率为,
所以曲线在点处的切线的方程是,即.
故选:A.
变式1.(2024·全国·模拟预测)已知幂函数在上单调递减,则曲线在处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】利用幂函数定义解方程并利用单调性可得,再由导数的几何意义即可求得结果.
【详解】由于为幂函数,则,解得或,
又在上单调递减,得,即,故,
则,
可得,,则,
故曲线在处的切线方程为,即,
故选:C.
变式2.(2024高二课堂练习)与直线2x-y-4=0平行且与曲线y=ln x相切的直线方程是________.
【解析】∵直线2x-y-4=0的斜率为k=2,
又∵y′=(ln x)′=,∴=2,解得x=.
∴切点的坐标为.
故切线方程为y+ln 2=2.
即2x-y-1-ln 2=0.故答案为:2x-y-1-ln 2=0
变式3.【多选】(2024上·福建福州·高二校联考期末)曲线在点P处的切线与直线垂直,则点P的坐标可以是( )
A. B. C. D.
【答案】AB
【分析】由题意求出切线斜率,进而设出切点P的坐标,然后对函数求导,根据导数的几何意义求得答案.
【详解】易知切线斜率为,设,而,所以,则点P的坐标为或.
故选:AB.
变式4.(2023上·全国·高二期末)曲线在点处的切线与坐标轴围成的三角形的周长为 .
【答案】/
【分析】先利用导数的几何意义求得切线方程,从而求得切线与坐标轴的交点,由此得解.
【详解】因为,所以,则,
又,所以切线方程为,即,
则切线与坐标轴的交点为,,
则所求周长为.
故答案为:.
变式5.(2024高二课堂练习)已知直线与曲线相切,则的最大值为___________.
【解析】设切点为,由求导得,
因直线与曲线相切,则,解得,则,
而切点在直线上,即,于是得,
因此,,当且仅当时取“=”,
所以当时,取最大值1.
故答案为:1
【方法技巧与总结】
求曲线方程或切线方程时的三点注意
1.切点是曲线与切线的公共点,切点坐标既满足曲线方程也满足切线方程;
2.曲线在切点处的导数就是切线的斜率;
3.必须明确已知点是不是切点,如果不是,应先设出切点.
一、单选题
1.(2024上·浙江舟山·高二统考期末)下列求导结果正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】由初等函数导数公式求导.
【详解】,A正确;
,B错误;
,C错误;
,D错误.
故选:A
2.(2023下·辽宁·高二东北育才学校校联考期末)已知,则( )
A. B. C. D.0
【答案】D
【分析】根据常数函数的求导公式求解即可.
【详解】由,则
故选:D
3.(2023下·四川南充·高二四川省南充高级中学校考阶段练习)若,则( )
A. B. C.1 D.0
【答案】D
【分析】根据基本初等函数的导数公式可判断.
【详解】由,所以函数是常函数,
.
故选:D.
4.(2023下·广西桂林·高二统考期末)函数的导函数( )
A. B. C.e D.x
【答案】A
【分析】根据基本初等函数的求导公式,即可求得答案.
【详解】由可得,
故选:A
5.(2023上·高二课前预习)下列运算正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由函数的求导法则逐一验算即可.
【详解】对于A,因为,所以A错误;
对于B,因为,所以B错误;
对于C,因为,所以C错误;
对于D,因为,所以D正确.
故选:D.
6.(2023下·湖北武汉·高二校联考期中)下列函数中,导函数错误的是( )
A.若,则
B.若,则(且)
C.若,则
D.若,则
【答案】B
【分析】利用基本函数的导数和求导法则,再逐一对各个选项分析判断即可求出结果.
【详解】选项A,因为,根据基本函数的导数知,,故选项A正确,不合题意;
选项B,,所以,故选项B错误,
选项C,,根据基本函数的求导法则知,,故选项C正确,不合题意;
选项D,,根据基本函数的导数知,,故选项D正确,不合题意;
故选:B.
7.(2023·四川绵阳·四川省绵阳南山中学校考模拟预测)若曲线上恰有三个不同的点到直线的距离为,则实数a的值为( )
A.-3 B. C.1 D.-3或1
【答案】A
【分析】根据题意可设直线与直线平行,且与曲线的图象相切于点,求导从而得出直线的斜率,进而求得直线的方程,然后结合题意可分析出直线与直线之间的距离为,求得的值,再分析验证是否满足题意即可.
【详解】依题意,设直线与直线平行,且与曲线的图象相切于点,
对于,定义域为,则,
所以有,直线的斜率,
又因为直线与直线平行,则有,解得:,
则,故点的坐标为,所以直线的方程为:,
若曲线上恰有三个不同的点到直线的距离为,
必有直线到直线的距离为,则有,解得:或,
当时,直线即为与曲线没有交点,
曲线上只有个点到直线的距离为,不符合题意;
当时,直线即为与曲线有个交点,
曲线上恰有三个不同的点到直线的距离为,
一个点为点,剩余的两个点则在直线的右下方,符合题意;
故.
