第17講   導數(shù)應用的題型與方法

一、專題綜述

1.導數(shù)的常規(guī)問題:

(1)刻畫函數(shù)(比初等方法精確細微);(2)同幾何中切線聯(lián)系(導數(shù)方法可用于研究平面曲線的切線);(3)應用問題(初等方法往往技巧性要求較高,而導數(shù)方法顯得簡便)等關(guān)于次多項式的導數(shù)問題屬于較難類型。

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2.關(guān)于函數(shù)特征,最值問題較多,所以有必要專項討論,導數(shù)法求最值要比初等方法快捷簡便。

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3.導數(shù)與解析幾何或函數(shù)圖象的混合問題是一種重要類型,也是高考中考察綜合能力的一個方向,應引起注意。

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二、知識整合

1.導數(shù)概念的理解.

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2.利用導數(shù)判別可導函數(shù)的極值的方法及求一些實際問題的最大值與最小值.

復合函數(shù)的求導法則是微積分中的重點與難點內(nèi)容。課本中先通過實例,引出復合函數(shù)的求導法則,接下來對法則進行了證明。

3要能正確求導,必須做到以下兩點:

(1)熟練掌握各基本初等函數(shù)的求導公式以及和、差、積、商的求導法則,復合函數(shù)的求導法則。

(2)對于一個復合函數(shù),一定要理清中間的復合關(guān)系,弄清各分解函數(shù)中應對哪個變量求導。

4求復合函數(shù)的導數(shù),一般按以下三個步驟進行:

(1)適當選定中間變量,正確分解復合關(guān)系;(2)分步求導(弄清每一步求導是哪個變量對哪個變量求導);(3)把中間變量代回原自變量(一般是x)的函數(shù)。

也就是說,首先,選定中間變量,分解復合關(guān)系,說明函數(shù)關(guān)系y=f(μ),μ=f(x);然后將已知函數(shù)對中間變量求導,中間變量對自變量求導;最后求,并將中間變量代回為自變量的函數(shù)。整個過程可簡記為分解――求導――回代。熟練以后,可以省略中間過程。若遇多重復合,可以相應地多次用中間變量。

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三、例題分析

例1.   在處可導,則            

思路:   在處可導,必連續(xù)          ∴

        ∴    

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例2.已知f(x)在x=a處可導,且f′(a)=b,求下列極限:

  (1);  (2)

  分析:在導數(shù)定義中,增量△x的形式是多種多樣,但不論△x選擇哪種形式,△y也必須選擇相對應的形式。利用函數(shù)f(x)在處可導的條件,可以將已給定的極限式恒等變形轉(zhuǎn)化為導數(shù)定義的結(jié)構(gòu)形式。

  解:(1)

  

 。2)

  

說明:只有深刻理解概念的本質(zhì),才能靈活應用概念解題。解決這類問題的關(guān)鍵是等價變形,使極限式轉(zhuǎn)化為導數(shù)定義的結(jié)構(gòu)形式。

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例3.觀察,,,是否可判斷,可導的奇函數(shù)的導函數(shù)是偶函數(shù),可導的偶函數(shù)的導函數(shù)是奇函數(shù)。

解:若為偶函數(shù)        令

   

               

∴ 可導的偶函數(shù)的導函數(shù)是奇函數(shù)

    另證:

∴ 可導的偶函數(shù)的導函數(shù)是奇函數(shù)

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例4.(1)求曲線在點(1,1)處的切線方程;

 。2)運動曲線方程為,求t=3時的速度。

  分析:根據(jù)導數(shù)的幾何意義及導數(shù)的物理意義可知,函數(shù)y=f(x)在處的導數(shù)就是曲線y=f(x)在點處的切線的斜率。瞬時速度是位移函數(shù)S(t)對時間的導數(shù)。

  解:(1),

  ,即曲線在點(1,1)處的切線斜率k=0

  因此曲線在(1,1)處的切線方程為y=1

  (2)

  。

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例5. 求下列函數(shù)單調(diào)區(qū)間

(1)      (2)

(3)                (4)

解:(1)  時

   ∴ , 

(2)   ∴ ,

(3) 

