高二数学培优(第二学期)导数的概念及运算 学案(PDF版含解析)

文档属性

名称 高二数学培优(第二学期)导数的概念及运算 学案(PDF版含解析)
格式 zip
文件大小 2.6MB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2022-09-19 12:19:27

文档简介

导数的概念及运算
一、 课堂目标
1.掌握平均变化率和瞬时变化率(导数)的概念及计算方法.
2.掌握基本初等函数的导数和导数的运算法则.
3.掌握复合函数的导数求法.
4.掌握导数的几何意义并会利用其求曲线的切线方程.
二、 知识讲解
1. 函数的平均变化率
知识精讲
(1)函数的平均变化率的概念
一般地,若函数 的定义域为 ,且 ,则称
或 为函数 在以 为端点的闭区间上的平均变化率.
其中 为自变量的改变量; 或 为相应的因变量的改
变量.
(2)函数的平均变化率的几何意义
函数在一个区间内的平均变化率,等于这个区间端点对应的函数图象上两点连线的斜率.如下图,函
在 上的平均变化率,等于直线 的斜率,其中 .
知识点睛
求平均变化率的步骤
1
求函数 在 上的平均变化率步骤如下:
1.求自变量的改变量(增量) ;
2.求函数值的改变量(增量) ;
3.求平均变化率 .
经典例题
1. 已知函数 ,则函数 从 到 的平均变化率为( ).
A. B.
C. D.
巩固练习
2. 求下列函数在区间 和 上的平均变化率.
( 1 ) .
( 2 ) .
3. 已知函数 的图象如图所示,若函数 从 到 的函数值平均变化率为 ,从
到 的函数值平均变化率为 ,则 与 的大小关系为( ).
A. B.
C. D. 不确定
2. 瞬时变化率与导数
知识精讲
导数(瞬时变化率)的概念
如果当 时,平均变化率 无限趋近于一个确定的值,即 有极限,则称 在
处可导,并把这个确定的值叫做 在 处的导数(也称为瞬时变化率),记作 或
,即 .
2
知识点睛
求导数(瞬时变化率)的步骤
1.求函数值的改变量(增量): ;
2.求平均变化率: ;
3.取极限,得导数: .
记忆口诀:一差,二比,三极限.
经典例题
4. 如果函数 ,则 的值等于 .
巩固练习
5. 若 ,则 ( ).
A. B. C. D.
3. 基本初等函数的导数
知识精讲
(1)若 ( 为常数),则 ;
(2)若 ,则 ;
(3)若 ,则 ;
(4)若 ,则 ;
(5)若 ,则 ;
特别地,若 ,则 .
(6)若 ,则 ;
特别地,若 ,则 .
经典例题
6. 求下列函数的导数.
( 1 ) .
( 2 ) .
( 3 ) .
( 4 ) .
( 5 ) .
3
( 6 ) .
巩固练习
7. 求下列函数的导数.
( 1 ) .
( 2 ) .
( 3 ) .
( 4 ) .
( 5 ) .
8. 函数 在 处的导数为 ,则 等于( ).
A. B. C. D.
4. 导数的四则运算
知识精讲
设 , 是可导的,则 .
设 , 是可导的,则 .
设 , 是可导的, ,则 .
知识点睛
上述运算法则的推广:
经典例题
9. 求下列各函数的导数:
( 1 ) ;
( 2 ) ;
( 3 ) ;
( 4 ) ;
( 5 ) ;
4
( 6 ) .
巩固练习
10. 函数 的导数为( ).
A. B.
C. D.
11. 函数 的导数为( ).
A.
B.
C.
D.
12. 给出下列四个命题:①若 ,则 ;②若 ,则 ;③若 ,
则 ;④若 ,则 ,其中正确命题的个数为( ).
A. B. C. D.
经典例题
13. 若 满足 ,则 .
14. 已知函数 ,则 ( ).
A. B. C. D.
巩固练习
15. 已知函数 的导函数为 , ,则 ( ).
A. B. C. D.
5. 复合函数求导法则
知识精讲
一般地,对于两个函数 和 ,如果通过变量 , 可以表示成 的函数,那么称这个函数
为函数 的 的复合函数,记作 .
复合函数 的导数和函数 , 的导数间的关系为 ( 表示 对
的导数),即 对 的导数等于 对 的导数与 对 的导数的乘积.
5
知识点睛
复合函数求导:
(1)找到内函数与外函数,分别对内外函数求导;
(2)对于外函数求导时将内函数看作整体;
(3)将内外函数求导后相乘.
经典例题
16. 设 ,若 在 处的导数 ,则 的值为( ).
A. B.
C. D.
17. 函数 的导数为( ).
A.
B.
C.
D.
18. 求下列复合函数的导数
( 1 )
( 2 )
( 3 )
巩固练习
19. 函数 的导数是( ).
A. B.
C. D.
20. 求下列函数的导数
① ; ② ; ③ .
