内容正文:
第三章 导数及其应用
3.1 变化率与导数
3.1.3 导数的几何意义
[学习目标] 1.理解导数的几何意义,会求曲线上某点处的切线方程(重点). 2.理解在某点处与过某点的切线方程的区别(难点、易混点).
[知识提炼·梳理]
1.导数的几何意义
函数y=f(x)在点x0处的导数的几何意义是曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率.也就是说,曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率是f′(x0),相应地,切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0).
2.函数的导数
当x=x0时,f′(x0)是一个确定的数,则当x变化时,f′(x)是x的一个函数,称f′(x)是f(x)的导函数(简称导数).f′(x)也记作y′,即f′(x)=y′=
温馨提示
“函数f(x)在点x0处的导数”是一个值;“导函数”简称“导数”是一个函数.所以求函数在某点处的导数时,一般是先求出函数的导函数,再计算这点的导函数值.
[思考尝试·夯基]
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点.( )
(2)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线.( )
(3)函数f(x)在点x0处的导数f′(x0)与导函数f′(x)之间是有区别的.( )
(4)求f′(x0)时,可先求f(x0),再求f′(x0).( )
解析:(1)直线与曲线公共点的个数不是切线的本质特征,直线是曲线切线时,直线可能与曲线有两个以上的交点,正确.(2)与曲线有且只有一个交点的直线不一定是曲线的切线,如直线x=1与抛物线y=x2有且只有一个公共点,但x=1不是抛物线y=x2的切线,不正确.
(3)f′(x0)是一个数值,不是变数,而f′(x)是关于x的一个函数,正确.(4)求f′(x0)时,可先求f′(x),再求f′(x0),故(4)错误.
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)×
2.设f′(x0)=0,则曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线( )
A.不存在
B.与x轴平行或重合
C.与x轴垂直
D.与x轴斜交
解析:f′(x0)=0,说明曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线斜率为0,所以与x轴平行或重合.
答案:B
3.在曲线y=x2上切线倾斜角为eq \f(π,4)的点是( )
A.(0,0)
B.(2,4)
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),\f(1,16)))
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(1,4)))
解析:因为y=x2,
所以 k=y′=eq^\o(,\s\do4(Δx→0)) eq \f(Δy,Δx)=eq^\o(,\s\do4(Δx→0)) eq \f((x+Δx)2-x2,Δx)=
eq^\o(,\s\do4(Δx→0)) (2x+Δx)=2x,所以 2x=taneq \f(π,4)=1,
所以 x=eq \f(1,2),则y=eq \f(1,4).
答案:D
4. 若曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程为3x+y+5=0,则( )
A.f′(x0)>0
B.f′(x0)<0
C.f′(x)=0
D.f′(x0)不存在
解析:f′(x)=k=-3<0.
答案:B
5.对于函数f(x)=ax+4,若f′(1)=2,则a=_______.
解析:因为f′(x0)=eq^\o(,\s\do4(Δx→0)) eq \f(a(x0+Δx)+4-ax0-4,Δx)=a,
f′(1)=2,所以a=2.
答案:2
类型1 导数的几何意义(自主研析)
[典例1] 已知函数f(x)的图象如图所示,f′(x)是f(x)的导函数,则下列结论正确的是( )
A.0<f′(2)<f′(3)<f(3)-f(2)
B.0<f′(3)<f(3)-f(2)<f′(2)
C.0<f′(3)<f′(2)<f′(3)-f(2)
D.0<f(3)-f(2)<f′(2)<f′(3)
解析:从图象上可以看出f(x)在x=2处的切线的斜率比在x=3处的斜率大,且均为正数,
所以有0<f′(3)<f′(2),此两点处割线的斜率eq \f(f(3)-f(2),3-2)比f(x)在x=2处的切线的斜率小,比f(x)在x=3处的切线的斜率大,所以0<f′(3)<f(3)-f(2)<f′(2).
答案:B
曲线f(x)在x=x0附近 切线的斜率k f′(x0)
上升 k>0 f′(x0)>0
下降 k<0 f′(x0)<0
平坦 k=0 f′(x0)=0
归纳升华
函数y=f(x)在x=x0处的导数f′(x0)是曲线f(x)在点(x0,f(x0))