专题四 导 数.docx
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1、专题四导 数导数的概念是微积分的核心概念之一,它有极其丰富的实际背景和广泛的应用.在本专题中,我们将复习导数的概念及其运算,体会导数的思想及其内涵;应用导数探索函数的单 调性、极值等性质,感受导数在解决数学问题和实际问题中的作用.导数的相关问题主要围绕以下三个方面:导数的概念与运算,导数的应用,定积分与微积分基本定理. 41导数概念与导数的运算【知识要点】1 .导数概念:平均变化率:对于函数y=/u),定义/区)一八斗)为函数 尸危)从X到也的平均x2 一百变化率.换言之,如果自变量X在均处有增量Ax,那么函数;(X)相应地有增量八祀十八幻凡布),则比值加0 一就叫做函数y=x)从加到xo+之
2、间的平均变化率.Ax(2)函数y=.x)在x = x()处的导数:函数y=/(x)在x = %o处的瞬时变化率是 lim /()+常-公),我们称它为函数尸危)在x=xo处的导数,记作f (xo),即 - Ax八%。)=帆八%。)=帆/(x0 + Ay)-/(x0)Ax/(x + Ax)-/(x)Ax(3)函数y=/(x)的导函数(导数):当x变化时,/ (x)是x的一个函数,我们称它为函数y=#尤)的导函数(简称导数),即fx) = lim 2 .导数的几何意义:函数)二大尤)在点xo处的导数(超)就是曲线y=/(x)在点(枇,xo)处的切线的斜率,即k=(5).3 .导数的运算:(1)几种
3、常见函数的导数:(O =0(。为常数);=i(x0, 金Q);(siru) =cosx;(4)(cosx) sinx; O =e;)=aln30,且 aWl);(Inx)=;%(log6/x) = ogae(a0,且 W1). x(2)导数的运算法则:w(x) v(x) = uf(x) M(x);(2)w(x)v(x)r = uf(x)v(x) + uxvx);解:(1)由+是R上的奇函数,知火0) = 0,解得d=O,所以次x) = . + cx3#。),/(x) = 3or2+c(6ZO).由当x=l时,式应取得极值-2,得*1)=+。=2,且/(1) = 3+。=0,解得q = 1, c
4、 3 ,所以,外幻二X3 一3x.(2)令/ (x)0,解得xV l,或xl;令/ (x)0,解得一 1Vx1,从而函数人犬)在区间(一8, 1)内为增函数,(-1, 1)内为减函数,在(1, +8)内为增 函数.故当x1, 1时,兀x)的最大值是4一1) = 2,最小值是41)=2,所以,对任意的、%2e( B 1), /(xi)Ax2)I0,解得X,;令/(x)VO,解得0x1 时,gf(x)= 1 a+wc 1 6/0,故g(x)在(1, +8)上为增函数,所以,x2l时,g(x)2g(l)=l即汽幻办一1.若。1,方程ga)=O的根为期=一1,此时,若e(l, xo),则g%r)V。,
5、故g(x)在该区间为减函数.所以,%e(l, xo)时,g(x)g(l)= 1 a0,f(x)1 时,因为 g(x) = L(l l)0, X X故g(x)是(1,+8)上的增函数,所以g(x)的最小值是g(l)=l,从而的取值范围是(一8, 1.已知函数/。)=1()+ aln(x-1)其中N*,。为常数.(1)当=2时,求函数八工)的极值;当4=1时,证明:对任意的正整数,当x22时,有1.解:(1)由已知得函数於)的定义域为x I %1,当=2 时,%所以尸(幻=2-(:与/)2当6Z0时,由次光)=0得玉=1 + J1,=1 J2 1,此时ff(x)=此时ff(x)=-a(x-x1 )
6、(x-x2)(1-x)3当x(l,汨)时,/(x)0,汽幻单调递增.当。)无极值.(2)证法一:因为。=1,所以/(x) =!- + ln(x-l).-ln(x- l),(1 一 x)当为偶数时,令g(x) = x l(1 - X)则夕(x) = l +r != z2 +B_0(x2).八 (X 1 严 X-l X 1 (X 1 严所以当工22时,g(x)单调递增,又g(2)=0,因此 g(x) = x _ 1 -ln(x _ 1) 2 g(2) = 0恒成立, (x-l)所以yu)wx1成立.当为奇数时,要证1,由于n 0(x2).xx所以,当时,/z(x)=x1ln(x1)单调递增,又以2