经典例题
21. 含参复杂函数求导.
( 1 ) .
( 2 ) .
6
巩固练习
22. 含参复杂函数求导.
( 1 ) .
( 2 ) .
经典例题
23. 已知函数 , 是 的导函数,则 的图象大致是( ).
A. y B. y
x
O x
O
C. y D. y
x x
O O
巩固练习
24. 已知 , 为 的导函数,则 的图象是( ).
A. B.
C. D.
6. 导数的几何意义
知识精讲
(1)导数的几何意义
导数 在点 处的导数的几何意义是曲线 上过点 的切线的斜率.
7
即斜率 .
(2)利用导数几何意义求曲线的切线方程的步骤
①求出函数 在 处的导数 ;
②根据直线的点斜式方程,得在 处的切线方程为 .
经典例题
25. 已知函数 ,则 在 处的切线的斜率为 .
巩固练习
26. 函数 的图象在点 处的切线的斜率是 .
经典例题
27. 如图,曲线 在点 处的切线方程是 , .
巩固练习
28. 如图,直线 是曲线 在 处的切线,则 ( ).
A. B. C. D.
知识点睛
(1)“在”某点的切线方程是指该点是切点,解题步骤如下:
8
①求出函数 在点 处的导数 ;
②写出切线方程 ;
③化为一般式.
经典例题
29. 曲线 在点 处的切线方程为( ).
A. B.
C. D.
巩固练习
30. 曲线 在点 处的切线方程是 .
31. 曲线 在点 处的切线方程为 .
知识点睛
(2)“过”某点与函数相切的直线方程,该点不一定是切点,解题步骤如下:
①设切点 ;
②求函数 在点 处的导数 ;
③写出切线方程 ;
④将已知的点代入切线方程,解得 的值;
⑤将 的值代回切线方程.
经典例题
32. 曲线 过点 的切线方程是 .
巩固练习
33. 已知函数 ,过点 作曲线 的切线,求此切线方程.
经典例题
34. 若直线 是曲线 的切线,也是曲线 的切线,则 .
巩固练习
35. 若曲线 在 处的切线,也是 的切线,则 ( ).
A. B. C. D.
9
三、 思维导图
你学会了吗?画出思维导图总结本节课所学吧!
四、 出门测
36. 下列求导数运算正确的是( ).
A.
B.
C.
D.
37. 函数 的导数是( ).
A.
B.
C.
D.
38. (1)求曲线 在点 处的切线方程;
(2)求曲线 过点 的切线方程.
10导数的概念及运算
一、 课堂目标
1.掌握平均变化率和瞬时变化率(导数)的概念及计算方法.
2.掌握基本初等函数的导数和导数的运算法则.
3.掌握复合函数的导数求法.
4.掌握导数的几何意义并会利用其求曲线的切线方程.
【备注】【教师指导】
1.本堂课的重点是平均变化率和瞬时变化率(导数)的概念以及它们的计算方法,基本初
等函数的导数和导数的运算法则;难点是复合函数求导法则,求解曲线过曲线外一点的切
线方程;重点题型是求曲线方程的两个类型.
2.导数这个章节是高中非常重要的模块,也是高考必考的内容,而导数的运算往往在解答
题中第一步进行运算,所以非常重要,本堂课通过不断的强调基本初等函数的计算公式和
导数的四则运算法则,让学记牢这些基础的公式和运算法则.导数的切线方程的求法会在高
考中涉及,所以也要重视.
二、 知识讲解
1. 函数的平均变化率
知识精讲
(1)函数的平均变化率的概念
一般地,若函数 的定义域为 ,且 ,则称
或 为函数 在以 为端点的闭区间上的平均变化率.
其中 为自变量的改变量; 或 为相应的因变量的改
变量.
【备注】【教师指导】
在上述概念中,需要为学生明确以下内容:
1.式子中的 , 都是整体的符号,不是 与 相乘.其中, , 的值可正可负,但
的值不能为 , 的值可为 .若函数 为常函数,则 .
2.其中“以 为端点的闭区间”,在 时指的是 ,在 时指的是 .
1
3.平均速度与平均变化率的关系:从物理学中角度,平均速度可以刻画物体在一段时间内
运动的快慢.如果物体运动的位移 m与时间 s的关系为 ,则物体在
时 或 时 这段时间内的平均速度为 .这就是说,物体在某
段时间内的平均速度等于 在该段时间内的平均变化率.
(2)函数的平均变化率的几何意义
函数在一个区间内的平均变化率,等于这个区间端点对应的函数图象上两点连线的斜率.如下图,函
在 上的平均变化率,等于直线 的斜率,其中 .
知识点睛
求平均变化率的步骤
求函数 在 上的平均变化率步骤如下:
1.求自变量的改变量(增量) ;
2.求函数值的改变量(增量) ;
3.求平均变化率 .
经典例题
1. 已知函数 ,则函数 从 到 的平均变化率为( ).
A. B.
C. D.
【备注】【教师指导】
本题利用上述求平均变化率的步骤即可求出.
【答案】B
【解析】∵ ,

