第五章:一元函数的导数及其应用
5.2 导数的运算
【题型归纳】
题型一:利用导数公式求函数的导数
1.(2022·全国·高二课时练习)求下列函数的导数:
(1)(2)(3)(4)(5)(6)
2.(2022·全国·高二课时练习)求下列函数的导数:
(1)y=x-3;(2)y=3x;(3)y=log5x;(4);(5);(6)y=lnx;(7)y=ex.
题型二:导数的运算法则
3.(2022·江苏·高二专题练习)求下列函数的导数;
(1)(2)(3)
(4)(5)(6)
4.(2022·全国·高二课时练习)求下列函数的导数:
(1)y=x4-3x2-5x+6;(2)y=x·tan x;(3)y=(x+1)(x+2)(x+3);(4)y=.
题型三:复合函数与导数的运算法则的综合应用
5.(2022·全国·高二课时练习)求下列函数的导数:
(1)(2)(3)
(4)(5)(6)
6.(2022·全国·高二课时练习)求下列函数的导数.
(1)(2)(3);
(4)(5)(6).
题型四:与切线有关的综合问题(切点、某点)
7.(2022·广西河池·高二月考(理))已知函数.
(1)求函数在点处的切线方程;
(2)求函数过点处的切线方程.
8.(2022·全国·高二课时练习)已知函数,且曲线在点处的切线方程为l,直线m平行于直线l且过点.
(1)求出直线l与m的方程;
(2)指出曲线上哪个点到直线m的距离最短,并求出最短距离.
【双基达标】
一、单选题
9.(2022·广西河池·高二月考(理))已知,则( )
A. B. C. D.
10.(2022·全国·高三专题练习(理))函数的图像在点处的切线方程为( )
A. B. C. D.
11.(2022·全国·高三专题练习)已知函数f(x)的导函数为,且满足f(x)=3x+lnx,则=( )
A.2e B. C. D.﹣2e
12.(2022·山东烟台·高三期中)曲线在处的切线的倾斜角为,则( )
A. B. C. D.
13.(2022·江苏·高二课时练习)若函数对于任意x有,,则此函数的解析式为( )
A. B.
C. D.
14.(2022·福建省漳州第一中学高二月考)已知函数(是自然对数的底数),则等于( )
A. B. C. D.
15.(2022·全国·高二课时练习)函数的导数为( )
A. B.
C. D.
16.(2022·全国·高二课时练习)若,则等于( )
A. B.0 C. D.6
17.(2022·全国·高二课时练习)下列函数求导运算正确的个数为( )
①;②;③;④.
A.1 B.2
C.3 D.4
18.(2022·全国·高二单元测试)已知a为实数,函数的导函数为,且是偶函数,则曲线在点处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
19.(2022·全国·高二单元测试)已知点在曲线上,为曲线在点处的切线的倾斜角,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
20.(2022·全国·高二单元测试)已知数列为等比数列,其中,,若函数,为的导函数,则( )
A. B. C. D.
21.(2022·全国·高二单元测试)函数的导函数在区间上的图象大致为( )
A. B.
C. D.
22.(2022·全国·高二专题练习)f0(x)=sin x,f1(x)=f′0(x),f2(x)=f′1(x),…,fn+1(x)=f′n(x),n∈N,则f2 017(x)=( )
A.sin x B.-sin x C.cos x D.-cos x
【高分突破】
一:单选题
23.(2022·全国·高二课时练习)已知函数(,,且)的图像在点处的切线方程为,则( )
A. B. C. D.
24.(2022·全国·高二课时练习)已知函数,其导函数记为,则( )
A.2 B. C.3 D.
25.(2022·重庆巴蜀中学高二开学考试)设,已知的图像上有且只有三个点到直线的距离为,则( )
A.1 B. C. D.
26.(2022·陕西·榆林十二中高二月考(理))已知函数f(x)的导函数,且满足关系式则的值等于( )
A.2 B.—2 C. D.
27.(2022·北京市景山学校通州校区高二期中)已知函数,则曲线过点的切线有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
28.(2022·安徽·定远县育才学校高二月考(理))给出下列结论:
①;②;
③若,则;④.
