第5章 5.2.1 基本初等函数的导数(word版含答案)

文档属性

名称 第5章 5.2.1 基本初等函数的导数(word版含答案)
格式 doc
文件大小 765.5KB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2022-05-10 10:09:39

图片预览

文档简介

5.2 导数的运算
5.2.1 基本初等函数的导数
素养目标 学科素养
1.能根据导数的定义推导常用函数的导数.2.掌握基本初等函数的导数公式.(重点)3.利用基本初等函数的导数公式解决有关问题.(难点) 1.数学抽象;2.逻辑推理;3.数学运算
情境导学
高铁是目前非常受欢迎的交通工具,既低碳又快捷.设一高铁走过的路程s关于时间t的函数为s=f(t),求它的瞬时速度,即f(t)的导数.根据导数的定义,运算比较复杂,是否有更好的求导方法呢?
1.几个常用函数的导数
函数 用定义法求导数
y=f(x)=c y′= = = =0
y=f(x)=x y′= == =1
y=f(x)=x2 y′= === (2x+Δx)=2x
y=f(x)=x3 y′= === [3x2+3x·Δx+(Δx)2]=3x2
y=f(x)= y′= = = = =-
y=f(x)= y′= = ===
判断(正确的打“√”,错误的打“×”).
(1)若f(x)=2,则f′(x)=2.(  )
× 提示:f′(x)=0.
(2)若f(x)=x2,则f′(x)=2x2.(  )
× 提示:f′(x)=2x.
(3)若f(x)=x-1,则f′(x)=-.(√)
2.基本初等函数的导数公式
(1)若f(x)=c(c是常数),则f′(x)=0;
(2)若f(x)=xα(α∈Q,且α≠0),则f′(x)=αxα-1;
(3)若f(x)=sinx,则f′(x)=cosx;
(4)若f(x)=cosx,则f′(x)=-sinx;
(5)若f(x)=ax(a>0,且a≠1),则f′(x)=axln_a;
特别地,f(x)=ex,则f′(x)=ex;
(6)若f(x)=logax(a>0,且a≠1),则f′(x)=;
特别地,f(x)=ln x,则f′(x)=.
判断(正确的打“√”,错误的打“×”).
(1)′=cos.(  )
× 提示:∵sin=(常数),∴′=0.
(2)(2x)′=x2x-1.(  )
× 提示:(2x)′=2xln 2.
(3)(ln x)′=.(√)
1.函数f(x)=0的导数是(A)
A.0 B.1
C.不存在 D.不确定
2.若函数f(x)=x,则f′(2)=(  )
A.0 B.1
C.2 D.不存在
B 解析:f′(x)=1,∴f′(2)=1.
3.若函数f(x)=x2,则曲线y=f(x)在x=处的切线斜率为(  )
A.0 B.1
C. D.不存在
B 解析:∵f′(x)=2x,∴k=f′=2×=1.
4.若函数y=10x,则y′|x=1等于(  )
A. B.10
C.10ln 10 D.
C 解析:∵y′=10xln 10,∴y′|x=1=10ln 10.
5.给出下列命题:
①若y=ln 2,则y′=;
②若y=,则y′|x=3=-;
③若y=2x,则y′=2xln 2;
④若y=log2x,则y′=.
其中正确命题的个数为(  )
A.1 B.2
C.3 D.4
C 解析:对于①,y′=0,故①错;对于②,∵y′=-,
∴y′|x=3=-,故②正确;显然③④正确,故选C.
【例1】求下列函数的导数:
(1)y=x12;(2)y=;(3)y=;(4)y=7x;(5)y=log5x.
解:(1)y′=(x12)′=12x11.
(2)y′=′=(x-4)′=-4x-5=-.
(3)y′=()′=(x)′=x-.
(4)y′=(7x)′=7xln 7.
(5)y′=(log5x)′=.
1.若所求函数符合导数公式,则直接利用公式求解,公式法最简捷.
2.对于不能直接利用公式的类型,一般遵循“先化简,再求导”的基本原则,避免不必要的运算失误.比如对带根号的函数,一般先将其转化为分数指数幂,再利用公式(xα)′=αxα-1进行求导.
3.要特别注意“与ln x”,“ax与logax”,“sinx与cosx”的导数区别.
若g(x)=log3x, 则g′(x)=.
【例2】已知质点的运动方程是s=sint.
(1)求质点在t=时的速度;
(2)求质点运动的加速度.
解:(1)∵v(t)=s′(t)=cost,
∴v=cos=,
即质点在t=时的速度为.
(2)∵v(t)=cost,
∴加速度a(t)=v′(t)=(cost)′=-sint.
1.速度是路程对时间的导数,加速度是速度对时间的导数.
