内容正文:
第4讲 导数的简单应用
★[高考定位] 高考对导数几何意义的考查,多在选择题、填空题中出现,难度较小,有时出现在解答题的第一问.高考重点考查导数的应用,即利用导数研究函数的单调性、极值、最值问题,多在选择题、填空题的后几题中出现,难度中等,有时出现在解答题中.
考点一 导数的运算及几何意义
[知识整合]
1.导数的几何意义
函数f(x)在x0处的导数是曲线f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率,曲线f(x)在点P处的切线的斜率k=f′(x0),相应的切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0).
2.四个易误导数公式
(1)(sin x)′=cos x;
(2)(cos x)′=-sin x;
(3)(ax)′=axln a(a>0,且a≠1);
(4)(logax)′=(a>0,且a≠1,x>0).
[例1] (1)(2021·河南高考适应性考试)已知函数f(x)=x(x+2)-mln x的图象在点处的切线与直线x+2y=0垂直,则m的值为( )
A. B. C. D.
[解析] C [求导,可求得在函数在点处切线的斜率k=f′=3-2m,再利用该切线与直线x+2y=0垂直,即可求得m的值.
∵f(x)=x(x+2)-mln x(x>0),∴f′(x)=2x-+2(x>0)
∴f′=3-2m
∵函数f(x)=x(x+2)-mln x的图象在点处的切线与直线x+2y=0垂直,
∴切线的斜率k=f′=3-2m=2,解得:m=
故选:C.]
[点睛] 本题考查了利用导数的几何意义求曲线在某点处的切线方程,求切线常见考法:
(1)已知切点A(x0,f(x0))求斜率k,即求该点处的导数值:k=f′(x0).
(2)已知斜率k,求切点A(x1,f(x1)),即解方程f′(x1)=k.
(2)(理科)(2021·衡阳一模)定义在R上的函数f(x)满足f(x)+f(2-x)=1,f(x)的导函数f′(x),则f′(-2019)-f′(2021)=___________.
[解析] 对f(x)+f(2-x)=1两边同时求导得f′(x)-f′(2-x)=0,进而得答案.
因为f(x)+f(2-x)=1,
两边同时求导可得:f′(x)-f′(2-x)=0,
故f′(-2019)-f′(2021)=0.
[答案] 0
[点睛] 本题考查复合函数导数问题,解题的关键在于根据已知对函数求导,考查运算求解能力,是中档题.
(文科)(2021·攀枝花一模)已知函数f(x)=x3-f′(1)x2+2,则f(2)=( )
A.-2 B. C.6 D.14
[解析] C [求导,代入x=1,求得f′(1),然后将x=2代入原函数求得函数值.
f′(x)=3x2-2f′(1)x,则f′(1)=3-2f′(1)⇒f′(1)=1,
则f(x)=x3-x2+2,f(2)=23-22+2=6,故选:C.]
函数y=f(x)的切线方程的三种类型及求解方法
(1)已知切点P(x0,y0),求切线方程:求出切线的斜率f′(x0),由点斜式写出方程;
(2)已知切线的斜率k,求切线方程:
设切点P(x0,y0),通过方程k=f′(x0)解得x0,再由点斜式写出方程;
(3)已知切线上一点(非切点),求切线方程:
设切点P(x0,y0),利用导数求得切线斜率f′(x0),再由斜率公式求得切线斜率,列方程(组)解得x0,再由点斜式或两点式写出方程.
[跟踪训练]
1.(2021·开封一模)已知函数f(x)=sin α+cos α,α∈[0,2π),若f′(α)=1,则α=( )
A.0或 B.或π
C. D.
解析:D [求出函数导数,可得sin α=-1,再结合α的取值范围即可得出.
∵f(x)=sin α+cos x,∴f′(x)=-sin x,
∴f′(α)=-sin α=1,即sin α=-1,
∵α∈[0,2π),∴α=.故选:D.]
2.(2021·全国甲卷)曲线y=在点(-1,-3)处的切线方程为________.
解析:先求导,利用导数的几何意义可求出切线的斜率,再由点斜式即可求得切线方程.
因为曲线y=,点(-1,-3)在曲线上,
所以y′==,
所以y′|x=-1=5,
则曲线y=在点(-1,-3)处的切线方程为:y-(-3)=5[x-(-1)],即5x-y+2=0.
答案:5x-y+2=0
[点睛] 本题主要考查导数的几何意义,考查运算求解能力,属于基础题.
考点二 导数与函数的单调性
[知识整合]
导数与函数单调性的关系
(1)f′(x)>0是f(x)为增函数的充分不必要条件,如函数f(x)=x3在(-∞,+∞)上单调递增,且f′(x)≥0.
(2)f′(x)≥0是f(x)为增函