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- 2021-06-11 发布
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3.2.2 基本初等函数的导数公式及导数的运算法则(二)
学习目标:1.理解函数的和、差、积、商的求导法则.2.能够综合运用导数公式和导数运算法则求函数的导数.(重点、难点)
[自 主 预 习·探 新 知]
导数的运算法则
(1)设两个函数f(x),g(x)可导,则
和的导数
[f(x)+g(x)]′=f′(x)+g′(x)
差的导数
[f(x)-g(x)]′=f′(x)-g′(x)
积的导数
[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x)
商的导数
′=(g(x)≠0)
(2)常数与函数的积的导数
[cf(x)]′=cf′(x)(c为常数)
思考:根据商的导数的运算法,试求函数y=的导数.
[提示] y′=′==-.
[基础自测]
1.思考辨析
(1)若f(x)=a2+2ax+x2,则f′(a)=2a+2x. ( )
(2)′=-(f(x)≠0). ( )
(3)运用法则求导时,不用考虑f′(x),g′(x)是否存在. ( )
[答案] (1)× (2)√ (3)×
2.函数y=x·ln x的导数是( )
A.x B. C.ln x+1 D.ln x+x
C [y′=(x)′×ln x+x×(ln x)′=ln x+1.]
3.函数y=x4+sin x的导数为( )
A.y′=4x3 B.y′=cos x
C.y′=4x3+sin x D.y′=4x3+cos x
D [y′=(x4)′+(sin x)′=4x3+cos x.]
4.函数y=的导数为__________.
【导学号:97792139】
6
y′=- [y′==-]
[合 作 探 究·攻 重 难]
利用导数的运算法则求导数
求下列函数的导数:
(1)y=+sin cos ;
(2)y=x+2;
(3)y=cos xln x;
(4)y=.
[解] (1)y′=′
=(x-2)′+′
=-2x-3+cos x
=-+cos x.
(2)y′=′
=(x3)′-′-(6x)′+(2)′
=3x2-3x-6.
(3)y′=(cos xln x)′
=(cos x)′ln x+cos x(ln x)′
=-sin xln x+.
(4)y′=′=
==.
[规律方法] 利用导数运算法则的策略
(1)分析待求导式符合哪种求导法则,每一部分式子是由哪种基本初等函数组合成的,确定求导法则,基本公式.
6
(2)如果求导式比较复杂,则需要对式子先变形再求导,常用的变形有乘积式展开变为和式求导,商式变乘积式求导,三角函数恒等变换后求导等.
(3)利用导数运算法则求导的原则是尽可能化为和、差,能利用和差的求导法则求导的,尽量少用积、商的求导法则求导.
[跟踪训练]
1.(1)已知函数f(x)的导函数为f′(x),且满足f(x)=2xf′(1)+ln x,则f′(1)=( )
A.-e B.-1
C.1 D.e
B [f′(x)=2f′(1)+,则f′(1)=2f′(1)+1,所以f′(1)=-1.]
(2)求下列函数的导数.
①y=x3·ex.②y=.
【导学号:97792140】
[解] ①y′=(x3·ex)=(x3)′·ex+x3·(ex)′
=3x2·ex+x3·ex=ex(x3+3x2).
②y′=′
=
==-.
导数运算法则的应用
(1)设曲线y=在点(3,2)处的切线与直线ax+y+1=0垂直,则a等于( )
A.2 B. C.- D.-2
(2)若曲线y=xln x上点P处的切线平行于直线2x-y+1=0,则点P的坐标为__________.
[思路探究] (1)切线与直线ax+y+1=0垂直⇒切线的斜率为.(2)切线与直线2x-y+1=0平行⇒切线的斜率为2.
[解析] (1)y′=′==,
6
则y′|x=3=-,又切线与直线ax+y+1=0垂直,
故=-,所以a=-2,故选D.