∴      

∴ ,   ,

(4)  定義域為

           

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例6.求證下列不等式

(1) 

(2) 

(3) 

證:(1)  

∴ 為上    ∴    恒成立

∴     

∴ 在上  ∴  恒成立

(2)原式   令     

∴    ∴     

       ∴

(3)令  

     ∴

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例7.利用導數(shù)求和:

  (1);

 。2)。

  分析:這兩個問題可分別通過錯位相減法及利用二項式定理來解決。轉(zhuǎn)換思維角度,由求導公式,可聯(lián)想到它們是另外一個和式的導數(shù),利用導數(shù)運算可使問題的解決更加簡捷。

  解:(1)當x=1時,

 ;

  當x≠1時,

  ∵,

  兩邊都是關(guān)于x的函數(shù),求導得

  

  即

 。2)∵,

  兩邊都是關(guān)于x的函數(shù),求導得。

  令x=1得

  ,

  即。

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例8.設,求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.

分析:本小題主要考查導數(shù)的概念和計算,應用導數(shù)研究函數(shù)性質(zhì)的方法及推理和運算能力.

解:.

當時   .

(i)當時,對所有,有.

即,此時在內(nèi)單調(diào)遞增.

(ii)當時,對,有,

即,此時在(0,1)內(nèi)單調(diào)遞增,又知函數(shù)在x=1處連續(xù),因此,

函數(shù)在(0,+)內(nèi)單調(diào)遞增

(iii)當時,令,即.

解得.

因此,函數(shù)在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,在區(qū)間

內(nèi)也單調(diào)遞增.

令,解得.

因此,函數(shù)在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減.

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 例9.已知拋物線與直線y=x+2相交于A、B兩點,過A、B兩點的切線分別為和。

 。1)求A、B兩點的坐標; (2)求直線與的夾角。

  分析:理解導數(shù)的幾何意義是解決本例的關(guān)鍵。

  解  (1)由方程組

      解得 A(-2,0),B(3,5)

 。2)由y′=2x,則,。設兩直線的夾角為θ,根據(jù)兩直線的夾角公式,

         所以

  說明:本例中直線與拋物線的交點處的切線,就是該點處拋物線的切線。注意兩條直線的夾角公式有絕對值符號。

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例10.(2001年天津卷)設,是上的偶函數(shù)。

(I)求的值;  (II)證明在上是增函數(shù)。

解:(I)依題意,對一切有,即,

∴對一切成立,

由此得到,,    又∵,∴。

(II)證明:由,得,

當時,有,此時。∴在上是增函數(shù)。

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四、04年高考導數(shù)應用題型集錦

1.(全國卷10)函數(shù)y=xcosx-sinx在下面哪個區(qū)間內(nèi)是增函數(shù)(   )

    A ()        B (π,2π)        C ()        D (2π,3π)

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2.(全國卷22)(本小題滿分14分)已知函數(shù)f(x)=ln(1+x)-x,g(x)=xlnx,

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(i)求函數(shù)f(x)的最大值;(ii)設0<a<b,證明0<g(a)+g(b)-2g()<(b-a)ln2.

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3.(天津卷9)函數(shù))為增函數(shù)的區(qū)間是

   (A)    (B)    (C)    (D)

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4.(天津卷20)(本小題滿分12分) 已知函數(shù)在處取得極值。

(I)討論和是函數(shù)的極大值還是極小值;

(II)過點作曲線的切線,求此切線方程。

(江蘇卷10)函數(shù)在閉區(qū)間[-3,0]上的最大值、最小值分別是  (   )

(A)1,-1        (B)1,-17       (C)3,-17       (D)9,-19

(浙江卷11)設f '(x)是函數(shù)f(x)的導函數(shù),y=f '(x)的圖象

如右圖所示,則y=f(x)的圖象最有可能的是

 

 

 

 

 

 

 

(A)               (B)               (C)                (D)

(浙江卷20)設曲線y=e-x(x≥0)在點M(t,e-t}處的切線lx軸、y軸圍成的三角形面積為S(t).
(1)求切線l的方程;(2)求S(t)的最大值。

 

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