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- 2021-06-23 发布
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专题06函数与导数
一、导数的运算及导数的几何意义
(一)导数的运算
1.基本初等函数的导数公式
基本初等函数
导函数
f(x)=c(c为常数)
f′(x)=0
f(x)=xα(α∈Q*)
f′(x)=αxα-1
f(x)=sin x
f′(x)=cos x
f(x)=cos x
f′(x)=-sin x
f(x)=ex
f′(x)=ex
f(x)=ax(a>0,a≠1)
f′(x)=axln a
f(x)=ln x
f′(x)=
f(x)=logax(a>0,a≠1)
f′(x)=
2.导数的运算法则
若f′(x),g′(x)存在,则有
(1)[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x);
(2)[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x);
(3)(g(x)≠0).
3.复合函数的导数
复合函数y=f(g(x))的导数和函数y=f(u),u=g(x)的导数间的关系为yx′=yu′·ux′,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.
(二)导数的几何意义
1.导数的几何意义
函数y=f(x)在点x0处的导数的几何意义,就是曲线y=f(x)在点P(x0,f (x0))处的切线的斜率k,即k=f′(x0).
2.求曲线在某点处的切线的方法
若求过点P(x0,y0)的切线方程,可设切点为(x1,y1),由求解即可.
二、用导数研究函数的单调性、极值及最值
(一)函数的单调性
1.在某个区间(a,b)内,如果f′(x)>0,那么函数y=f(x)在这个区间内单调递增;如果f′(x)<0,那么函数y=f(x)在这个区间内单调递减.
2.在某区间内f′(x)>0(f′(x)<0)是函数f(x)在此区间上为增(减)函数的充分不必要条件.
3.可导函数f(x)在(a,b)上是增(减)函数的充要条件是对∀x∈(a,b),都有f′(x)≥0(f′(x)≤0)且f′(x)在(a,b)上的任何子区间内都不恒为零.
(二) 函数的极值
(1)一般地,求函数y=f(x)的极值的方法
解方程f′(x)=0,当f′(x0)=0时:
①如果在x0附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,那么f(x0)是极大值;
②如果在x0附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,那么f(x0)是极小值.
(2)求可导函数极值的步骤:
①求f′(x);
②求方程f′(x)=0的根;
③考察f′(x)在方程f′(x)=0的根附近的左右两侧导数值的符号.如果左正右负,那么f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f(x)在这个根处取得极小值.
(三)函数的最值
(1)在闭区间[a,b]上连续的函数f(x)在[a,b]上必有最大值与最小值.
(2)若函数f(x)在[a,b]上单调递增,则f(a)为函数的最小值,f(b)为函数的最大值;若函数f(x)在[a,b]上单调递减,则f(a)为函数的最大值,f(b)为函数的最小值.
(3)设函数f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,求f(x)在[a,b]上的最大值和最小值的步骤如下:
①求函数y=f(x)在(a,b)内的极值;
②将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.
(四) 知识拓展
1.根据函数单调性求参数的一般思路
(1)利用集合间的包含关系处理:y=f(x)在(a,b)上单调,则区间(a,b)是相应单调区间的子集.
(2)f(x)为增函数的充要条件是对任意的x∈(a,b)都有f′(x)≥0且在(a,b)内的任一非空子区间上f′(x)不恒为零,应注意此时式子中的等号不能省略,否则漏解.
(3)函数在某个区间存在单调区间可转化为不等式有解问题.
求一个函数在闭区间上的最值和在无穷区间(或开区间)上的最值时,方法是不同的.求函数在无穷区间(或开区间)上的最值,不仅要研究其极值情况,还要研究其单调性,并通过单调性和极值情况,画出函数的大致图象,然后借助图象观察得到函数的最值.
2.利用导数解不等式的思路
(1)已知一个含f′(x)的不等式,可得到和f(x)有关的函数的单调性,然后可利用函数单调性解不等式.
(2)利用导数证明不等式的方法
证明f(x)A恒成立,则f(x)min>A;
(2)∀x∈D,均有f(x)﹤A恒成立,则 f(x)maxg(x)恒成立,则F(x)= f(x)- g(x) >0,∴ F(x)min>0;
(4)∀x∈D,均有f(x)﹤g(x)恒成立,则F(x)= f(x)- g(x) <0,∴ F(x) max<0;
(5)∀x1∈D, ∀x2∈E,均有f(x1) >g(x2)恒成立,则f(x)min> g(x)max;
(6)∀x1∈D, ∀x2∈E,均有f(x1) A成立,则f(x) max>A;
(2)∃x0∈D,使得f(x0)﹤A成立,则 f(x) ming(x0)成立,设F(x)= f(x)- g(x),则F(x) max>0;
(4)∃x0∈D,使得f(x0) g(x2)成立,则f(x) max> g(x) min;
(6)∃x1∈D,∃x2∈E,使得f(x1) g(x2)成立,则f(x)min> g(x)min;
(2)x1∈D,∃x2∈E, 使得f(x1)