其中正确的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
29.(2022·全国·高二专题练习)如图,是可导函数,直线:是曲线在处的切线,令,是的导函数,则( )
A.1 B.0 C.2 D.4
30.(2022·吉林·延边二中高二期末(理))用数学的眼光看世界就能发现很多数学之“美”.现代建筑讲究线条感,曲线之美让人称奇.衡量曲线弯曲程度的重要指标是曲率,曲线的曲率定义如下:若是的导函数,是的导函数,则曲线在点处的曲率.若曲线与在处的曲率分别为,,( )
A. B. C.4 D.2
二、多选题
31.(2022·江苏·高二课时练习)已知函数的图象在点处的切线方程是,若,则下列各式成立的是( )
A. B.
C. D.
32.(2022·江苏·高二课时练习)以下函数求导正确的是( )
A.若,则
B.若则
C.若,则
D.设的导函数为,且,则
33.(2022·江苏·高二课时练习)已知曲线,则过点,且与曲线相切的直线方程可能为( )
A. B. C. D.
34.(2022·江苏金湖·高二期中)定义在区间上的连续函数的导函数为,若使得,则称为区间上的“中值点”.下列在区间上“中值点”多于一个的函数是( )
A. B. C. D.
三、填空题
35.(2022·全国·高二课时练习)已知,,若,则________.
36.(2022·全国·高二课时练习)已知函数f(x)=(k为常数,e=2.718 28…是自然对数的底数),曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,则k的值为__________.
37.(2022·江苏·高二专题练习)已知函数的图象关于直线对称,为的导函数,则________.
38.(2022·广东·洛城中学高二月考)设,,,……,,,则__________.
四、解答题
39.(2022·全国·高二课时练习)求下列函数的导数.
(1);
(2);
(3);
(4).
40.(2022·全国·高二课时练习)求下列函数的导数:
(1)y=(2x+1)5;
(2)y=;
(3)y=;
(4)y=x·;
(5)y=lg(2x2+3x+1);
(6)y=.
41.(2022·江苏·高二课时练习)已知函数.
(1)求导函数;
(2)若曲线在点处的切线方程为,求a,b的值.
42.(2022·江苏·高二课时练习)在①是三次函数,且,,,,②是二次函数,且这两个条件中任选一个作为已知条件,并回答下列问题.
(1)求函数的解析式;
(2)求的图象在处的切线l与两坐标轴围成的三角形的面积.
43.(2022·全国·高二课时练习)已知函数f(x)=,且f(x)的图象在x=1处与直线y=2相切.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若P(x0,y0)为f(x)图象上的任意一点,直线l与f(x)的图象切于P点,求直线l的斜率k的取值范围.
【答案详解】
1.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
【分析】
根据基本初等函数函数的导数公式计算可得;
(1)
解:因为,所以;
(2)
解:因为,所以;
(3)
解:因为,所以;
(4)
解:因为,所以;
(5)
解:因为,所以;
(6)
解:因为,所以;
2.答案见解析
【分析】
根据基本初等函数的求导公式一一求解即可.
【详解】
(1)y′=-3x-4.
(2)y′=3xln3.
(3)y′=.
(4)y=sinx,y′=cosx.
(5)y′=0.
(6)y′=.
(7)y′=ex.
3.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
【分析】
根据基本初等函数的导数公式及导数的运算法则计算可得;
(1)
解:因为,所以;
(2)
解:因为,所以;
(3)
解:因为,所以;
(4)
解:因为,所以;
(5)
解:因为,所以
(6)
解:因为,所以
4.(1)4x3-6x-5;(2);(3)3x2+12x+11;(4).
【分析】
利用基本初等函数的导数公式及复合函数的求导法则,求各函数的导数即可.