2.求函数在某定点(点在函数曲线上)的导数的步骤:(1)先求函数的导函数;(2)把对应点的横坐标代入导函数求相应的导数值.
1.求函数f(x)=在(1,1)处的导数.
解:∵f′(x)=′=(x-)′
=-x-=-,
∴f′(1)=-=-.
2.求函数f(x)=cosx在处的导数.
解:∵f′(x)=-sinx,
∴f′=-sin=-.
探究题1 求过曲线f(x)=cosx上一点P且与曲线在这点的切线垂直的直线方程.
解:因为f(x)=cosx,
所以f′(x)=-sinx.
则曲线f(x)=cosx在点P的切线斜率为
f′=-sin=-,
所以所求直线的斜率为,
所求直线方程为y-=,
即y=x-π+.
探究题2 分别求双曲线y=与抛物线y=x2的交点处的切线方程.
解:易求得双曲线y=与抛物线y=x2的交点为(1,1).
双曲线y=在交点处的切线的斜率为y′|x=1=-1,故切线方程为y-1=-(x-1),即x+y-2=0.
抛物线y=x2在交点处的切线的斜率为y′|x=1=2,故切线方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.
求曲线方程或切线方程时,应注意:
(1)切点是曲线与切线的公共点,切点坐标既满足曲线方程也满足切线方程;
(2)曲线在切点处的切线的斜率,即对应函数在该点处的导数.
(3)必须明确已知点是不是切点,如果不是,应先设出切点.
已知函数y=kx是曲线y=ln x的一条切线,则k=________.
 解析:设切点为(x0,y0),
∵y′=,∴k=,
∴y=·x.又点(x0,y0)在曲线y=ln x上,
∴y0=ln x0,
∴ln x0=,∴x0=e,∴k=.
1.函数y=x2在x=1处的导数是(  )
A.0 B.1
C.2 D.3
C 解析:易得y′=2x,故函数y=x2在x=1处的导数是2×1=2.故选C.
2.已知f(x)=ln x,则f′的值为(  )
A.1 B.-1
C.e D.
C 解析:由f(x)=ln x,则f′(x)=.所以f′==e.故选C.
3.函数f(x)=x3,f′(x0)=6,则x0=(  )
A. B.-
C.±1 D.±
D 解析:∵f′(x)=3x2,∴3x=6,∴x0=±.故选D.
4.(多选)下列结论正确的是(  )
A.若f(x)=0,则f′(x)=0
B.若f(x)=cosx,则f′(x)=sinx
C.若f(x)=,则f′(x)=-
D.若f(x)=ln x,则f′(x)=
ACD 解析:对A,f(x)为常数,显然成立;对B,f′(x)=-sinx,故B错误;对C,D,显然都成立.故选ACD.
5.求下列函数的导数:
(1)y=;
(2)y=cos;
(3)y=()x.
解:(1)y′=(x)′=x.
(2)∵y=cos=sinx,
∴y′=(sinx)′=cosx.
(3)y′=[()x]′=()xln =()xln 3.
1.由定义求出的常用函数的导数可作为公式直接使用.
2.熟记基本初等函数的导数公式.
3.注意区别f(x)=ax(a>0,且a≠1)及f(x)=logax(a>0,且a≠1)的导数:(ax)′=axln a,(logax)′=.
课时分层作业(十四)
基本初等函数的导数
(60分钟 100分)
知识点1 几个常用函数的导数公式的应用
1.(5分)已知f(x)=xα(α∈Q*),若f′(1)=,则α等于(  )
A. B.
C. D.
D 解析:∵f(x)=xα,
∴f′(x)=αxα-1,
∴f′(1)=α=.
2.(5分)给出下列结论:
①若f(x)=,则f′(x)=-;
②若f(x)=,则f′(x)=;
③若f(x)=3,则f′(1)=0.
其中正确的个数是(  )
A.1 B.2
C.3 D.0
3.(5分)(多选)在曲线f(x)=上切线的倾斜角为π的点的坐标为(  )
A.(1,1) B.(-1,-1)
C. D.
AB 解析:切线的斜率k=tan π=-1,
设切点为(x0,y0),则f′(x0)=-1,
又f′(x)=-,∴-=-1,∴x0=1或-1,
∴切点坐标为(1,1)或(-1,-1).故选AB.
4.(5分)已知抛物线C:y=x2,过第一象限的点(a,a2)作抛物线C的切线l,则直线l与y轴的交点的坐标为________.
(0,-a2) 解析:显然点(a,a2)为抛物线C:y=x2上的点,∵y′=2x,∴直线l的方程为y-a2=2a(x-a).
令x=0,得y=-a2,∴直线l与y轴的交点的坐标为(0,-a2).
知识点2 基本初等函数的导数
5.(5分)若函数f(x)=cosx,则f′=(  )
A.0 B.1
C.-1 D.
C 解析:∵f′(x)=-sinx,
