内容正文:
专题1.2 导数的运算
教学目标
1.熟练掌握基本初等函数的导数公式,能直接运用公式求解简单基本函数的导数。
2.理解并掌握导数的四则运算法则(和、差、积、商)及常数倍函数的求导法则,能结合公式进行简单函数的导数运算
教学重难点
1.重点:
(1)基本初等函数导数公式的记忆与熟练应用。
(2)导数的四则运算法则(和、差、积、商)及常数倍函数求导法则的理解与掌握。
(3)结合公式和法则,对简单的和、差、积、商形式函数进行准确的导数运算。
2.难点:
(1)从导数的定义出发,理解并推导函数积、商的求导法则,突破对积商求导法则形式的理解难点。
(2)导数四则运算法则的灵活应用,尤其是含常数、多类基本函数结合的和差积商形式函数的导数运算。
(3)区分简单复合函数与普通和差积商函数,初步掌握复合函数的求导思路,避免运算中漏层、错层的问题。
(4)解决稍复杂形式的函数导数计算问题,能准确判断函数结构并选择对应的求导方法。
知识点01 几个基本函数的导数
1.常见幂函数的导数
【即学即练】(24-25高二下·甘肃临夏·期末)已知,若,则( )
A.1 B. C. D.
【答案】B
【知识点】基本初等函数的导数公式、已知某点处的导数值求参数或自变量
【分析】对函数求导,根据题中条件代入计算得到答案.
【详解】,
,解得.
故选:B.
2.一些基本初等函数的导数
【即学即练】(25-26高二上·湖南长沙·月考)下列导数运算正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】基本初等函数的导数公式
【分析】由导数的计算公式逐一判断即可.
【详解】对于A,因为,故A错误;
对于B,因为,故B错误;
对于C,因为,故C正确;
对于D,因为,故D错误.
故选:C.
知识点02 函数的和、差、积、商求导法则
1.函数和、差、积的求导法则
(1)常数与函数乘积的导数:常数与函数乘积的导数,等于常数乘以函数本身的导数.即
(2)函数和差的求导法则:两个可导函数的和(或差)的导数,等于它们各自导数的和(或差)。即:
(3)函数乘积的求导法则:两个可导函数乘积的导数,等于第一个函数的导数乘以第二个函数,加上第一个函数乘以第二个函数的导数。即
注意:它不等于两个函数导数的乘积(f′(x)g′(x)),这是一个常见的易错点。
【即学即练】(24-25高二下·湖南邵阳·期末)已知函数,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】基本初等函数的导数公式
【分析】根据题意,利用基本初等函数的导数公式,即可求解.
【详解】由函数,可得.
故选:D.
2.函数的倒数与商的导数
(1)函数倒数的求导法则:一个可导函数的倒数的导数,等于该函数的导数取负,再除以函数的平方。
(2)两函数商的求导法则:()
【即学即练】(24-25高二下·北京顺义·期末)下列等式中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】基本初等函数的导数公式
【分析】按照基础函数的导数计算逐一判断即可.
【详解】对A,,故错误;
对B,,正确;
对C,,故错误;
对D,,故错误.
故选:B
知识点03 简单复合函数的求导
1.复合函数:设y=f(u)是关于u的函数,u=g(x)是关于x的函数,则y=f(g(x))是关于x的函数,称为函数y=f(u)和u=g(x)的复合函数,其中u称为中间变量。
2.复合函数求导法则:记作或
【即学即练】(2025高三·全国·专题练习)求下列函数的导数.
(1);
(2);
【答案】(1)
(2)
【知识点】导数的运算法则、简单复合函数的导数、基本初等函数的导数公式
【分析】(1)由复合函数的求导法则计算即得;
(2)利用函数的和差积商的求导法则与复合函数的求导法则计算即得.
【详解】(1)由求导得,;
(2)由求导得,.
题型01 求已知函数的导数
【典例1】(24-25高二下·广东广州·月考)求下列函数的导数.
(1);
(2);
(3);
(4);
(5).
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
【知识点】基本初等函数的导数公式
【分析】(1)利用幂函数的导数公式可求得原函数的导数;
(2)利用幂函数的导数公式可求得原函数的导数;
(3)利用对数函数的导数公式可求得原函数的导数;
(4)利用指数函数的导数公式可求得原函数的导数;
(5)化简函数解析式,利用正弦函数的导数公式可求得原函数的导数.
【详解】(1),;
(2),;
(3),;
(4),;
(5),.
【变式1-1】(24-25高二下·福建泉州·月考)下列求导运算正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】基本初等函数的导数公式
【分析】根据基本初等函数的导数公式计算可得.
【详解】对于A:,故A错误;
对于B:,故B错误;
对于C:,故C错误;
对于D:,故D正确;
故选:D.
【变式1-2】(25-26高二上·贵州黔南·月考)下列求导运算正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】基本初等函数的导数公式
【分析】利用基本函数求导法则计算出答案
【详解】,A错误;
,B错误;
,C错误;
,D正确.
故选:D
【变式1-3】(多选)(25-26高二上·福建莆田·月考)下列求导正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】AD
【知识点】基本初等函数的导数公式、简单复合函数的导数
【分析】根据基本初等函数的导数的运算公式和导数的运算法则,逐项判定,即可求解.
【详解】对于A中,,则,A正确;
对于B中,,则,B错误;
对于C中,,则,C错误;
对于D中,,则,D正确.
