内容正文:
一元函数的导数及其应用
5.2 导数的运算
5.2.2 导数的四则运算法则
第五章
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学习目标 1.能利用导数的四则运算法则,求简单函数的导数.
2.进一步掌握导数的运算与几何意义的综合应用.
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f′(x)±g′(x)
f′(x)g(x)+f(x)g′(x)
cf′(x)
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知识点 导数的四则运算法则
设两个函数f(x),g(x)可导,则
(1)和(或差)的导数
[f(x)±g(x)]′=_______________.
(2)积的导数
[f(x)g(x)]′=_________________________.
特别地,当g(x)=c(c为常数)时,[cf(x)]′=__________.
(3)商的导数
[]′=(g(x)≠0).
1.公式推广
函数和、差的导数可以推广到n个函数,
设f1(x),f2(x),…,fn(x)在x处可导,则[f1(x)±f2(x)±f3(x)±…±fn(x)]′=f1′(x)±f2′(x)±…±fn′(x).
2.结构特征
积的导数公式,中间用“加号”,前导后不导+前不导后导;商的导数公式,分母平方,分子用“减号”.
[例1] 求下列函数的导数:
(1)y=+;
(2)y=x3·10x;
(3)y=cos x·ln x;
(4)y=.
(1)y=+=2x-2+3x-3,
y′=-4x-3-9x-4.
(2)y′=(x3)′·10x+x3·(10x)′=3x210x+x310x ln 10.
(3)y′=(cos x)′·ln x+cos x·(ln x)′=-sin x·ln x+.
(4)y′=
=.
求函数导数的策略
(1)先区分函数的运算特点,即函数的和、差、积、商,再根据导数运算法则求导数.
(2)对于三个以上函数的积、商的导数,依次转化为“两个”函数的积、商的导数计算.
[练1] 求下列函数的导数:
(1)y=(x2+1)(x-1);
(2)y=x2+tan x;
(3)y=.
(1)因为y=(x2+1)(x-1)=x3-x2+x-1,所以y′=3x2-2x+1.
(2)因为y=x2+tan x=x2+,所以y′=2x+=2x+.
(3)因为y=,所以y′==.
综合应用1:导数四则运算的实际应用
[例2]日常生活中的饮用水通常是经过净化的,随着水的纯净度的提高,所需净化费用不断增加,已知将1 t水净化到纯净度为x%所需费用(单位:元)为c(x)=(80<x<100).
求净化到下列纯净度时,所需净化费用的瞬时变化率.
(1)90%;(2)98%.
净化费用的瞬时变化率就是净化费用函数的导数
c′(x)=()′
=
=
=.
(1)因为c′(90)==52.84,
所以净化到纯净度为90%时,净化费用的瞬时变化率是52.84.
(2)因为c′(98)==1 321,
所以净化到纯净度为98%时,净化费用的瞬时变化率是1 321.
导数实际应用的关键点
认真审题,明确自变量及相应函数值的实际意义,是解释导数实际意义的关键.
[练2] 已知某产品生产成本C与产量q的函数关系式为C=100+4q,价格p与产量q的函数关系式为p=25-q.
(1)求q从1变到3时,利润L关于产品数量q的平均变化率;
(2)求L′(2)并解释它的实际意义.
(1)收入R=q·p=q(25-q)=25q-q2,且p=25-q≥0,得0<q≤200.
利润L=R-C=(25q-q2)-(100+4q)
=-q2+21q-100(0<q≤200).
所以=20.5.
(2)因为L′=-q+21,所以L′(2)=21-=20.5.
L′(2)表示生产数量为2个时,产品数量每增加一个,利润增加20.5元.
综合应用2:求曲线的切线方程
[例3] (2024·全国甲卷)设函数f(x)=,则曲线y=f(x)在点(0,1)处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为 ( )
A. B. C. D.
f′(x)=
,所以f′(0)=3,所以曲线y=f(x)在点(0,1)处的切线方程为y-1=3(x-0),即3x-y+1=0,切线与两坐标轴的交点分别为(0,1),(-,0),所以切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为×1×=,故选A.
解决有关切线问题的关注点
(1)此类问题往往涉及切点、切点处的导数、切线方程三个主要元素.其他的条件可以进行转化,从而转化为这三个要素间的关系.
(2)准确利用求导法则求出导函数是解决此类问题的第一步,也是解题的关键,务必做到准确.
(3)分清已知点是否在曲线上,若不在曲线上,则要设出切点,这是解题时的易错点.
[练3] 函数f(x)=ex+x在点(0,1)处的切线方程为 ( )
A.y=2x+1 B.y=x+1
C.y=ex+1 D.y=(e+1)x+1
由f(x)=ex+x,得f′(x)=ex+1,因为函数在点(0,1)处的切线斜率为f′(0)=e0+1=2,
所以切线方程为y-1=2(x-0),即y=2x+1.
1.知识清单
(1)导数的四则运算法则.
(2)导数四则运算的实际应用.
(3)求曲线的切线方程.
2.方法归纳:转化法.
3.常见误区:对函数求导,没有遵循先化简、再求导数的基本原则.
1.设y=-2ex sin x,则y′= ( )
A.-2ex cos x B.-2ex sin x
C.2ex sin x D.-2ex(sin x+cos x)
∵y=-2ex sin x,
∴y′=-2ex sin x-2ex cos x=-2ex(sin x+cos x).
2.已知f(x)=ax3+3x2+2,若f′(-1)=4,则实数a= ( )
A. B. C. D.
由f′(x)=3ax2+6x得f′(-1)=3a-6=4,解得a=.
3.已知f(x)=,则f′()= ( )
A.-2-ln 2
B.-2+ln 2
C.2-ln 2
D.2+ln 2
依题意有f′(x)=·()′=·,故f′()=2+ln 2.
4.(2025·重庆市巴蜀中学高二期末)已知函数f(x)=(x-98)(x-99),则f′(99)=________.
答案:1
f(x)=(x-98)(x-99),
则f′(x)=2x-197,所以f′(99)=1.
$$