(2)设P(x0,y0),由y′=(xln x)′=ln x+1,得
y′|x=x0=ln x0+1,由题意知ln x0+1=2
解得x0=e,y0=e,故P(e,e)
[答案] (1)D (2)(e,e)
[规律方法] 关于求导法则的综合应用
(1)此类问题往往涉及切点、切点处的导数、切线方程三个主要元素.其他的条件可以进行转化,从而转化为这三个要素间的关系.
(2)准确利用求导法则求出导函数是解决此类问题的第一步,也是解题的关键,务必做到准确.
易错警示:分清已知点是否在曲线上,若不在曲线上则要设出切点.
[跟踪训练]
2.设f(x)=x3+ax2+bx+1的导数f′(x)满足f′(1)=2a,f′(2)=-b,其中常数a,b∈R,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程.
[解] 因为f(x)=x3+ax2+bx+1,
所以f′(x)=3x2+2ax+b.
令x=1,得f′(1)=3+2a+b,
又因为f′(1)=2a,所以3+2a+b=2a,解得b=-3.
令x=2,得f′(2)=12+4a+b.
又因为f′(2)=-b,
所以12+4a+b=-b,解得a=-.
所以f(x)=x3-x2-3x+1,f(1)=-.
又因为f′(1)=2a=-3,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为
y-=-3(x-1),即6x+2y-1=0.
利用导数求曲线上的点到某直线的距离最值问题
[探究问题]
若曲线C上存在一点P到直线l的距离最短,则曲线C在点P处的切线和直线l有怎样的关系?
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提示:平行
设点P是曲线y=ex+1上任意一点,求点P到直线y=x-1的最小距离.
[思路探究] 与直线y=x-1平行且与曲线y=ex+1相切的切线上的切点即为所求.
[解] 设与直线y=x-1平行的直线与曲线y=ex+1相切于点P(x0,y0),
由y′=ex得y′|x=x0=ex0,由题意知ex0=1,
解得x0=0,代入y=ex+1得y=2,所以P(0,2),
故点P到直线y=x-1的最小距离为
d==.
[规律方法] 利用导数解决曲线上的点到某
直线的距离最值问题的解题策略
利用导数可解决与距离、面积相关的最值问题,解题时可先利用图象分析取最值时的位置情况,再利用导数的几何意义准确计算.
[跟踪训练]
3.求抛物线y=x2上的点到直线x-y-2=0的最短距离.
【导学号:97792141】
[解] 依题意知抛物线y=x2与直线x-y-2=0平行的切线的切点到直线x-y-2=0的距离最短,设切点坐标为(x0,x).
∵y′=(x2)′=2x,∴2x0=1,∴x0=,
∴切点坐标为,∴所求的最短距离为
d==.
[当 堂 达 标·固 双 基]
1.下列运算中正确的是( )
A.(ln x-3sin x)′=(ln x)′-3′·(sin x)′
B.(ax2+bx+c)′=a(x2)′+bx′
C.′=
D.(cos x·sin x)′=(sin x)′cos x+(cos x)′cos x
B [根据导数的运算法则知B正确.]
2.已知f(x)=x3+3x+ln 3,则f′(x)为( )
A.3x2+3x B.3x2+3xln 3+
6
C.3x2+3xln 3 D.x3+3xln 3
C [f′(x)=(x3)′+(3x)′+(ln 3)′=3x2+3xln 3,故选C.]
3.函数f(x)=xex的导函数f′(x)=__________.
(1+x)ex [f′(x)=(xex)′=ex+xex=(1+x)ex.]
4.直线y=x+b是曲线y=ln x(x>0)的一条切线,则实数b=________.
ln 2-1 [设切点为(x0,y0),
∵y′=,∴=,
∴x0=2,∴y0=ln 2,ln 2=×2+b,∴b=ln 2-1.]
5.设f(x)=ax2-bsin x,且f′(0)=1,f′=,求a,b的值.
【导学号:97792142】
[解] f′(x)=2ax-bcos x,则
即解得
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