故选:AD
题型02 求函数的导数值
【典例2】(25-26高二上·黑龙江大庆·期末)已知函数(其中是的导函数),则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】基本初等函数的导数公式
【分析】先对函数求导,得到的表达式.再通过令求出的值,最后将代入求出.
【详解】已知,对求导可以得到,.
令,
将代入导函数有 .
将代入的表达式中:
.
故选:B.
【变式2-1】(24-25高二下·广东中山·月考)设,则=( )
A.0 B.e C.1 D.-e
【答案】B
【知识点】基本初等函数的导数公式、求某点处的导数值
【分析】根据基本初等函数的导数公式,即可求得答案.
【详解】由,得,故,
故选:B
【变式2-2】(24-25高二下·陕西咸阳·期末)已知,则( )
A.3 B.1 C.-3 D.-1
【答案】A
【知识点】基本初等函数的导数公式
【分析】对函数求导,令即可求出的值.
【详解】因为,
对函数求导,
令,则,解得.
故选:A.
【变式2-3】(24-25高二上·山西阳泉·期末)当时,设函数存在导数,且满足,若,则( )
A. B. C.0 D.
【答案】D
【知识点】导数的运算法则
【分析】根据得是常数,再由得,即可得函数解析式,进而求函数值.
【详解】由,即,即,
所以是常数,
当时,,即所以,
当时,,得.
故选:D.
题型03 根据导数值求参数(自变量)
【典例3】(25-26高二上·陕西·月考)已知,且,则( )
A.3 B. C.2 D.
【答案】B
【知识点】求某点处的导数值
【分析】求出函数的导函数,再代入计算可得.
【详解】因为,所以,
因为,所以,解得,
故选:B.
【变式3-1】(24-25高二下·河南周口·期末)已知函数在区间上的平均变化率等于其在处的导数,则实数( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】导数的加减法、平均变化率
【分析】求出,根据题意可得出关于的等式,结合可求得的值.
【详解】因为,则,
因为函数在区间上的平均变化率等于其在处的导数,
所以,
即,因为,解得.
故选:D.
【变式3-2】(24-25高二下·福建·期中)已知函数,且,则( )
A. B.0 C.1 D.2
【答案】C
【知识点】导数的加减法
【分析】通过函数求导代入即可求得参数值.
【详解】∵,∴,解得:.
故选:C.
【变式3-3】(25-26高二上·全国·单元测试)已知函数,若,则实数的值为( )
A.3 B.1 C. D.
【答案】A
【知识点】导数定义中极限的简单计算、利用定义求函数在一点处的导数(切线斜率)、基本初等函数的导数公式
【分析】解法一:根据导数的定义及极限的运算得,求解即可;
解法二:求出导函数,根据导数的定义及极限的运算得,求解即可.
【详解】解法一:函数,
则,
所以,解得.
解法二:,而,
所以,解得.
故选:A
题型04 求曲线在某点的切线斜率(倾斜角)
【典例4】(24-25高二下·河北邢台·月考)函数的图象在点处的切线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】求曲线切线的斜率(倾斜角)
【分析】求导,根据导数的几何意义,将代入即可得答案.
【详解】因为,所以,所以.
所以函数的图象在点处的切线的斜率为.
故选:C.
【变式4-1】(24-25高二下·黑龙江·期中)若曲线在处的切线的斜率为( )
A.2 B. C.1 D.
【答案】C
【知识点】求曲线切线的斜率(倾斜角)、导数的加减法
【分析】先对给定的函数求导,然后将带入即可.
【详解】由题意得,则,由导数的几何意义可知切线的斜率为,
故选:.
【变式4-2】(25-26高三上·湖南长沙·月考)函数 的图象在处的切线的倾斜角为
【答案】
【知识点】求曲线切线的斜率(倾斜角)、直线的倾斜角
【分析】根据导数的几何意义以及斜率和倾斜角的关系即可求解.
【详解】因为,所以,即切线的斜率为,所以切线的倾斜角为.
故答案为:
【变式4-3】(2025·上海浦东新·三模)曲线的图象上有一动点,则在此动点处切线的斜率的取值范围为 .
【答案】
【知识点】求曲线切线的斜率(倾斜角)
【分析】根据导数的几何意义,即可求解.
【详解】,根据导数的几何意义可知,切线的斜率的取值范围为.
故答案为:
题型05 根据切线的斜率求参数
【典例5】(2022高二下·河南南阳·专题练习)函数在点处的切线斜率为2,则的最小值是
A.10 B.9 C.8 D.
【答案】B
【知识点】已知切线(斜率)求参数、基本不等式“1”的妙用求最值
【分析】由导数的几何意义可知,再利用基本不等式求最值.
【详解】,由题意可知,,
,
当,且,解得:,
所以的最小值是9.
故选:B
【变式5-1】(24-25高二下·云南临沧·期末)曲线在处的切线斜率为2,则( )
A. B.1 C.0 D.e
【答案】A
【知识点】导数的加减法、已知切线(斜率)求参数
【分析】对函数求导,结合导数的几何意义列方程求参数值.
【详解】由题设,且,可得.
故选:A
【变式5-2】(24-25高二下·全国·课后作业)已知函数在点处的切线斜率为2,则的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.
