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。
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。
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。
二、知識整合
1.導數(shù)概念的理解.
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。
三、例題分析
例1. 在處可導,則
思路: 在處可導,必連續(xù) ∴
∴
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。
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)
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)
。
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
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
∴
∴
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。
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.
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。
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)。
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)
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,
(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.
3.(天津卷9)函數(shù))為增函數(shù)的區(qū)間是
(A) (B) (C) (D)
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l與x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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