故选:A.
8.(2023下·陕西渭南·高二校考期中)已知,,,…,,,则为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据基本初等函数的导函数分析可得,,进而可得结果.
【详解】因为,,,
可得:,
即,,
所以.
故选:A.
二、多选题
9.(2023下·高二课时练习)下列结论正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】ABC
【分析】根据基本初等函数的导数公式计算可得.
【详解】对于A:若,则,故A正确;
对于B:若,则,故B正确;
对于C:若,则,则C正确
对于D:当时,,故D错误;
故选:ABC
10.(2023下·浙江绍兴·高二校考期中)下列结论中,正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】ACD
【分析】利用基本初等函数的导数公式对各函数求导即可判断正误.
【详解】A:,对;
B:,错;
C:,对;
D:,则,对.
故选:ACD
11.(2023下·黑龙江牡丹江·高二校考阶段练习)下列函数中,其图象在某点处的切线与直线平行的是( )
A. B. C. D.
【答案】BCD
【分析】根据导数的几何意义和常用函数的导数对选项一一分析即可.
【详解】对于A,由,可得,无解,所以A不符合题意;
对于B,由,可得,有解,所以B符合题意;
对于C,由,可得,有解,所以C符合题意;
对于D,由,可得,有解,所以D符合题意.
故选:BCD.
12.(2023下·高二课时练习)已知曲线在点处的切线斜率为,则当时的点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【分析】求出函数的导函数,依题意可得,求出,即可求出点坐标.
【详解】因为,所以,因为,
所以,所以,当,;当,;
则点坐标为或.
故选:BC
13.(2023下·江西·高二校联考期中)过点且与曲线相切的直线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【分析】设过点的切线与曲线相切于点,根据导数的几何意义求出切线方程,再根据切线过点求出,即可得解.
【详解】设过点的切线与曲线相切于点,
因为,则曲线在点处的切线斜率为,
所以切线方程为,
因为切线过点,所以,解得或,
故切线方程为或.
故选:BC.
三、填空题
14.(2023下·高二课时练习)已知函数是曲线的一条切线,则 .
【答案】/
【分析】设切点为,求出函数的导函数,即可求出切线的斜率,再由切点在曲线与切线上,即可求出,从而得解.
【详解】设切点为,∵,∴,∴,
∴切线方程为,又点在曲线上,
∴,∴,∴,∴.
故答案为:
15.(2023·四川雅安·校考模拟预测)若,则在点处的切线与坐标轴所围成的面积为 .
【答案】
【分析】利用导数的几何意义及三角形面积公式计算即可.
【详解】易知,
又,所以在处的切线方程为:,
则切线与坐标轴的交点分别为,围成的三角形面积为.
故答案为:
16.(2023上·安徽马鞍山·高三马鞍山二中校考阶段练习)若曲线在点处的切线与直线垂直,则 .
【答案】/
【分析】利用导数的几何意义求出曲线在点处的切线的斜率,利用两直线垂直时,直线的斜率之积为可求得实数的值.
【详解】对函数求导得,则,
因为直线的斜率为,
且曲线在点处的切线与直线垂直,
则,可得,解得.
故答案为:.
17.(2023上·北京·高二北京一七一中校考阶段练习)抛物线上的一动点到直线:距离的最小值为
【答案】
【分析】对求导可求与直线平行且与抛物线相切的直线方程,再利用两平行线间的距离公式可得所求的最小距离.
【详解】因为,所以,
令,得,
所以与直线平行且与抛物线相切的切点,
切线方程为,即,
由两平行线间的距离公式可得所求的最小距离.
故答案为:.
18.(2024上·上海闵行·高二闵行中学校联考期末)已知,是的导函数.则当时,函数的值域是 .
【答案】
【分析】根据求导公式及两角和正弦公式化简后,根据自变量范围求正弦函数值域即可.
【详解】因为,所以,
,
当时,,
所以,,
故答案为:
四、解答题
19.(2023下·高二课时练习)求下列函数的导数.
(1);
(2);
(3);
(4);
(5);
(6);
(7);
(8).
【答案】(1)0
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
【分析】根据基本初等函数的导数公式求导即可.
【详解】(1),
.
(2).
(3).
(4),
.
(5),
.
(6).
(7).
(8).
20.(2023上·高二课时练习)求下列函数的导数:
(1);
(2);
(3).
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】根据初等函数的求导公式分别计算即可求解.
【详解】(1);
(2);
(3).