【详解】
(1)y′=(x4-3x2-5x+6)′=(x4)′-(3x2)′-(5x)′+6′=4x3-6x-5;
(2)
==;
(3)法一:y′=[(x+1)(x+2)(x+3)]′=[(x+1)(x+2)]′(x+3)+(x+1)(x+2)(x+3)′=[(x+1)′(x+2)+(x+1)(x+2)′](x+3)+(x+1)(x+2)=(x+2+x+1)(x+3)+(x+1)(x+2)=(2x+3)(x+3)+x2+3x+2=3x2+12x+11;
法二:由(x+1)(x+2)(x+3)=(x2+3x+2)(x+3)=x3+6x2+11x+6,
∴y′=[(x+1)(x+2)(x+3)]′=(x3+6x2+11x+6)′=3x2+12x+11;
(4)法一:y′==.
法二:,
∴y′==.
5.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
【分析】
根据基本初等函数的导数公式及复合函数的导数运算法则计算可得;
(1)
解:因为,所以
(2)
解:因为,所以
(3)
解:因为,所以
(4)
解:因为,所以
(5)
解:因为,所以
(6)
解:因为,所以
6.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
【分析】
直接利用导数的运算法则、基本初等函数的导数公式以及简单复合函数的导数计算法则求解.
(1)
解:,;
(2)
解:因为,所以
(3)
解:因为,所以
(4)
解:因为,所以
(5)
解:因为,所以
(6)
解:因为,所以
7.
(1)
(2)或
【分析】
(1)求导,求出切线斜率即可
(2)设切点为,求出切线方程,代入点,解方程可得切点,进而可得直线方程
(1)
由已知,
则,
故切线方程为,即
(2)
设切点为,
则
切线方程为,
代入点可得,解得或
又,
故切线方程为或
即切线方程为或
8.
(1)直线:,直线:;
(2)
【分析】
(1)首先求出函数的导函数,即可求出切线的斜率,再利用点斜式求出切线方程,根据直线平行则斜率相等,即可求出直线的方程;
(2)显然(1)中的切点到直线的距离最短,再利用点到直线的距离公式计算可得;
(1)
解:因为,所以,所以,又,即切点为,所以切线的方程为,即,直线与直线平行,所以斜率为,且直线过点,所以直线的方程为,即,即直线:,直线:;
(2)
解:依题意点到直线:的距离最短,最短距离
9.B
【分析】
求导得到导函数,计算,再代入计算得到答案.
【详解】
,则,,.
,.
故选:B
10.B
【分析】
求导,计算,即得解
【详解】
,,,,
因此,所求切线的方程为,即.
故选:B
11.B
【分析】
先求,然后把x换成e,可求得.
【详解】
解:∵=3,∴=3,解得:.
故选:B.
12.B
【分析】
先求出的导函数,进而求出时,,由导函数的几何意义和倾斜角与斜率的关系,求出,利用万能公式求出结果.
【详解】
,当时,,所以,由万能公式得:
所以
故选:B
13.B
【分析】
可设,结合求出的值,即可得解.
【详解】
因为,可设,则,解得,
因此,.
故选:B.
14.C
【分析】
利用导数的运算可得出关于的方程,求出的值,可得出函数的解析式,进而可求得的值.
【详解】
因为,则,
所以,,所以,,故,
因此,.
故选:C.
15.D
【分析】
利用复合函数的求导法则,乘法公式的求导法则及基本初等函数的导数公式对函数求导即可.
【详解】
因为,
所以.
故选:D.
16.D
【分析】
求出函数导数,可得出,即可求出答案.
【详解】
∵,∴,∴,
∴,∴.
故选:D.
17.A
【分析】
根据导数的运算法则和导数的基本公式计算后即可判断.
【详解】
解:①,故错误;②,故正确;
③,故错误;④,故错误.
所以求导运算正确的个数为1.
故选:A.
18.A
【分析】
求导根据导函数的奇偶性得到,再计算切线得到答案.
【详解】
依题意,,
由导函数为偶函数,得,
故,,
所以,,
故曲线在点处的切线方程为,即.
故选:A.
19.D
【分析】
求导可得,则,结合,即得解
【详解】
,.
设,则曲线在点P处的切线的斜率为,
.
,
故选:D
20.C
【分析】
根据等比数列的性质和导数的运算法则即可求出.
