内容正文:
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§3 导数的计算
[素养目标] 1.能根据定义求函数y=c,y=x,y=x2,y=x3,y=,y=的导数. 2.能利用给出的基本初等函数的导数公式求简单函数的导数. 3.培养逻辑推理、数学运算的学科素养.
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合作探究 素养形成
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探究点一 导数的几何意义与函数图象
[基础梳理]
导函数的定义
对于函数f(x)在区间上的每一点x处,满足:
(1)导数f′(x)存在.
导函数
导数
(2)f′(x)是关于x的函数,且f′(x)= ,称f′(x)为f(x)的__________,通常也简称为__________.
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思考:
(1)f′(x0)与f′(x)有什么区别?
提示:f′(x0)是一个确定的数,而f′(x)是一个函数.
f′(x0)是f′(x)当x=x0时的函数值.
(2)导数的取值与函数变化有什么关系?
提示:若f′(x0)=0,表示曲线在x=x0附近比较平坦,几乎没有升降.
若f′(x0)>0,表示在x=x0附近曲线上升,|f′(x0)|越大,曲线越陡.
若f′(x0)<0,表示在x=x0附近曲线下降,|f′(x0)|越大,曲线越陡.
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[互动探究]
[典例1] 若函数y=f(x)的导函数在区间[a,b]上是增函数,则函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象可能是下图中的( )
解析:选A.由导数的几何意义知导函数递增说明函数切线斜率随x增大而变大,因此应选A.
A
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[典例2] 已知函数y=f(x),y=g(x)的导函数的图象如图,那么y=f(x),y=g(x)的图象可能是( )
D
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解析:选D.从导函数的图象可知两个函数在x0处切线斜率相同,可以排除B、C.再者导函数的函数值反映的是原函数切线的斜率大小,可明显看出y=f(x)的导函数的值在减小,所以原函数切线的斜率慢慢变小,排除A.
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导数与函数图象升降的关系
若函数y=f(x)在x=x0处的导数存在且f′(x0)>0(即切线的斜率大于零),则函数y=f(x)在x=x0附近的图象是上升的;若f′(x0)<0(即切线的斜率小于零),则函数y=f(x)在x=x0附近的图象是下降的.导数绝对值的大小反映了曲线上升和下降的快慢.
方法·技巧
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[变式训练]
1.已知y=f(x)的图象如图所示,则f′(xA)与f′(xB)的大小关系是( )
A.f′(xA)>f′(xB)
B.f′(xA)=f′(xB)
C.f′(xA)<f′(xB)
D.f′(xA)与f′(xB)大小不能确定
解析:选A.由y=f(x)的图象可知,kA>kB,根据导数的几何意义有:f′(xA)>f′(xB).
A
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2.如图,点A(2,1),B(3,0),E(x,0)(x≥0),过点E作OB的垂线l.记△AOB在直线l左侧部分的面积为S,则函数S=f(x)的图象为下图中的( )
D
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解析:选D.函数的定义域为[0,+∞),当x∈[0,2]时,在单位长度变化量Δx内面积变化是ΔS越来越大,即斜率f′(x)在[0,2]内越来越大,因此,函数S=f(x)的图象是上升的,且图象是下凸的;
当x∈(2,3)时,在单位长度变化量Δx内面积变化量ΔS越来越小,即斜率f′(x)在(2,3)内越来越小,因此,函数S=f(x)的图象是上升的,且图象是上凸的;
当x∈[3,+∞)时,在单位长度变化量Δx内面积变化量ΔS为0,即斜率f′(x)在[3,+∞)内为常数0,此时,函数图象为平行于x轴的射线.
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探究点二 利用导数公式求导数
[基础梳理]
导数公式表
函数
导数
y=c(c是常数)
y′=0
y=xα(α是实数)
y′=αxα-1
y=ax(a>0,a≠1)
y′=axln a特别地(ex)′=ex
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函数
导数
y=loga x(a>0,a≠1)
y′=特别地(ln x)′=
y=sin x
y′=cos x
y=cos x
y′=-sin x
y=tan x
y′=
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思考:
(1)若函数f(x)=22,那么f′(x)=2×2=4成立吗?
提示:不成立.因为f(x)=22=4是常函数,所以f′(x)=0.
(2)若函数f(x)=,那么f′(x)=成立吗?
提示:不成立.f′(x)= .
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