内容正文:
章末分层突破
[自我校对]
①导数及其应用 ②导数的运算
③曲线的切线斜率 ④导数的四则运算 ⑤函数的单调性 ⑥曲线的切线 ⑦最优化问题 ⑧曲边梯形的面积 ⑨微积分基本定理的应用
导数的几何意义及其应用
利用导数的几何意义求切线方程时关键是搞清所给的点是不是切点,常见的类型有两种,一是求“在某点处的切线方程”,则此点一定为切点,先求导,再求斜率代入直线方程即可得;另一类是求“过某点的切线方程”,这种类型中的点不一定是切点,可先设切点为Q(x1,y1),则切线方程为y-y1=f′(x1)(x-x1),再由切线过点P(x0,y0)得
y0-y1=f′(x1)(x0-x1),①
又y1=f(x1),②
由①②求出x1,y1的值,
即求出了过点P(x0,y0)的切线方程.
(1)曲线y=xex-1在点(1,1)处切线的斜率等于( )
A.2e
B.e
C.2
D.1
(2)已知函数y=f(x)的图象是下列四个图象之一,且其导函数y=f′(x)的图象如图11所示,则该函数的图象是( ) 【导学号:05410035】
图11
【精彩点拨】 (1)曲线在点(1,1)处的切线斜率即为该点处的导数.
(2)由导数值的大小变化,确定原函数的变化情况,从而得出结论.
【规范解答】 (1)y′=ex-1+xex-1=(x+1)ex-1,故曲线在点(1,1)处的切线斜率为k=2.
(2)从导函数的图象可以看出,导函数值先增大后减小,x=0时最大,所以函数f(x)的图象的变化率也先增大后减小,在x=0时变化率最大.A项,在x=0时变化率最小,故错误;C项,变化率是越来越大的,故错误;D项,变化率是越来越小的,故错误;B项正确.
【答案】 (1)C (2)B
[再练一题]
1.已知曲线y=.
x3+
(1)求曲线在点P(2,4)处的切线方程;
(2)求曲线过点P(2,4)的切线方程;
(3)求斜率为4的曲线的切线方程.
【解】 (1)∵P(2,4)在曲线y=上,且y′=x2,
x3+
∴在点P(2,4)处的切线的斜率k=4.
∴曲线在点P(2,4)处的切线方程为y-4=4(x-2),即4x-y-4=0.
(2)设曲线y=.
,则切线的斜率k=x与过点P(2,4)的切线相切于点Ax3+
∴切线方程为y-(x-x0),
=x
即y=x.
+x·x-
∵点P(2,4)在切线上,
∴4=2x+4=0,
-3x,即x+x-
∴x+4=0.
-4x+x
∴x(x0+1)-4(x0+1)(x0-1)=0,
∴(x0+1)(x0-2)2=0,
解得x0=-1或x0=2,故所求的切线方程为4x-y-4=0或x-y+2=0.
(3)设切点为(x0,y0),
则切线的斜率k=x=4,∴x0=±2.
∴切点为(2,4)或.
∴斜率为4的曲线的切线方程为y-4=4(x-2)和y+=4(x+2),
即4x-y-4=0和12x-3y+20=0.
利用导数判断函数的单调性
利用导数的符号判断函数的增减性,进而确定函数的单调区间,这是导数的几何意义在研究曲线变化规律时的一个应用,它充分体现了数形结合思想.这部分内容要注意的是f(x)为增函数⇔f′(x)≥0且f′(x)=0的根有有限个,f(x)为减函数⇔f′(x)≤0且f′(x)=0的根有有限个.
设函数f(x)=xea-x+bx,曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=(e-1)x+4.
(1)求a,b的值;
(2)求f(x)的单调区间.
【精彩点拨】 (1)利用导数的几何意义和求导运算建立方程组求未知数.(2)利用导数与函数单调性的关系判断函数的单调性.
【规范解答】 (1)因为f(x)=xea-x+bx,
所以f′(x)=(1-x)ea-x+b.
依题设,即
解得
(2)由(1)知f(x)=xe2-x+ex.
由f′(x)=e2-x(1-x+ex-1)及e2-x>0知,f′(x)与1-x+ex-1同号.
令g(x)=1-x+ex-1,则g′(x)=-1+ex-1.
所以,当x∈(-∞,1)时,g′(x)<0,g(x)在区间(-∞,1)上单调递减;
当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在区间(1,+∞)上单调递增.
故g(1)=1是g(x)在区间(-∞,+∞)上的最小值,
从而g(x)>0,x∈(-∞,+∞).
综上可知,f′(x)>0,x∈(-∞,+∞),故f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞).
[再练一题]
2.(1)讨论函数f(x)=ex的单调性,并证明当x>0时,(x-2)ex+x+2>0;
(2)证明:当a∈[0,1)时,函数g(x)=(x>0)有最小值.设g(x)的最小值为h(a),求函数h(a)的值域.
【解】 (1)f(x)的定义域为(-∞,-2)∪