【答案】B
【知识点】利用定义求函数在一点处的导数(切线斜率)、已知切线(斜率)求参数
【分析】由题意得,可求出,再将代入函数解析式中可求出,从而可求得的值.
【详解】由题意得,
所以,
解得,
又,则,
所以.
故选:B
【变式5-3】(24-25高二下·广东深圳·期中)已知曲线在点处的切线斜率为,则 .
【答案】
【知识点】已知切线(斜率)求参数
【分析】对函数求导,根据在处的斜率,即可求得.
【详解】由题意可得,所以.
故答案为:.
题型06 求曲线在某点的切线方程
【典例6】(25-26高二·全国·假期作业)曲线在点处的导数为 ,在点处的切线方程为 .
【答案】
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、求某点处的导数值
【分析】求出导函数代入可得导数值;再由直线的点斜式方程可求处的切线方程.
【详解】依题意得,,
因此所求的切线方程是,即,
故答案为:;.
【变式6-1】(24-25高二下·辽宁大连·期末)已知函数,则曲线在点处的切线方程为 .
【答案】
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】根据导数的几何意义可得切线方程.
【详解】由,得,
则,且,
则曲线在处的切线方程为,
即,
故答案为:.
【变式6-2】(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·期末)曲线在点处的切线方程为 .
【答案】
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、基本初等函数的导数公式、导数的运算法则
【分析】利用导数求得曲线在点处的切线斜率,从而求得切线方程.
【详解】因为,所以,所以.
所以曲线在点处的切线方程为,即.
故答案为:.
【变式6-3】(25-26高二上·天津·月考)曲线在点处的切线斜率是 ,切线方程是 .
【答案】
【知识点】求曲线切线的斜率(倾斜角)、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、基本初等函数的导数公式
【分析】对函数求导,由导数的几何意义求解.
【详解】,
则曲线在点处的切线斜率为:;
切线方程为:,即,
故答案为:;
题型07 根据曲线的切线方程求参数
【典例7】(2025·山东聊城·模拟预测)若曲线在处的切线与曲线(为常数)相切,则( )
A.3 B.0 C.2 D.1
【答案】C
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知切线(斜率)求参数
【分析】根据导数的几何意义,求得切线方程为,设切线与曲线相切的切点为,得到,求得的值,进而得到答案.
【详解】由函数,可得,所以且,
所以曲线在点处的切线方程为,
又由,可得,
设切线与曲线相切的切点为,则,
解得,所以,解得.
故选:C.
【变式7-1】(24-25高二下·江苏徐州·期中)若直线是曲线的一条切线,则实数的值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】C
【知识点】基本初等函数的导数公式、已知切线(斜率)求参数
【分析】求出函数的导函数,设切点为,依题意可得,即可求出,从而求出切点坐标,再代入切线方程计算可得.
【详解】由,则,设切点为,则,解得,
所以切点为,则,解得.
故选:C
【变式7-2】(25-26高三上·山东聊城·期中)已知函数在点处的切线方程为,则( )
A. B. C.1 D.2
【答案】A
【知识点】已知切线(斜率)求参数、导数的运算法则
【分析】对函数求导,根据导数的几何意义结合切线方程求出结果即可.
【详解】对函数求导得,
因为函数在点处的切线方程为,
所以有,解得.
所以.
故选:A.
【变式7-3】(25-26高二上·重庆沙坪坝·期中)已知曲线在点处的切线与直线垂直,则的值为( )
A.3 B. C. D.
【答案】D
【知识点】已知切线(斜率)求参数
【分析】利用导数的几何意义即可求解.
【详解】,
又因为曲线在点处的切线与直线垂直,
所以切线斜率,解得.
故选:D.
题型08 曲线、切线、导数综合问题
【典例8】(23-24高二下·湖北·月考)已知曲线在的切线与曲线只有一个公共点,则实数m的值为 ;
【答案】
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知切线(斜率)求参数
【分析】根据题意,利用导数的几何意义,求得曲线在的切线方程为,结合直线与相切求得切点,代入切线方程,即可求解.
【详解】由函数,可得,所以且,
所以曲线在的切线方程为,
由函数单调递增,且,又,
结合对数型函数图象,要使得切线与只有一个公共点,
则直线与相切,切点为,可得,解得,
则,所以切点为,
将切点代入直线,可得,解得.
故答案为:.
【变式8-1】(25-26高三上·山西长治·开学考试)过坐标原点作曲线的切线,若切线有且只有一条,那么( )
A.-2 B.-4 C.2 D.4
【答案】D
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、求过一点的切线方程
【分析】利用导数的几何意义,用点斜式写出切线方程,代入原点即可求出.
【详解】设切点为,
所以切线的斜率,
切线方程为.
将坐标原点代入可得,
因为切线有且只有一条,所以,
解得或,又,所以,
故选:D.
【变式8-2】(22-23高二下·四川广安·期中)若点是曲线上的任意一点,则点到直线的最小距离是 .
【答案】
【知识点】已知切线(斜率)求参数、求平行线间的距离
【分析】求出斜率为1且与曲线相切的直线的方程,再根据两平行线间的距离公式求解即可.
【详解】解:设斜率为的直线与曲线相切于点,
因为,
所以,
令,
解得,
所以,
所以切线的方程为:,
所以要求点到直线的最小距离,
即求切线到直线的距离,
由两平行线间的距离公式可得,
所以点到直线的最小距离是.