∴ .
故应选 .
2
【标注】【知识点】求平均变化率
巩固练习
2. 求下列函数在区间 和 上的平均变化率.
( 1 ) .
( 2 ) .
【答案】( 1 ) , .
( 2 ) , .
【解析】( 1 ) 在区间 上的平均变化率为

在区间 上的平均变化率为

( 2 ) 在区间 上的平均变化率为,
在区间 上的平均变化率为

【标注】【知识点】函数的平均变化率、瞬时速度与瞬时变化率
3. 已知函数 的图象如图所示,若函数 从 到 的函数值平均变化率为 ,从
到 的函数值平均变化率为 ,则 与 的大小关系为( ).
A. B.
C. D. 不确定
3
【答案】C
【解析】由图可知,函数从 到 的斜率比 到 的斜率小,故 .
【标注】【知识点】求平均变化率
2. 瞬时变化率与导数
知识精讲
导数(瞬时变化率)的概念
如果当 时,平均变化率 无限趋近于一个确定的值,即 有极限,则称 在
处可导,并把这个确定的值叫做 在 处的导数(也称为瞬时变化率),记作 或
,即 .
【备注】【教师指导】
导函数的概念
从求函数 在 处导数的过程中可以看到,当 时, 是一个唯一确
定的数.这样,当 变化时, 就是 的函数,我们称它为 的导函数(简称导
数), 的导函数有时也记作 ,即
知识点睛
求导数(瞬时变化率)的步骤
1.求函数值的改变量(增量): ;
2.求平均变化率: ;
3.取极限,得导数: .
记忆口诀:一差,二比,三极限.
经典例题
4. 如果函数 ,则 的值等于 .
【备注】【教师指导】
本题考查利用导数的定义求解在某点处的导数.
【答案】
4
【解析】∵函数 ,
∴ .
故答案为 .
【标注】【知识点】导数的定义
巩固练习
5. 若 ,则 ( ).
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】 , .
故选 .
【标注】【知识点】导数的定义
3. 基本初等函数的导数
知识精讲
(1)若 ( 为常数),则 ;
(2)若 ,则 ;
(3)若 ,则 ;
(4)若 ,则 ;
(5)若 ,则 ;
特别地,若 ,则 .
(6)若 ,则 ;
特别地,若 ,则 .
经典例题
6. 求下列函数的导数.
( 1 ) .
( 2 ) .
5
( 3 ) .
( 4 ) .
( 5 ) .
( 6 ) .
【备注】【教师指导】
本题几乎包含所有基本初等函数的求导,目的是让学生熟练掌握求导公式.
【答案】( 1 ) .
( 2 ) .
( 3 ) .
( 4 ) .
( 5 ) .
( 6 ) .
【解析】( 1 ) .
( 2 ) .
( 3 ) .
( 4 ) .
( 5 ) .
( 6 ) .
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导
巩固练习
7. 求下列函数的导数.
( 1 ) .
( 2 ) .
( 3 ) .
( 4 ) .
( 5 ) .
【答案】( 1 )
( 2 )
6
( 3 )
( 4 )
( 5 )
【解析】( 1 )
( 2 )
( 3 )
( 4 )
( 5 )
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导
8. 函数 在 处的导数为 ,则 等于( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】 , ,∴ .故选 .
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导
4. 导数的四则运算
知识精讲
设 , 是可导的,则 .
设 , 是可导的,则 .
设 , 是可导的, ,则 .
【备注】【教师指导】
记忆口诀
函数积的求导口诀:前导后不导+前不导后导
函数商的求导口诀:上导下不导-下导上不导,除以分母的平方
知识点睛
上述运算法则的推广:
7
经典例题
9. 求下列各函数的导数:
( 1 ) ;
( 2 ) ;
( 3 ) ;
( 4 ) ;
( 5 ) ;
( 6 ) .
【备注】【教师指导】
本题考查的是导数的四则运算,也包括四则混合运算.目的是让学生掌握求导公式.
【答案】( 1 )
( 2 )
( 3 )
( 4 )
( 5 )
( 6 )
【解析】( 1 ) .
( 2 )
( 3 ) .
( 4 ) , .
( 5 ) , .
( 6 ) ,