∴f′=-sin=-1.
6.(5分)已知函数f(x)=2-x,则f′(x)=(  )
A.-xln 2
B.xln 2
C.xlog2e
D.x
A 解析:∵f(x)=2-x=x,
∴f′(x)=xln=-xln 2.
7.(5分)给出下列结论:
①(cosx)′=sinx;
②′=cos;
③若y=,则y′=-;
④′=.
其中正确的个数是(  )
A.0 B.1
C.2 D.3
B 解析:因为(cosx)′=-sinx,所以①错误.sin =,而′=0,所以②错误.′=(x-2)′=,所以③错误.′==,所以④正确.
8.(5分)已知直线y=kx是曲线y=3x的切线,则k的值为________.
eln 3 解析:设切点为(x0,y0).
因为y′=3xln 3,①
所以k=3x0ln 3,
所以y=3x0ln 3·x.
又因为(x0,y0)在曲线y=3x上,
所以3x0ln 3·x0=3x0,②
所以x0==log3e.
所以k=eln 3.
9.(5分)已知f(x)=x2,g(x)=ln x,若f′(x)-g′(x)=1,则x=________.
1 解析:因为f(x)=x2,g(x)=ln x,
所以f′(x)=2x,g′(x)=且x>0,
f′(x)-g′(x)=2x-=1,即2x2-x-1=0,
解得x=1或x=-(舍去).故x=1.
10.(5分)直线y=x+b是曲线y=ln x(x>0)的一条切线,则实数b=________.
ln 2-1 解析:设切点坐标为(x0,y0),则y0=ln x0.
∵y′=(ln x)′=,
∴=,
∴x0=2,y0=ln 2.
由ln 2=×2+b,得b=ln 2-1.
11.(5分)设f0(x)=sinx,f1(x)=f′0(x),f2(x)=f′1(x),…,fn+1(x)=f′n(x),n∈N,则f2 020(x)=(  )
A.sinx B.-sinx
C.cosx D.-cosx
C 解析:f0(x)=sinx,
f1(x)=f′0(x)=(sinx)′=cosx,
f2(x)=f′1(x)=(cosx)′=-sinx,
f3(x)=f′2(x)=(-sinx)′=-cosx,
f4(x)=f′3(x)=(-cosx)′=sinx,所以4为最小正周期,故f2 020(x)=f4(x)=cosx.
A.64 B.32
C.16 D.8
13.(5分)点P是f(x)=x2上任意一点,则点P到直线y=x-1的最短距离是________.
 解析:与直线y=x-1平行的f(x)=x2的切线的切点到直线y=x-1的距离最小.设切点为(x0,y0),则f′(x0)=2x0=1,
∴x0=,y0=.即P到直线y=x-1的距离最短.
∴d==.
14.(5分)下列结论正确的有________.
①若f(x)=x4,则f′(2)=32;
②若f(x)=,则f′(2)=-;
③若f(x)=,则f′(1)=-;
④若f(x)=x-5,则f′(-1)=-5.
①③④ 解析:对于①,f′(x)=4x3,f′(2)=4×23=32,正确;
15.(5分)曲线f(x)=ln x在点M(e,1)处的切线的斜率是______,切线方程为________.
 x-ey=0 解析:∵f′(x)=(ln x)′=,
∴f′(e)=.
∴切线方程为y-1=(x-e),即x-ey=0.
16.(5分)已知f(x)=a2(a为常数),g(x)=ln x,若2x[f′(x)+1]-g′(x)=1,则x=________.
1 解析:因为f′(x)=0,g′(x)=(x>0),
所以2x[f′(x)+1]-g′(x)=2x-=1,
解得x=1或x=-.
因为x>0,所以x=1.
17.(10分)求下列函数的导数.
(1)y=;
(2)y=x;
(3)y=2sincos.
解:(1)∵y==x-4,∴y′=-4x-5=-.
(3)∵y=2sincos=sinx,
∴y′=cosx.
18.(10分)已知P(-1,1),Q(2,4)是曲线y=x2上的两点.
(1)求过点P,Q的曲线y=x2的切线方程;
(2)求与直线PQ平行的曲线y=x2的切线方程.
解:(1)因为y′=2x,P(-1,1),Q(2,4)都是曲线y=x2上的点.
过P点的切线的斜率k1=-2,
过Q点的切线的斜率k2=4,
过P点的切线方程为y-1=-2(x+1),
即2x+y+1=0,
过Q点的切线方程为y-4=4(x-2),
即4x-y-4=0.
(2)因为y′=2x,直线PQ的斜率k==1,
设切点坐标为M(x0,y0),则切线的斜率k=2x0=1,
所以x0=,所以切点M,
与PQ平行的切线方程为y-=x-,
即4x-4y-1=0.