故答案为:
【变式8-3】(24-25高二下·浙江台州·期中)曲线与和分别交于、两点,设曲线在处的切线斜率为,在处的切线斜率为,若,则 .
【答案】
【知识点】基本初等函数的导数公式、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、反函数的性质应用
【分析】根据题意结合对称性可设,,结合导数的几何意义求得,即可得结果.
【详解】因为和互为反函数,其图象关于直线对称,
且反比例函数的图象也关于直线对称,
可知点关于直线对称,设,则,
设,则,
由题意可得:,解得或(舍去),
可得,则,所以.
故答案为:.
题型09 根据公切线(斜率)方程求参数
【典例9】(25-26高三上·安徽合肥·月考)已知曲线和存在一条过坐标原点的公切线,则实数 .
【答案】
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知切线(斜率)求参数、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题、基本初等函数的导数公式
【分析】先设出公切线与两曲线的切点坐标,分别求出两曲线在切点处的切线方程,再根据公切线过原点这一条件,联立切线方程求解切点坐标,进而求出实数的值.
【详解】设直线与曲线相切于点,
由,得,因为与曲线相切,
所以,消去,得,解得,所以,
设与曲线相切于点,由,得,即,解得,
因为是与曲线的公共点,
所以,消去,得,即,解得.
故答案为:
【变式9-1】(25-26高三上·陕西西安·月考)若直线是曲线的切线,也是曲线的切线,则( )
A. B.2 C. D.2
【答案】B
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知切线(斜率)求参数、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题
【分析】设出两个切点的横坐标,根据公切线可得关于切点横坐标的方程组,求出其解后可得直线的斜率.
【详解】设,则.
设直线与曲线相切时切点的横坐标为,
与曲线相切时切点的横坐标为,
则,故,解得,
故直线的斜率,
故选:B.
【变式9-2】(2024·陕西榆林·模拟预测)已知曲线在点处的切线与曲线相切,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知切线(斜率)求参数
【分析】先求得曲线在点处的切线,再根据直线与抛物线相切求解即可.
【详解】由得,当时,,
所以曲线在点处的切线方程为,即,
由,得,
所以,解得.
故选:D.
【变式9-3】(24-25高二下·广东深圳·期末)直线与函数和的图象都相切,则 .
【答案】
【知识点】两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题
【分析】设直线与函数图象的切点为,设直线与函数图象的切点为,利用导数的几何意义可得出关于直线的两种形式,求出、的值,可得出、的值,即可得出结果.
【详解】设直线与函数图象的切点为,
又,所以,直线的方程可表示为,
即,故,
设直线与函数图象的切点为,
又,所以,直线的方程可表示为,
即,故,
所以,由可得,
所以,解得,故,
则,故.
故答案为:.
题型10 曲线的切点坐标问题
【典例10】(25-26高二上·上海·期中)若函数和图象有公共点,且各自在点的切线和重合,则称重合的切线为两函数在点处的公切线.
(1)分别求和在交点处的切线方程;
(2)若和在点处存在公切线,求的值及点的坐标.
【答案】(1);;
(2);.
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题、基本初等函数的导数公式
【分析】(1)根据导数的几何意义直接求切线方程可得;
(2)根据公切线的定义可求得公切点,进而可得所求结果.
【详解】(1)联立,解得或(舍去),所以交点坐标为.
对求导,可得,将代入,得切线斜率.
切线方程,即.
对求导,,将,得切线斜率.
切线方程,即.
所以交点处的切线方程为,.
(2)设公切点.
对求导,根据求导公式,可得,则在点处的切线斜率.
对求导,可得,则在点处的切线斜率.
因为两函数在点处存在公切线,所以,即①.
又因为点在两函数图象上,所以②.
由①得,将其代入②可得:,即,解得.
将代入(1)得:,解得.
将代入得.
所以,点的坐标为.
【变式10-1】(25-26高二上·云南昭通·月考)已知直线是曲线的切线,则切点的横坐标为( )
A. B.1 C. D.2
【答案】B
【知识点】已知切线(斜率)求参数、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】根据给定条件,求出函数的导数,再设出切点为,再利用导数的几何意义求解作答.
【详解】由,则,
设直线与曲线相切的切点为,
则根据题意可知且,解得,故B正确.
故选:B.
【变式10-2】(24-25高二上·湖南长沙·期末)已知过点的直线与曲线相切于点,则切点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】求过一点的切线方程、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、基本初等函数的导数公式
【分析】设切点坐标,利用导数求出过切点的切线方程,代入已知点求出,即可求出切点的坐标.
【详解】设切点坐标为,由,得,
则过切点的切线方程为,
把点代入切线方程得,,即,
又,所以,则,
则切点坐标为.
故选:A
【变式10-3】(2024·四川成都·模拟预测)已知函数的图象与函数的图象在公共点处有相同的切线,则公共点坐标为 .
【答案】
【知识点】两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】设公共点为,由,可得,进而利用导数可得,求解即可.
【详解】函数的定义域为,可得,由,
设曲线与曲线的公共点为,
由于在公共点处有共同的切线,所以,所以,
由,可得,联立可得,
解得,所以,所以公共点坐标为.
故答案为:.
题型11 切线的平行、垂直问题
【典例11】(23-24高二下·江苏常州·月考)已知函数.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若曲线在处的切线与曲线在处的切线平行,求的值.
【答案】(1)
(2).
