内容正文:
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第三章
一元函数的导数及其应用
易错点1识别函数的图象与平均变化率的关
山路线图.同样是登山,但是从A处到B处会感觉比
系致误
较轻松,而从B处到C处会感觉比较吃力.想想看,
【例1】A,B两机关单位开展节能活动,活动开始后
为什么?你能用数学语言来量化BC段曲线的陡峭
两机关的用电量W,(),W,(t)与时间t(天)的关系
程度吗?
如图所示,则一定有
y/m
W,(】
W()
0
50
70
100zm
A两机关单位节能效果一样好
[解]山路从A到B高度的平均变化率为h想=
B.A机关单位比B机关单位节能效果好
)8二8-号山路从B到C商度的平均变化率为A
C.A机关单位的用电量在[0,。]上的平均变化率
15-10-1
比B机关单位的用电量在[0,t]上的平均变化
一70-50有hx>hw山路从B到C比从A
率大
到B要陡峭的多。
D.A机关单位与B机关单位自节能以来用电量总
易错点2混淆“在某点处的切线”与“过某点
是一样大
的切线”
[错解]选C.因为在(0,t)上,W(t)的图象比
【例2】若经过点P(2,8)作曲线y一x的切线,则切
W2(t)的图象陡峭,所以在(0,。)上用电量的平均
线方程为
变化率,A机关单位比B机关单位大
A.12x-y-16=0
[错因分析]识图时,一定要结合题意弄清图形所
B.3x-y+2=0
反映的量之间的关系,特别是单调性,增长(诚少)
C.12x-y+16=0或3x-y-2=0
的快慢等要弄清:
D.12x-y-16=0或3x-y+2=0
[正解]由题可知,A机关单位所对应的图象比较
[错解]设f(x)=x3,由定义得∫(2)=12,
陡峭,B机关单位所对应的图象比较平缓,且用电
.所求切线方程为y-8=12(x-2),即12x一y
量在[0,]上的平均变化率都小于0,故一定有A
16=0.
机关单位比B机关单位节能效果好,故选B
[错因分析]曲线过点P的切线与在点P处的切
[答案]B
线不同.求曲线过点P的切线时,应注意检验点P
易错点击
是否在曲线上,若点P在曲线上,应分P为切点和
平均变化率的概念是:函数y=f(x)从x1到x:的平均变
P不是切点讨论,
化率为)二f,若△x=-,△y=f()
[正解]①易知P点在曲线y=x上,当P点为
八红),则平均变化率可表示为是,可见其几何意义可以
切点时,由上面解法知切线方程为12x一y一16
=0.
看作是过曲线上两点割线的斜率,所以平均变化率大,则
②当P点不是切点时,设切点为A(x。,y),由定义
割线的斜率就大
可求得切线的斜率为k=3x
风固练习
巍巍泰山为我国的五岳之首,有“天下第一山”之
A在简线上%一小二
美誉,登泰山在当地有“繁十八,慢十八,不紧不慢又
3x+4=0,∴.(x。+1)(x。-2)2=0,解得x。=-1
十八”的俗语来形容爬十八盘的感受,下面是一段登
或x,=2(舍去),·yo=一1,k=3,此时切线方程为
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y+1=3(x+1),即3x-y+2=0.
+1,y,=2w·2x=2(x2+1)·2x=4x(x2+1).遇
故经过点P的曲线的切线有两条,方程为12x一
到这种类型的函数求导,可先整理再求导,或用复
y-16=0或3x-y+2=0.
合函数求导公式求导
[答案]D
[正解]解法一:(1)y=(x2+1)2=x+2x2+1,
易错点击…
y=4x+4x.
在求曲线y=f(x)的切线方程时,要注意区分是求某点处
(2)y=o号-=1+s,∴y=-7im
2
的切线方程,还是求过某点的切线方程,若已知曲线过点
P(红),求曲线过点P的切线,则需分点P(工。y)是切
解法二:(1)y=2(x+1)·(x2+1)'=4x(x2+1).