【详解】
,,为等比数列,
,
,
则.
故选:C.
21.C
【分析】
求导,由导函数的奇偶性可判断
【详解】
∵,∴,
∴,∴为奇函数,
故选:C.
22.C
【分析】
对函数求导,可以发现循环周期为4,从而得到.
【详解】
因为,
,,
,
所以循环周期为4,因此.
故选:C.
23.D
【分析】
先对函数求导,利用导数的几何意义并结合给定条件列出方程组求解即得.
【详解】
由求导得:,
而函数的图像在点处的切线方程为,,
因点在直线上,即,于是得,
因此有:,解得,
所以.
故选:D
24.A
【分析】
函数,分析其性质可求的值 ,再求并讨论其性质即可作答.
【详解】
由已知得,
则,显然为偶函数.
令,显然为奇函数.
又为偶函数,所以,,
所以.
故选:A.
25.B
【分析】
根据题设条件确定直线与的图像相交,求出平行于直线且与的图像相切的切线即可.
【详解】
依题意,直线与的图像相交,
设平行于直线的直线与的图像相切的切点为,
由求导得,,则有,解得,即,切线方程为,
由,解得或,
当时,直线在切线的左侧,与的图像无公共点,当时,直线与的图像相交,
所以.
故选:B
26.D
【分析】
对函数求导,再令即可得出结果.
【详解】
因为,
所以,
令,则,
即,解得,
故选:D
27.C
【分析】
设切点坐标,利用导数的几何意义列方程求切点坐标,由此可得切线的条数.
【详解】
设切点为A,直线AP的斜率为k,则,
又,,
∴
又方程的判别式为,且,
∴ 方程有两个不同的解,
∴ 曲线过点的切线有两条,
故选:C.
28.B
【分析】
根据导数运算法则计算可判断.
【详解】
①,故①错误;②,故②错误;
③若,则,故③错误;④,故④正确.
所以正确的个数是1个.
故选:B.
29.A
【分析】
从图中得切线上的点代入直线方程得到斜率k,利用导数在切点处的导数值为切线的斜率可得,最后结合导数的概念求出 的值.
【详解】
将点代入直线的方程得,得,所以,由于点在函数的图象上,
则,对函数求导得,∴,
故选A.
30.B
【分析】
求出导函数及导函数的导数,根据曲率定义直接计算,再得出即可.
【详解】
(1),,所以,
,,所以,
故;
故选:B
【点睛】
本题考查新定义“曲率”,解题关键是理解曲率的定义,实质就是对导函数再求导得,然后根据所给公式求出的曲率.
31.AD
【分析】
利用导数的几何意义及求导的基本运算即可求解.
【详解】
解:对A,由题知,点在上,所以,故A正确;
对B,函数的图象在点处的切线方程是,所以,故B错误;
对C,,虽然满足,,但该函数只是一种特殊情况,该函数还可以为,也满足,,故C错误;
对D,由题得,所以,故D正确.
故选:AD.
32.ACD
【分析】
利用求导法则逐项检验即可求解.
【详解】
对于A,,故A正确;
对于B,,故B错误;
对于C,,故C正确;
对于D,,所以,故D正确.
故选:ACD.
33.AB
【分析】
设出切点坐标,求出函数的导数,利用点斜式写出方程,再代入计算作答.
【详解】
设过点的直线与曲线相切的切点为,由求导得,
于是得切线方程为,即,则,解得或,
因此得切线方程为或,
所以所求切线的方程是或.
故选:AB
34.ABD
【分析】
考查新定义题型,通过对题中新定义的理解,逐一验证选项是否符合定义要求即可.
【详解】
对于A,,,又,由,得成立,解得,所以A符合.
对于B,,,,又,对于 ,使得,则恒成立,所以B符合.
对于C,,,,又,对于 ,使得,则,根据指数函数单调性性可知,此方程只有一解,所以C不符合.
对于D,,,,又,对于 ,使得,则,,所以D符合.
故选:ABD.
35.##
【分析】
对与求导后代入题干中的条件,列出方程,求出x的值.