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题
【分析】(1)根据导数的几何意义求切线斜率,再求切线方程;
(2)根据(1)的结果,再根据两直线平行的几何关系,列式求解.
【详解】(1),,,
所以曲线在处的切线方程为,即;
(2)由(1)可得:曲线在点处的切线方程为,
由,可得曲线在处的切线斜率为,
由题意可得,从而.
【变式11-1】(23-24高二下·安徽合肥·期中)若曲线在点处的切线与直线垂直,则实数a的值为( )
A.1 B. C.2 D.3
【答案】D
【知识点】已知切线(斜率)求参数、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题
【分析】求导,与直线垂直,求出的值.
【详解】由,求导,
则在点处的切线的斜率为,
而在点处的切线与直线垂直,
则,故.
故选:D
【变式11-2】(2024高三·全国·专题练习)若曲线在与处的切线互相垂直,且交点在直线上,则的值可能是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】求曲线切线的斜率(倾斜角)、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题、特殊角的三角函数值、已知三角函数值求角
【分析】根据题意,可得,利用正弦函数的值域分析推得中必有一个为1,另一个为,由此可求得,,即得,结合图象,可得等腰直角三角形,从而得到,对取值即可判断.
【详解】因,故,易知切线的斜率存在.
因曲线在与处的切线互相垂直,
则.因,
不妨设,,
则,,
此时,.
如图,设,,,
则是以为直角顶点的等腰直角三角形(切线的斜率为1,切线的斜率为).
由图知,,
易得.
取,得.经检验,当时,无法使的值取到,和.
故选:C.
【变式11-3】(25-26高二上·江苏盐城·期中)(1)求曲线在处切线的方程;
(2)已知曲线与曲线在它们的公共点处的切线互相垂直,求k的值.
【答案】(1);(2).
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题
【分析】(1)根据导数的几何意义求解;
(2)设公共点为,由求得后,再由求得.
【详解】(1),则,
时,,,
所求切线方程为,即;
(2),,又,
设公共点为,由题意,解得,则,
从而,所以.
一、单选题
1.(24-25高二下·四川成都·月考)已知,则( )
A.0 B. C. D.
【答案】B
【知识点】基本初等函数的导数公式
【分析】由基本函数导数公式即可求解.
【详解】由,得,
故选:B
2.(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末)已知函数,且,则的值为( )
A.1 B.2 C. D.
【答案】C
【知识点】已知某点处的导数值求参数或自变量
【分析】利用导数列方程来求得的值.
【详解】,,,解得.
故选:C
3.(24-25高二下·北京通州·期中)过点作曲线的切线,则切点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】求过一点的切线方程、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】设出切点坐标并对函数求导,求得在切点处的切线方程并代入点坐标解方程即可.
【详解】易知函数的定义域为,
设切点坐标为,则可得,
此时切线斜率为,因此切线方程为,
代入点可得,即,
解得,即切点坐标为.
故选:C
4.(24-25高二下·甘肃嘉峪关·月考)设P为曲线上的点,若在点P处的切线的倾斜角的取值范围是,则点P的横坐标的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】已知切线(斜率)求参数
【分析】求出,然后根据导数的几何意义结合点P处切线倾斜角的取值范围求出斜率的取值范围,列不等式可求出结果.
【详解】,设点P的横坐标为,
设在点P处的切线的倾斜角为,
因为,所以,
所以,解得.
故选:A.
5.(23-24高二下·北京西城·月考)已知直线是曲线的切线,则切点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、求过一点的切线方程、导数的运算法则
【分析】设切点坐标为,利用导数的几何意义求出切线方程,对比系数即可求出切点坐标.
【详解】设切点坐标为,因为,所以在点处切线的斜率为,
所以曲线在点处的切线方程为,
即,所以,解得,
所以切点为.
故选:A
6.(22-23高二上·江苏淮安·期末)直线与曲线相切于点,则( )
A. B.1 C. D.2
【答案】C
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、求过一点的切线方程、已知切线(斜率)求参数
【分析】直线与曲线相切于点,
可得求得的导数,可得,即可求得答案.
【详解】直线与曲线相切于点
将代入可得:
解得:
由,解得:.
可得,
根据在上
,解得:
故选:.
7.(24-25高二下·云南丽江·月考)已知函数(为自然对数的底数),,直线既与相切又与相切,则直线的方程是( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】C
【知识点】两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】先设切点,再根据导数几何意义列等量关系,解出切点,即得切线方程.
【详解】设与相切于点,,则切线的斜率为,
切线方程:,即,
设与相切于点,,则切线的斜率为,
切线方程:,即
∴,解得,或,,
则直线的方程:或.所以满足条件的直线有2条.
故选:C.
8.(2025高三·全国·专题练习)若直线与函数和的图象分别相切于点,则( )
A.2 B. C. D.
【答案】C
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、求平面两点间的距离、已知切线(斜率)求参数、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题
【分析】先设切点,再求导函数得出点斜式即切线方程,结合公切线列方程求解得出点,最后应用两点间距离求解.
【详解】设,,
因为,,
所以函数的图象在点处的切线方程为,即,
函数的图象在点处的切线方程为,即,
因为直线是两函数图象的公切线,所以,
由①可得,代入②得,
因为,所以,所以,,
所以.
故选:C.
二、多选题
9.(24-25高二下·安徽阜阳·月考)下列结论中正确的有( )
A. B.
C. D.
【答案】CD
【知识点】基本初等函数的导数公式
【分析】根据基本初等函数的导数逐项判断即可.