【标注】【素养】数学运算
【知识点】利用公式和四则运算法则求导
8
巩固练习
10. 函数 的导数为( ).
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】 .
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导
11. 函数 的导数为( ).
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】 ,故选 .
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导
12. 给出下列四个命题:①若 ,则 ;②若 ,则 ;③若 ,
则 ;④若 ,则 ,其中正确命题的个数为( ).
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】① , ,∴①对;
② , ,∴②错;
③ , ,∴③错;
④ , ,∴④对.
9
故选 .
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导
经典例题
13. 若 满足 ,则 .
【备注】【教师指导】
本题考查的是通过已知条件找到参数 的关系,然后求解某点处的导数.
【答案】
【解析】可得 ,为奇函数,故 .
故答案为: .
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导
14. 已知函数 ,则 ( ).
A. B. C. D.
【备注】【教师指导】
本题需要注意的是要让学生注意 是一个数.
【答案】B
【解析】∵ ,故 ,
∴ ,则 .
【标注】【知识点】导数的定义;利用公式和四则运算法则求导
【素养】数学运算;数学抽象
巩固练习
15. 已知函数 的导函数为 , ,则 ( ).
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为 ,
10
所以 ,
令 ,则 ,
即 ,则 ,
所以 .
故选: .
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导
5. 复合函数求导法则
知识精讲
一般地,对于两个函数 和 ,如果通过变量 , 可以表示成 的函数,那么称这个函数
为函数 的 的复合函数,记作 .
复合函数 的导数和函数 , 的导数间的关系为 ( 表示 对
的导数),即 对 的导数等于 对 的导数与 对 的导数的乘积.
知识点睛
复合函数求导:
(1)找到内函数与外函数,分别对内外函数求导;
(2)对于外函数求导时将内函数看作整体;
(3)将内外函数求导后相乘.
经典例题
16. 设 ,若 在 处的导数 ,则 的值为( ).
A. B.
C. D.
【备注】【教师指导】
本题考查的是对数函数相关的复合函数.
【答案】B
【解析】由 ,得 ,
由 ,解得: .
故选 .
11
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导;复合函数的求导法则
17. 函数 的导数为( ).
A.
B.
C.
D.
【备注】【教师指导】
本题考查的是复合函数与四则运算结合的导数运算.
【答案】B
【解析】

故选 .
【标注】【知识点】复合函数的求导法则;利用公式和四则运算法则求导
18. 求下列复合函数的导数
( 1 )
( 2 )
( 3 )
【备注】【教师指导】
本题要注意对于根式的求导.
【答案】( 1 )
( 2 )
( 3 )
【解析】( 1 )
( 2 )
( 3 )
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导;复合函数的求导法则
12
巩固练习
19. 函数 的导数是( ).
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】函数的导数为 .
故选 .
【标注】【知识点】复合函数的求导法则;利用公式和四则运算法则求导
20. 求下列函数的导数
① ; ② ; ③ .
【答案】① ;
② ;
③ .
【解析】① ;
② ;
③ .
【标注】【知识点】复合函数的求导法则;利用公式和四则运算法则求导
经典例题
21. 含参复杂函数求导.
( 1 ) .
( 2 ) .
【备注】【教师指导】
本题考查的是含参的复杂函数求导问题.
【答案】( 1 ) .
13
( 2 ) .
【解析】( 1 ) .
( 2 ) .
【标注】【知识点】复合函数的求导法则;利用公式和四则运算法则求导
巩固练习
22. 含参复杂函数求导.
( 1 ) .
( 2 ) .
【答案】( 1 ) .
( 2 ) .
【解析】( 1 )

( 2 ) .
【标注】【知识点】复合函数的求导法则;利用公式和四则运算法则求导
经典例题
23. 已知函数 , 是 的导函数,则 的图象大致是( ).
A. y B. y
x
O x
O
C. D.
14
y y
x x
O O
【备注】【教师指导】
本题考查利用函数的性质确定导数图象问题.
【答案】A
【解析】∴ ,
∴ ,
故 为奇函数,
其图象关于原点对称,排除 ,
又当 时, ,
排除 ,只有 适合,
所以 选项是正确的.
【标注】【知识点】函数图象的识别问题;图象法
巩固练习
24. 已知 , 为 的导函数,则 的图象是( ).
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】