【详解】
函数的导数公式可知,,
由得,即,解得.
故答案为:
36.1
【分析】
求f(x)的导函数,由题设f′(1)= 0可得关于k的方程,求k值即可.
【详解】
由题设,,x∈(0,+∞).
又y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,
∴f′(1)==0,可得k=1.
故答案为:1
37.
【分析】
根据和是的两个零点和关于直线对称,可确定和是的两个实根,利用韦达定理可求得,得到和,由此可求得结果.
【详解】
由题意知:和是的两个零点,
的图象关于直线对称,和也是的零点,
和是的两个实根,,
,,
,,.
故答案为:.
38.
【分析】
根据正余弦函数的导数求法,求的导数,并确定变化周期,即可求的解析式.
【详解】
由题设,,,,,,…,
∴的变化周期为4,而.
故答案为:
39.
(1)
(2)
(3)
(4)
【分析】
(1)方法一:将原函数解析式展开,利用导数的运算法则可求得结果;
方法二:利用导数的运算法则直接化简计算可求得结果;
(2)利用导数的运算法则可求得结果;
(3)利用导数的运算法则可求得结果;
(4)利用导数的运算法则可求得结果.
(1)
解:方法一:,
所以,.
方法二:由导数的乘法法则得
.
(2)
解:根据题意把函数的解析式整理变形可得,
所以,.
(3)
解:根据求导法则可得
.
(4)
解:根据题意,利用求导的除法法则可得
.
40.(1)10(2x+1)4;(2);(3);(4);(5);(6).
【分析】
利用基本初等函数的导数公式及复合函数的求导法则,结合换元法对各函数进行求导即可.
【详解】
(1)设u=2x+1,则y=u5,
∴y′x=y′u·u′x=(u5)′·(2x+1)′=5u4·2=10u4=10(2x+1)4;
(2)设u=1-3x,则y=u-4,
∴y′x=y′u·u′x=(u-4)′·(1-3x)′=-4u-5·(-3)=12u-5=12(1-3x)-5=;
(3)设u=1-3x,则y=,
∴y′x=y′u·u′x=··(1-3x)′=··(-3)=;
(4)y′=x′·+x·()′.
设t=,u=2x-1,则t=,
t′x=t′u·u′x=··(2x-1)′=××2=.
∴y′=+=.
(5)设u=2x2+3x+1,则y=lg u,
∴y′x=y′u·u′x=×(2x2+3x+1)′=;
(6)设u=,v=2x+,则y=u2,u=,
∴y′x=y′u·u′v·v′x=2u·cos v·′=2·cos·2=4cos=.
41.(1);(2),.
【分析】
(1)利用基本初等函数的导数公式以及导数的运算法则直接求导;
(2)利用切点与切线及曲线的关系,再借助导数的几何意义即可计算得解.
【详解】
(1)由,
得;
(2)因为切点既在曲线上,又在切线上,
于是将代入切线方程,得,又,则,解得,
而切线的斜率为,即,又,则,解得,
所以,.
42.(1)答案见解析;(2)答案见解析.
【分析】
(1)根据所选条件,设出函数解析式,借助待定系数法求解即得;
(2)利用(1)中函数,借助导数的几何意义求出切线l的方程即可计算作答.
【详解】
选①,
(1)依题意,设,则,
由已知得,解得,,,,
所以函数的解析式是;
(2)由(1)知,,,则有切线l的方程为,
当时,,当时,,
所以切线l与两坐标轴围成的三角形的面积.
选②,
(1)依题意,设,则,
于是得:,化简得,
因为上式对任意x都成立,所以,解得,,,
所以函数的解析式为;
(2)由(1)知,,则,又,则有切线l的方程为,
当时,,当时,,
所以切线l与两坐标轴围成的三角形的面积.
43.(1);(2).
【分析】
(1)利用列方程组,由此求得,从而求得的解析式.
(2)先求得,结合二次函数的性质求得直线的斜率的取值范围.
【详解】
(1),
依题意可知,
所以,解得 .
所以
(2)
,
由于, ,
所以,
所以切线的斜率的取值范围是.
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