【详解】,A错误;,B错误;
,C正确;,D正确.
故选:CD.
10.(25-26高二·全国·假期作业)(多选)曲线在点处的切线平行于直线,则切线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】AB
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知切线(斜率)求参数
【分析】设切点坐标,利用导数求出切线斜率建立方程求出切点,即可得出切线方程.
【详解】设切点,
由知,
所以切线斜率,解得,
故或,
所以切线方程为或,
即切线方程为或.
故选:AB
11.(24-25高二下·云南楚雄·月考)若函数的图象上至少存在两个不同的点P,Q,使得曲线在这两点处的切线垂直,则称函数为“垂切函数”.下列函数中为“垂切函数”的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【知识点】导数的运算法则、简单复合函数的导数、函数新定义
【分析】根据简单复合函数导数的求法,求出函数导数,根据函数导数值域,判断是否存在使导函数值乘积为的两个值,逐一判断各选项正误,判断结果.
【详解】由可知,,则存在,,使成立,A正确;
由可知,,不存在,,使成立,B错误;
由可知,,则存在,使得成立,C正确;
由可知,,则存在,,使成立,D正确.
故选:ACD.
三、填空题
12.(24-25高二下·福建漳州·期末)若函数的导函数为偶函数,且的图象与直线相切,则可以是 .(写出一个满足条件的函数解析式即可)
【答案】(答案不唯一)
【知识点】函数奇偶性的应用、已知切线(斜率)求参数、基本初等函数的导数公式
【分析】由题意可知为奇函数,且存在,使得,取基本函数分析判断即可.
【详解】因为函数的导函数为偶函数,所以为奇函数,
所以满足此条件,
因为的图象与直线相切,
所以存在,使得,
若,则,
此时取,则,,满足条件,
所以可以是.
故答案为:(答案不唯一).
13.(25-26高二上·湖南长沙·月考)已知曲线,则曲线过点的切线方程为 .
【答案】和
【知识点】求过一点的切线方程、基本初等函数的导数公式
【分析】考点:导数的几何意义(切线斜率)、过定点的切线问题(定点未必是切点).利用导数表示切线斜率,设出切点坐标;将定点代入切线方程,求解所有可能的切点(需注意存在多个切点的情况);结合不同切点,得到对应的切线方程.
【详解】曲线的导数为,
设切点为,则切线斜率为,
切线方程为;
将代入切线方程,整理得,
因式分解得,解得或.
当(切点为),斜率为12,切线方程为;
当(切点为),斜率为3,切线方程为.
故答案为:和.
14.(2024·新课标Ⅰ卷·高考真题)若曲线在点处的切线也是曲线的切线,则 .
【答案】
【知识点】两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题、已知切线(斜率)求参数
【分析】先求出曲线在的切线方程,再设曲线的切点为,求出,利用公切线斜率相等求出,表示出切线方程,结合两切线方程相同即可求解.
【详解】由得,,
故曲线在处的切线方程为;
由得,
设切线与曲线相切的切点为,
由两曲线有公切线得,解得,则切点为,
切线方程为,
根据两切线重合,所以,解得.
故答案为:
四、解答题
15.(2025高三·全国·专题练习)求下列函数的导数.
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【知识点】导数的运算法则、简单复合函数的导数、基本初等函数的导数公式
【分析】利用导数的四则运算与复合函数的导数公式求解即可.其中第(4)小问可先化简再求导.
【详解】(1).
(2)
(3)
(4),
由,
.
16.(25-26高二上·江苏盐城·期中)(1)求曲线在处切线的方程;
(2)已知曲线与曲线在它们的公共点处的切线互相垂直,求k的值.
【答案】(1);(2).
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题
【分析】(1)根据导数的几何意义求解;
(2)设公共点为,由求得后,再由求得.
【详解】(1),则,
时,,,
所求切线方程为,即;
(2),,又,
设公共点为,由题意,解得,则,
从而,所以.
17.(25-26高二上·湖南岳阳·月考)已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程
(2)若曲线在点处的切线方程与曲线也相切,求的值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知切线(斜率)求参数
【分析】(1)根据导数的几何意义即可求解切线方程;
(2)先求出曲线在点处的切线,然后设该切线与曲线的切点,利用导数的几何意义和题干已知条件列出方程即可求解.
【详解】(1),则,
则函数在点处的切线为,即.
(2),
在点处的切线与曲线也相切,
设切线与曲线的切点为,则,
故切线为,即,
即,解得.
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专题1.2 导数的运算
教学目标
1.熟练掌握基本初等函数的导数公式,能直接运用公式求解简单基本函数的导数。
2.理解并掌握导数的四则运算法则(和、差、积、商)及常数倍函数的求导法则,能结合公式进行简单函数的导数运算
教学重难点
1.重点:
(1)基本初等函数导数公式的记忆与熟练应用。
(2)导数的四则运算法则(和、差、积、商)及常数倍函数求导法则的理解与掌握。
(3)结合公式和法则,对简单的和、差、积、商形式函数进行准确的导数运算。
2.难点:
(1)从导数的定义出发,理解并推导函数积、商的求导法则,突破对积商求导法则形式的理解难点。
(2)导数四则运算法则的灵活应用,尤其是含常数、多类基本函数结合的和差积商形式函数的导数运算。
(3)区分简单复合函数与普通和差积商函数,初步掌握复合函数的求导思路,避免运算中漏层、错层的问题。
(4)解决稍复杂形式的函数导数计算问题,能准确判断函数结构并选择对应的求导方法。
知识点01 几个基本函数的导数
1.常见幂函数的导数
【即学即练】(24-25高二下·甘肃临夏·期末)已知,若,则( )
A.1 B. C. D.