点和不是切点两种情况求解:
(2)y=2cos受·(os2)/=2cos乏·(-sin):
(1)当点P(x,y)是切点时,切线方程为y一为=广(x)
(x-x。):
(侵)/-inx
(2)当点P(五,y。)不是切点时,可分以下几步完成:
易错点击
第一步:设出切点坐标P(x1,f八x):
1.求复合函数的导数的关键环节:
第二步:写出过P(x1,f(x)的切线方程为y一f(1)=
①中间变量的选择应是基本函数结构;
f(x)(x-工):
②正确分析出复合过程:
第三步:将点P的坐标(工。)代人切线方程求出x1:
③一般是从最外层开始,由外及里,一层层地求导:
第四步:将工的值代人方程y一f(x)=f(无)(x一),
④善于把一部分表达式作为一个整体:
可得过点P(x为)的切线方程,
⑤最后结果要把中间变量换成自变量的函数,
2.求复合函数的导数的方法步骤:
见固练习
①分解复合函数为基本初等函数,适当选择中间变量:
已知过点A(a,O)作曲线y=xe'的切线有且仅
②求每一层基本初等函数的导数
有两条,则实数a的取值可能为
③每尽函数求导后,需把中间变量转化为自变量的函数。
A.-2
B.-3C.-4
D.-5
见固练习
[解析]设切点为(x,xeo),由y=xe,求导得y
下列求导运算错误的是
=(x+1)e,
A.(tan x)'=-tan x
则切线方程为:y=(x,十1)e(x一x。)十xe中,而切
线过点(a,0),
B.(logaz)'zIn 2
于是0=(x,+1)ea-xe,又e>0,则x号-axg
C.(2e+a)'=(4x+2)e'+
-a=0,
依题意,方程x号一ax。一a=0有且仅有两个不等实
(=2
E
根,则△-a2+4a>0,
[解折]A项,(an=(/-
解得a>0或a<一4,所以a=一5符合题意。
cosz·cosx十sinx·sinx=1
[答案]D
cos'x
e0sz故A错误;
易错点3区分复合函数的构成致误
B项,(logx)'
xn2,故B正确:
【例3】求下列函数的导数:
C项,(2e+)/=2e+(2x+1)=(4x十2)e2+,故C
(y=(+1,2)y=cos云
正确;
[错解](1)y=2(x+1).(2)y=-2sin受
D项(
[错因分析]这是复合函数的导数,若y=f(u),u
正确。
=h(x),则y.=y.·u,如(1)中,y=w2,u=x2
[答案]A
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易错点4忽略函数的定义域致错
f)-g+是--5+2》
【例4】设函数f(x)=ax-g-2lnx
令了(x)>0,得x>2或x<,
(1)若f(2)=0,求函数f(x)的单调区间:
(2)若f(x)在定义域上是增函数,求实数a的取值
令f)<0,得号<x<2,
范围
∴函数f(x)的单调递增区间为(0,2),(2,十∞),
[错解](1)rf(x)=a+g-2
T'
单调递减区间为(位2)片
“f(2)=a+号-1=0,a=青
4
(2)若∫(x)在定义域上是增函数,则f(x)≥0对
f)=+是是22-5+2.
x>0恒成立.
x
令f()>0,得>2或x<7,
fa)=a+是-是-t2+o,
∴需x>0时ax2-2x十a>0恒成立,即a≥2z
x2+1
令f(x)<0,得<x<2,
对x>0恒成立.
∴函数f(x)的单调递增区间为(-©,2)U(2。
2x
x2+1
=2≤1,当且仅当x=1时,等号
x
十∞),单调递减区间为(合,2)
成立,
(2),f(x)在定义域上为增函数,
.a≥1,即实数a的取值范围是[1,十c∞).
.f(x)≥0恒成立.
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用导数求函数f(x)的单调区间的步骤:
f=a+是-是=te。
x
①确定函数y=f(x)的定义域:
∴ax2-2x十a≥0恒成立.
②求导数y=广(x):
a>0,
③解不等式了(x)>0,解集在定义域内的部分为单调递
增区间:
4=4-4a'≤0,
④解不等式了(x)<0,解集在定义域内的部分为单调递
∴.a≥1,即实数a的取值范围是[1,十oo).
减区间.