7、)=10, 所以,当时,恒有/?(x)0,即ln(xl)Vx1成立.综上所述,结论成立.证法二:当 =1 时,/(%)=-+ ln(x-l). (1-x)当x22时,对任意的正整数小恒有一-一 2 时,久龙)2/1(2)=0,即 l+ln(xl)Wx1 成立.故当 xN2 时 有一!一 + ln(x-l)=/(犬)图象如图所示,则y=x)的图象最有可能是().函数人力=加一x在R上为减函数,则的取值范围是()(A)6ZO(B)WO(C)a-(D)a 1(C)tzee二、填空题:3 .函数危尸%3 -3加+2旅在x= 1处取得极小值-1,则+/?=.4 .函数y=x(l%2)在0, 1上的最大值
8、为.5 .已知函数人幻=2?6/+。在2, 2上的最小值为一37,则实数。=.6 .有一块边长为6m的正方形铁板,现从铁板的四个角各截去一个相同的小正方形,做成一个长方体形的无盖容器,为使其容积最大,截下的小正方形边长为 m.三、解答题:7 .已知函数/(x)=x3+qx2+法3,Z?R)的图象过点P(l, 2),且在点尸处的切线斜率为8.(1)求m的值;(2)求函数火X)的单调区间;(3)求函数x)在区间1,1上的最大值与最小值.TT.当 X(0,5)时,证明:taarx.8 .已知函数/(x) = ev.(1)证明:,/U)的导数/。)22;(2)若对所有尤2。都有次求的取值范围.4-3定
9、积分与微积分基本定理【知识要点】1 .曲边梯形的面积与定积分:(1)定积分定义:设函数y=/(x)定义在区间加上.用分点Q=XoVxiX2x=把区间加分为个小区间,其长度依次为A%i=Xi+i如z=0, 1, 2,n1.记 力为这些小区间长度的最大者.当4趋近于。时,所有的小区间的长度都趋近于0.在每个 小区间内任取一点作和式S=/(苧) 当X -0时,如果和式的极限存在,我 /=0们把和式S的极限叫做函数,/(X)在区间,句上的定积分,记作,7(x)dx,即17(%)改 =照白). /=017(%)改 =照白). /=0其中火X)叫做被积函数,。叫做积分下限,人叫做积分上限,此时称函数/U)
10、在区间4,切上可积.(2)定积分性质:定积分有三条主要的性质:(*bpb好(x)dx = k y(x)dx (k 为常数); J。Jarbfb j /(x) 土 g(x)dx = J /(x)dx f g(x)dx; J aJ aJ arbf(? I /(x)dx = f(x)dx + /(x)dx(Q c b).JaJ aJc说明:性质对于有限个函数(两个以上)也成立;性质对于把区间Q,切分成有限个(两 个以上)区间也成立.在定积分的定义中,7(x)ck限定下限小于上限,即为了计算方便,我们把定rapb积分的定义扩展,使下限不一定小于上限,并规定:f(x)ck-f(x)ck.(3)几种典型的
11、曲边梯形面积的计算方法:由三条直线x=a, x=b(ab)9 积 S = /(x)dx.由三条直线x=a, x=b(ag(x)围成的平面图形的面积S = J(X)g(x)dx由三条直线x = a, x = b(a F(b)-F(a).【复习要求】1. 了解定积分的概念;2. 了解微积分基本定理的含义.【例题分析】例1计算下列定积分: f2x2dx ;JO(2) sinxdx ;(4) 2(3%_$山%)(& ;Jop 2(5) +bx+ c)ck ;JOW: (1) f2x2dx = ix3 Io=-.Jo 310 3(6)2兀 .(sin x-cosx)dx.71(2) sinxck = -