2.一些基本初等函数的导数
【即学即练】(25-26高二上·湖南长沙·月考)下列导数运算正确的是( )
A. B.
C. D.
知识点02 函数的和、差、积、商求导法则
1.函数和、差、积的求导法则
(1)常数与函数乘积的导数:常数与函数乘积的导数,等于常数乘以函数本身的导数.即
(2)函数和差的求导法则:两个可导函数的和(或差)的导数,等于它们各自导数的和(或差)。即:
(3)函数乘积的求导法则:两个可导函数乘积的导数,等于第一个函数的导数乘以第二个函数,加上第一个函数乘以第二个函数的导数。即
注意:它不等于两个函数导数的乘积(f′(x)g′(x)),这是一个常见的易错点。
【即学即练】(24-25高二下·湖南邵阳·期末)已知函数,则( )
A. B. C. D.
2.函数的倒数与商的导数
(1)函数倒数的求导法则:一个可导函数的倒数的导数,等于该函数的导数取负,再除以函数的平方。
(2)两函数商的求导法则:()
【即学即练】(24-25高二下·北京顺义·期末)下列等式中正确的是( )
A. B.
C. D.
知识点03 简单复合函数的求导
1.复合函数:设y=f(u)是关于u的函数,u=g(x)是关于x的函数,则y=f(g(x))是关于x的函数,称为函数y=f(u)和u=g(x)的复合函数,其中u称为中间变量。
2.复合函数求导法则:记作或
【即学即练】(2025高三·全国·专题练习)求下列函数的导数.
(1);
(2);
题型01 求已知函数的导数
【典例1】(24-25高二下·广东广州·月考)求下列函数的导数.
(1);
(2);
(3);
(4);
(5).
【变式1-1】(24-25高二下·福建泉州·月考)下列求导运算正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式1-2】(25-26高二上·贵州黔南·月考)下列求导运算正确的是( )
A. B. C. D.
【变式1-3】(多选)(25-26高二上·福建莆田·月考)下列求导正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
题型02 求函数的导数值
【典例2】(25-26高二上·黑龙江大庆·期末)已知函数(其中是的导函数),则( )
A. B. C. D.
【变式2-1】(24-25高二下·广东中山·月考)设,则=( )
A.0 B.e C.1 D.-e
【变式2-2】(24-25高二下·陕西咸阳·期末)已知,则( )
A.3 B.1 C.-3 D.-1
【变式2-3】(24-25高二上·山西阳泉·期末)当时,设函数存在导数,且满足,若,则( )
A. B. C.0 D.
题型03 根据导数值求参数(自变量)
【典例3】(25-26高二上·陕西·月考)已知,且,则( )
A.3 B. C.2 D.
【变式3-1】(24-25高二下·河南周口·期末)已知函数在区间上的平均变化率等于其在处的导数,则实数( )
A. B. C. D.
【变式3-2】(24-25高二下·福建·期中)已知函数,且,则( )
A. B.0 C.1 D.2
【变式3-3】(25-26高二上·全国·单元测试)已知函数,若,则实数的值为( )
A.3 B.1 C. D.
题型04 求曲线在某点的切线斜率(倾斜角)
【典例4】(24-25高二下·河北邢台·月考)函数的图象在点处的切线的斜率为( )
A. B. C. D.
【变式4-1】(24-25高二下·黑龙江·期中)若曲线在处的切线的斜率为( )
A.2 B. C.1 D.
【变式4-2】(25-26高三上·湖南长沙·月考)函数 的图象在处的切线的倾斜角为
【变式4-3】(2025·上海浦东新·三模)曲线的图象上有一动点,则在此动点处切线的斜率的取值范围为 .
题型05 根据切线的斜率求参数
【典例5】(2022高二下·河南南阳·专题练习)函数在点处的切线斜率为2,则的最小值是
A.10 B.9 C.8 D.
【变式5-1】(24-25高二下·云南临沧·期末)曲线在处的切线斜率为2,则( )
A. B.1 C.0 D.e
【变式5-2】(24-25高二下·全国·课后作业)已知函数在点处的切线斜率为2,则的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.
【变式5-3】(24-25高二下·广东深圳·期中)已知曲线在点处的切线斜率为,则 .
题型06 求曲线在某点的切线方程
【典例6】(25-26高二·全国·假期作业)曲线在点处的导数为 ,在点处的切线方程为 .
【变式6-1】(24-25高二下·辽宁大连·期末)已知函数,则曲线在点处的切线方程为 .
【变式6-2】(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·期末)曲线在点处的切线方程为 .
【变式6-3】(25-26高二上·天津·月考)曲线在点处的切线斜率是 ,切线方程是 .
题型07 根据曲线的切线方程求参数
【典例7】(2025·山东聊城·模拟预测)若曲线在处的切线与曲线(为常数)相切,则( )
A.3 B.0 C.2 D.1
【变式7-1】(24-25高二下·江苏徐州·期中)若直线是曲线的一条切线,则实数的值为( )
A.1 B. C. D.