[错因分析]错解有多处错误:一是忽视了定义域
现固练习
的限制作用,研究函数一定要注意函数的定义域:
二是将单调区间取并集,函数的单调区间不要随意
1.函数y=山工的单调递增区间是
()
取并集:三是对不等式恒成立处理不当,对于自变
A(-∞,)
B.(e,十o∞)
量取值有限制条件的恒成立问题要和自变量在R
上取值的恒成立问题加以区分。
c.(o.)
D.(0,e)
[正解](1)由已知得x>0,故函数f(x)的定义
[解析]由题意,函数y-山严的定义域为(0,十∞),
域为(0,十∞).
x
f)=a+吕是
则y'=1-lnz
t,
当x∈(0,c)时y>0;当x∈(e,+o∞)时y<0,
f(2)=a+号-1=0,
显然y=血严的单调递增区间为(0,©.
4
.a=5
[答案]D
10
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2.若函数了)--9nx在区间[a-1a
侧的符号相同,所以a=一3,b=3不合题意,舍去.
综上可知,a=4,b=-11,所以a十b=-7.
上单调递减,则实数a的取值范围是
[答案]-7
A.1<a≤3
B.a≥4
易错点击
C.-2≤a≤3
D.1<a≤4
(1)函数极值的判断:先确定导数为0的点,再判断导数为
[解析]
函数)=安-9nx(>0.
0的点的左、右两侧的导数符号
(2)对于给出函数极大(小)值的条件,一定既要考虑
则f(x)=x
9-x2-9
x
f(x)=0,又要考虑在x=x。两侧的导数值符号不
因为f(x)在区间[a一l,a]上单调递减,
同,否则容易产生增根
则f(x)≤0在区间[a-1,a]上恒成立,
见固练习
即x2-9≤0,解得0<x≤3,所以[a一1,a]是(0,3]的
若x=0是函数)=号r-(a+2)2+(@
子区间,
十a)x-1的极小值点,则f(x)的极大值为()
a-1>0,
所以
解得1<a≤3,故选A
a3,
A号
B号
C-号D.-君
[答案]A
[解桥]由fx)=3r-(a+2)r+(a2+a)x-1
易错点5忽视极值的概念致错
【例5】已知f(x)=x3+ax2十bx十a2在x=1处有
可得f)=2-2(a+)x+(a+a,
极值10,则a+b=
又x=0是函数f(x)的极小值点,所以f(0)=a+a
[错解]-7或0
=0,解得a=0或a=一1,
由题得,f(x)=3x2十2ax+b,由已知得
当a=0时,f(x)=x2-x=x(x-1),
ff(1)=10,〔a+a+b+1=10,
「a=4,
当x∈(-∞,0)时,∫(x)>0,此时f(x)单调递增,
解得
或
f(1)=0,2a+b+3=0,
b=-11
当x∈(0,1)时,f(x)<0,此时f(x)单调递减,
a=-3,
即x=0是f(x)的极大值点,不符合题意,故舍去:
所以a十b=-7或0.
b=3.
当a=-1时,f(x)=x2+x=x(x+1),
[错因分析]极值点的导数值为0,但导数值为0
当x∈(-c∞,一1)时,f(x)>0,此时f(x)单调
的点不一定为极值点,错解忽视了“f(1)=0中x=
递增,
1是f(x)的极值点”的情况,
当x∈(一1,0)时,∫(x)<0,此时f(x)单调递减,
[正解]由题得,f(x)=3x2+2ax十b,由已知得
当x∈(0,十∞)时,f(x)>0,此时f(x)单调递增,
f1)=10,1ad2+a+b+1=10,
a=4,
即x=一1是f(x)的极大值点,x=0是f(x)的极小
解得
或
f(1)=0,
2a+b+3=0,
b=-11
值点,符合题意,
a=-3,
所以a十b=-7或0.
此时)=}2+2-1,
b=3,
当a=4,b=-11时,f(x)=3x2+8x-11=
所以f(x)的极大值为f(-1)=-号+合-1=
(3x十11)(x一1)在x=1两侧的符号相反,符合
-5
6
题意.
当a=-3,b=3时,f(x)=3(x-1)2在x=1两
[答案]D
-11