12、cosx|J=-cos7i + cosO = 2 .7132E(4) 2 (3%- sin x)dx = ( x2 + cosx) K =J。2(5) J (ax2 + bx + c)dx = (_ . H + ex) |q= IFC.33(6)(6)71(sin x-cosx)dx = (-cosx-sinx) I” 一2 .【评析】求一般分为两步:求x)的原函数F(x);计算尸3)一的值, 对于求较复杂函数的定积分还要依据定积分的性质.例2计算下列定积分:(1) f |x|dx;设/(x) = F ,, 求f/(x)dx.JTcOSX-l,X0.解:(l)J:|%|d_ = 2f%dx =
13、 2xg%2c=.(2) f(x)dx - j0x2dx + (cos x-l)dx = * 匕 +(sin x-x) |;)=sinl .【评析】设/(x)在区间。,刈上连续,则/(X)是偶函数时,)。)心= J-a2/(x)dx;/(x)是奇函数时,/(x)dr = 0.当/U)是分段函数时,求积分应分段进行.例3求曲线y=e, y=e=及直线x=l所围成图形的面积.解:两条曲线=8, =),的交点为(0, 1),故所求面积 s = f e e-x )dr = (ex +。一、)匕=e + 2.JO9 R例4过原点的直线I与抛物线2以30)所围成图形的面积为,求直线i的 方程.解:设直线/
14、的方程为=依,将其代入y=f 2奴(。0),解得x=0或x=2+Z.r2a+kc 、, x2a + k 9 x、透当 2q + 上0 时,所求面积为 S= (kx-x2+2ax)dx = (x 丁)1;Jo2 J_(2 + 攵)3u2当2a + k0时,所求面积为S(2a+ k)3-6-3*3 =43,解得=-5。62一、选择题:1.曲线在点(1, e)处导数为()。z/2 c 、,2a+ k 2 x、e_ Jz人 *x x + 2ax)dx (x 3 )弓/左,此时直线/的方程为y= -5ax.习题4令(2 :攵)3 2/,解得 = ,此时直线/的方程为y = QX.二6.(A)l(B)e(
15、C)-l(D)-e.曲线y:%3 2x+4在点(1, 3)处切线的倾斜角为()(A)30(B)45(C)60(C)60(D)120.函数段)的定义域为开区间(m b),导函数FQ)在(m3内的图象如图所示,则函数/U) 在开区间(。,。)内有极小值点()(A)l 个(C)3 个(B)2 个(D)4 个4 .函数/(x)=xliu:的最小值是()(A)e(B) e(C)e-,(D)e 15 .设汽)、g。)是定义域为R的恒大于零的可导函数,且r(x)g(x)/U)g x)0,则当。人f(b)g(b)(BVU)g(a) /(a)g(x)(C)/(x)g3) Kb)g(x)(DV(x)g(x) /m
16、)g(a)6 .设曲线丁=加在点(1, a)处的切线与直线2xy6=0平行,则a=.7 .如图,函数“X)的图象是折线段ABC,其中A, B, C的坐标分别为(0, 4), (2, 0), (6, 4),则函数#0在x=l处的导数/(1)=.。1 毕 T 5.函数y=2/ 3一12x+5在0, 3上的最大值是;最小值是.8 .设函数H幻=%3+加+ (-3)%的导函数是尸(幻,若尸是偶函数,则曲线y=“r) 在原点处的切线方程为.9 .抛物线y=fx与x轴所围成封闭图形的面积是.三、解答题:10 .设函数/(x)=xe(ZWO).(1)求函数1外的单调区间;(2)若函数次处在区间(一1, 1)
17、内单调递增,求上的取值范围.11 .设函数於+在x=l及x=2时取得极值.求4,。的值;若对于任意的x0, 3,都有人幻。2成立,求。的取值范围.13.设。0,函数 /(x) = (x2 - %-)eav.a(1)当。=2时,求函数“T)的单调区间;3(2)若不等式/(%) + -0对任意实数x恒成立,求a的取值范围. a14.已知函数|尤)=111(工+)+/.(1)若当X= -1时,/(X)取得极值,求。的值,并讨论应)的单调性;A(2)若“V)存在极值,求Q的取值范围,并证明所有极值之和大于In.专题四导数参考答案练习41一、选择题:1. C 2. B 二、填空题: 5. 36. 4三、
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