【变式7-2】(25-26高三上·山东聊城·期中)已知函数在点处的切线方程为,则( )
A. B. C.1 D.2
【变式7-3】(25-26高二上·重庆沙坪坝·期中)已知曲线在点处的切线与直线垂直,则的值为( )
A.3 B. C. D.
题型08 曲线、切线、导数综合问题
【典例8】(23-24高二下·湖北·月考)已知曲线在的切线与曲线只有一个公共点,则实数m的值为 ;
【变式8-1】(25-26高三上·山西长治·开学考试)过坐标原点作曲线的切线,若切线有且只有一条,那么( )
A.-2 B.-4 C.2 D.4
【变式8-2】(22-23高二下·四川广安·期中)若点是曲线上的任意一点,则点到直线的最小距离是 .
【变式8-3】(24-25高二下·浙江台州·期中)曲线与和分别交于、两点,设曲线在处的切线斜率为,在处的切线斜率为,若,则 .
题型09 根据公切线(斜率)方程求参数
【典例9】(25-26高三上·安徽合肥·月考)已知曲线和存在一条过坐标原点的公切线,则实数 .
【变式9-1】(25-26高三上·陕西西安·月考)若直线是曲线的切线,也是曲线的切线,则( )
A. B.2 C. D.2
【变式9-2】(2024·陕西榆林·模拟预测)已知曲线在点处的切线与曲线相切,则( )
A. B. C. D.
【变式9-3】(24-25高二下·广东深圳·期末)直线与函数和的图象都相切,则 .
题型10 曲线的切点坐标问题
【典例10】(25-26高二上·上海·期中)若函数和图象有公共点,且各自在点的切线和重合,则称重合的切线为两函数在点处的公切线.
(1)分别求和在交点处的切线方程;
(2)若和在点处存在公切线,求的值及点的坐标.
【变式10-1】(25-26高二上·云南昭通·月考)已知直线是曲线的切线,则切点的横坐标为( )
A. B.1 C. D.2
【变式10-2】(24-25高二上·湖南长沙·期末)已知过点的直线与曲线相切于点,则切点的坐标为( )
A. B. C. D.
【变式10-3】(2024·四川成都·模拟预测)已知函数的图象与函数的图象在公共点处有相同的切线,则公共点坐标为 .
题型11 切线的平行、垂直问题
【典例11】(23-24高二下·江苏常州·月考)已知函数.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若曲线在处的切线与曲线在处的切线平行,求的值.
【变式11-1】(23-24高二下·安徽合肥·期中)若曲线在点处的切线与直线垂直,则实数a的值为( )
A.1 B. C.2 D.3
【变式11-2】(2024高三·全国·专题练习)若曲线在与处的切线互相垂直,且交点在直线上,则的值可能是( )
A. B. C. D.
【变式11-3】(25-26高二上·江苏盐城·期中)(1)求曲线在处切线的方程;
(2)已知曲线与曲线在它们的公共点处的切线互相垂直,求k的值.
一、单选题
1.(24-25高二下·四川成都·月考)已知,则( )
A.0 B. C. D.
2.(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末)已知函数,且,则的值为( )
A.1 B.2 C. D.
3.(24-25高二下·北京通州·期中)过点作曲线的切线,则切点坐标为( )
A. B. C. D.
4.(24-25高二下·甘肃嘉峪关·月考)设P为曲线上的点,若在点P处的切线的倾斜角的取值范围是,则点P的横坐标的取值范围是( )
A. B.
C. D.
5.(23-24高二下·北京西城·月考)已知直线是曲线的切线,则切点坐标为( )
A. B. C. D.
6.(22-23高二上·江苏淮安·期末)直线与曲线相切于点,则( )
A. B.1 C. D.2
7.(24-25高二下·云南丽江·月考)已知函数(为自然对数的底数),,直线既与相切又与相切,则直线的方程是( )
A. B.
C.或 D.或
8.(2025高三·全国·专题练习)若直线与函数和的图象分别相切于点,则( )
A.2 B. C. D.
二、多选题
9.(24-25高二下·安徽阜阳·月考)下列结论中正确的有( )
A. B.
C. D.
10.(25-26高二·全国·假期作业)(多选)曲线在点处的切线平行于直线,则切线方程为( )
A. B.
C. D.
11.(24-25高二下·云南楚雄·月考)若函数的图象上至少存在两个不同的点P,Q,使得曲线在这两点处的切线垂直,则称函数为“垂切函数”.下列函数中为“垂切函数”的是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
12.(24-25高二下·福建漳州·期末)若函数的导函数为偶函数,且的图象与直线相切,则可以是 .(写出一个满足条件的函数解析式即可)
13.(25-26高二上·湖南长沙·月考)已知曲线,则曲线过点的切线方程为 .
14.(2024·新课标Ⅰ卷·高考真题)若曲线在点处的切线也是曲线的切线,则 .
四、解答题
15.(2025高三·全国·专题练习)求下列函数的导数.
(1);
(2);
(3);
(4).
16.(25-26高二上·江苏盐城·期中)(1)求曲线在处切线的方程;
(2)已知曲线与曲线在它们的公共点处的切线互相垂直,求k的值.
17.(25-26高二上·湖南岳阳·月考)已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程
(2)若曲线在点处的切线方程与曲线也相切,求的值.
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