21.(2023·全国·高二课堂例题)求下列函数的导数:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用基本初等函数的导数公式求解;
(2)利用基本初等函数的导数公式求解.
【详解】(1).
(2).
22.(2023上·高二课时练习)设实数且,求证:.
【答案】证明见解析
【分析】利用换底公式可得,再利用导数表公式即可求出结果.
【详解】证明:先用换底公式,有,
再由对数函数的求导公式,
得到,
即,得出证明.
23.(2023·全国·高二随堂练习)求函数在下列各点处的导数,并说明它们的几何意义:
(1);
(2);
(3).
【答案】(1),几何意义见解析
(2),几何意义见解析
(3),几何意义见解析
【分析】根据基本初等函数的导数公式,求得,结合导数的几何意义,即可求解.
【详解】(1)解:由函数,可得,可得,
根据导数的几何意义知,曲线在处的切线的斜率为.
(2)解:由,可得
根据导数的几何意义知,曲线在处的切线的斜率为.
(3)解:由,可得
根据导数的几何意义知,曲线在处的切线的斜率为.
24.(2023·全国·高二随堂练习)求曲线的一条与直线平行的切线的方程.
【答案】
【分析】设出切点,求导,得到方程,求出切点,写出切线方程.
【详解】,令切点为,故,
令,解得,
故切点为,所以切线方程为,
整理得.
故切线方程为.
25.(2023·新疆喀什·校考模拟预测)已知函数.
(1)求该函数在处的切线方程;
(2)求该函数过原点的切线方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)代入得到切点坐标,再求导代入得出斜率,写出切线方程即可;
(2)设切点,切线方程为,根据导数含义得, ,代入切点横坐标得到其纵坐标为1,再代回函数解析式得到切点坐标,最后写出切方程即可.
【详解】(1)当时,,所以此时切点为,
由可得,
所以切线的斜率为,
则利用点斜式方程可得到,即,
(2)显然切线斜率不存在时,不合题意,
故设切线方程为,切点,斜率,
,又因为切点在上,
,当时,,
,切线方程为,即.2.3 导数的计算3种常见考法归类
课程标准 学习目标
1.能根据导数定义求函数y=c,y=x,y=x2,y=x3,y=,y=的导数. 2.能利用给出的基本初等函数的导数公式,求简单函数的导数. 3.会使用导数公式表. 1.了解用定义求函数的导数.(数学运算) 2.掌握基本初等函数的导数公式,并会利用公式求简单函数的导数.(数学运算) 3.能利用基本初等函数的导数公式解决与曲线的切线有关的问题.(数学运算)
知识点01基本初等函数的导数公式
原函数 导函数
1 (常数的导数为0)
2 f(x)=xn(n∈Q*) f′(x)=n·xn-1
(熟记)
3 f(x)=sin x f′(x)=cos x
4 f(x)=cos x f′(x)=-sin x
5 f(x)=ax(a>0,且a≠1) f′(x)=axln a
6 f(x)=ex f′(x)=ex
7 f(x)=logax(a>0,且a≠1) f′(x)=
8 f(x)=ln x f′(x)=
注:①对于根式f(x)=,要先转化为f(x)=,所以f′(x)=.
②区分公式的结构特征,既要从纵的方面(lnx)′与(logax)′和(ex)′与(ax)′区分,又要从横的方面(logax)′与(ax)′区分及(ax)′与(xα)′区分,找出差异记忆公式.
③公式(logax)′记不准时,可以直接用(lnx)′推导:(logax)′=′=(lnx)′=.
【即学即练1】(2024高二课堂练习)求下列函数的导数.
(1);(2);(3)y=x14;(4)y=;(5)y=;(6)y=()x
(7);(8)y=cosx;
【即学即练2】(2023下·高二课时练习)已知,则 .
【即学即练3】(2023上·江苏常州·高二统考期末)函数在区间处的瞬时变化率为 .
题型一:利用导数公式求函数的导数
【方法技巧与总结】
求简单函数的导数有两种基本方法
(1)用导数的定义求导,但运算比较繁杂;
(2)用导数公式求导,可以简化运算过程、降低运算难度.解题时根据所给问题的特征,将题中函数的结构进行调整,再选择合适的求导公式.
例1.【多选】(2024高二课堂练习)下列选项正确的是( )
A.y=ln 2,则y′=
B.y=,则y′|x=3=-
C.y=2x,则y′=2xln 2
D.y=log2x,则y′=
变式1.(2024高二课堂练习)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.
题型二:利用导数公式求函数在某点处的导数
例2.(2024高二课堂练习)已知函数的导数为,则等于( )
A.0 B.1
C.2 D.4
变式1.(2023·全国·高二随堂练习)求函数在处的导数.
变式2.(2024高二课堂练习)已知f(x)=xa,若f′(-1)=-4,则a的值等于( )
A.4 B.-4 C.5 D.-5
变式3.(2023下·广东江门·高二校考期中)若,且,则 .
变式4.【多选】(2024上·云南昭通·高三校考阶段练习)已知函数,且,则的值可以为( )
A.1 B.-1 C.2 D.-2
变式5.(2023上·江苏盐城·高二盐城市第一中学校考期中)已知,,且,则 .
【方法技巧与总结】
1.速度是路程对时间的导数,加速度是速度对时间的导数.
2.求函数在某定点(点在函数曲线上)的导数的方法步骤是:(1)先求函数的导函数;(2)把对应点的横坐标代入导函数求相应的导数值.
题型三:利用导数公式解决与曲线的切线有关的问题
例3.(2024上·云南曲靖·高二曲靖一中校考期末)曲线在点处的切线的方程是( )
A. B. C. D.
变式1.(2024·全国·模拟预测)已知幂函数在上单调递减,则曲线在处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
变式2.(2024高二课堂练习)与直线2x-y-4=0平行且与曲线y=ln x相切的直线方程是________.
变式3.【多选】(2024上·福建福州·高二校联考期末)曲线在点P处的切线与直线垂直,则点P的坐标可以是( )
A. B. C. D.
变式4.(2023上·全国·高二期末)曲线在点处的切线与坐标轴围成的三角形的周长为 .
变式5.(2024高二课堂练习)已知直线与曲线相切,则的最大值为___________.
【方法技巧与总结】
求曲线方程或切线方程时的三点注意
1.切点是曲线与切线的公共点,切点坐标既满足曲线方程也满足切线方程;
2.曲线在切点处的导数就是切线的斜率;
3.必须明确已知点是不是切点,如果不是,应先设出切点.
一、单选题
1.(2024上·浙江舟山·高二统考期末)下列求导结果正确的是( )
A. B.
C. D.
2.(2023下·辽宁·高二东北育才学校校联考期末)已知,则( )
A. B. C. D.0
3.(2023下·四川南充·高二四川省南充高级中学校考阶段练习)若,则( )
A. B. C.1 D.0
4.(2023下·广西桂林·高二统考期末)函数的导函数( )
A. B. C.e D.x
5.(2023上·高二课前预习)下列运算正确的是( )
A. B.
C. D.
6.(2023下·湖北武汉·高二校联考期中)下列函数中,导函数错误的是( )
A.若,则
B.若,则(且)
C.若,则
D.若,则
7.(2023·四川绵阳·四川省绵阳南山中学校考模拟预测)若曲线上恰有三个不同的点到直线的距离为,则实数a的值为( )
A.-3 B. C.1 D.-3或1
8.(2023下·陕西渭南·高二校考期中)已知,,,…,,,则为( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.(2023下·高二课时练习)下列结论正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
10.(2023下·浙江绍兴·高二校考期中)下列结论中,正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
11.(2023下·黑龙江牡丹江·高二校考阶段练习)下列函数中,其图象在某点处的切线与直线平行的是( )
A. B. C. D.
12.(2023下·高二课时练习)已知曲线在点处的切线斜率为,则当时的点坐标为( )
A. B. C. D.
13.(2023下·江西·高二校联考期中)过点且与曲线相切的直线的方程为( )
A. B. C. D.
三、填空题
14.(2023下·高二课时练习)已知函数是曲线的一条切线,则 .
15.(2023·四川雅安·校考模拟预测)若,则在点处的切线与坐标轴所围成的面积为 .
16.(2023上·安徽马鞍山·高三马鞍山二中校考阶段练习)若曲线在点处的切线与直线垂直,则 .
17.(2023上·北京·高二北京一七一中校考阶段练习)抛物线上的一动点到直线:距离的最小值为
18.(2024上·上海闵行·高二闵行中学校联考期末)已知,是的导函数.则当时,函数的值域是 .
四、解答题
19.(2023下·高二课时练习)求下列函数的导数.
(1);
(2);
(3);
(4);
(5);
(6);
(7);
(8).
20.(2023上·高二课时练习)求下列函数的导数:
(1);
(2);
(3).
21.(2023·全国·高二课堂例题)求下列函数的导数:
(1);
(2).
22.(2023上·高二课时练习)设实数且,求证:.
23.(2023·全国·高二随堂练习)求函数在下列各点处的导数,并说明它们的几何意义:
(1);
(2);
(3).
24.(2023·全国·高二随堂练习)求曲线的一条与直线平行的切线的方程.
25.(2023·新疆喀什·校考模拟预测)已知函数.
(1)求该函数在处的切线方程;
(2)求该函数过原点的切线方程.
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