15
∴ ,
又∵ 是奇函数,
∴ 图象关于原点对称,故可排除 , ,
又∵ 时, ,
∴当 从右边趋近于 时, ,
此时 .
故选 .
【标注】【知识点】函数图象的识别问题
【素养】数学运算;数学抽象
6. 导数的几何意义
知识精讲
(1)导数的几何意义
导数 在点 处的导数的几何意义是曲线 上过点 的切线的斜率.
即斜率 .
(2)利用导数几何意义求曲线的切线方程的步骤
①求出函数 在 处的导数 ;
②根据直线的点斜式方程,得在 处的切线方程为 .
经典例题
25. 已知函数 ,则 在 处的切线的斜率为 .
【备注】【教师指导】
本题考查导数的几何意义,需要先求导数,再求斜率.
【答案】
【解析】 ,
∴函数 在 处的切线斜率,

故答案为: .
【标注】【知识点】导数的几何意义的实际应用;导数的几何意义
16
巩固练习
26. 函数 的图象在点 处的切线的斜率是 .
【答案】
【解析】由于 ,
当 时, ,
即曲线在点 处的切线的斜率为 .
【标注】【知识点】斜率计算;导数的几何意义的实际应用;导数的几何意义
经典例题
27. 如图,曲线 在点 处的切线方程是 , .
【备注】【教师指导】
本题考查的是已知切线方程求斜率问题.
【答案】
【解析】 时, ,∵ 的斜率为 ,故 ,∴ .
【标注】【知识点】导数的几何意义;导数的几何意义的实际应用
巩固练习
28. 如图,直线 是曲线 在 处的切线,则 ( ).
17
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由图可知, ,
又直线过 , ,
∴ ,
即 .
故答案选A
【标注】【知识点】导数的几何意义
知识点睛
(1)“在”某点的切线方程是指该点是切点,解题步骤如下:
①求出函数 在点 处的导数 ;
②写出切线方程 ;
③化为一般式.
经典例题
29. 曲线 在点 处的切线方程为( ).
A. B.
C. D.
【备注】【教师指导】
本题考查的是函数在某点处的切线方程.解题步骤如下:
①求出函数 在点 处的导数 ;
②写出切线方程 ;
③化为一般式.
18
【答案】C
【解析】∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴在 处的切线方程为 ,
即 .
故选 .
【标注】【知识点】求在某点处的切线方程
巩固练习
30. 曲线 在点 处的切线方程是 .
【答案】
【解析】 , , ,故切线方程为 .
【标注】【知识点】导数的几何意义;求在某点处的切线方程
31. 曲线 在点 处的切线方程为 .
【答案】
【解析】∵ ,


∴曲线在点 处的切线斜率为 ,
∴曲线在点 处的切线方程为 .
【标注】【知识点】求在某点处的切线方程
知识点睛
(2)“过”某点与函数相切的直线方程,该点不一定是切点,解题步骤如下:
①设切点 ;
②求函数 在点 处的导数 ;
19
③写出切线方程 ;
④将已知的点代入切线方程,解得 的值;
⑤将 的值代回切线方程.
经典例题
32. 曲线 过点 的切线方程是 .
【备注】【教师指导】
本题考查的是函数过某点的切线问题,运用上述解题步骤求解即可.
【答案】 或
【解析】 ,
所以点 在函数 的图像上,

( )当切点为 时, ,
则切线方程为 ,
即 ;
( )当切点不是 时,不妨设切点坐标为 ,
由题意有 ,
消去 化简得 ,
即 ,
解得 或 (舍去),
则 ,

所以切线方程为 ,
即 .
综上可知过点 的切线方程为 或 .
【标注】【知识点】导数的几何意义;求过某点的切线方程
巩固练习
33. 已知函数 ,过点 作曲线 的切线,求此切线方程.
20
【答案】 .
【解析】曲线方程为 ,点 不在曲线上.
设切点为 ,
则点 的坐标满足 .
因 ,
故切线的方程为 .
点 在切线上,则有 .
化简得 ,解得 .
所以,切点为 ,切线方程为 .
故答案为: .
【标注】【知识点】导数的几何意义
经典例题
34. 若直线 是曲线 的切线,也是曲线 的切线,则 .
【备注】【教师指导】
本题考查的是公切线问题.
【答案】
【解析】设 与曲线 的切线,曲线 的切点分别为 ,

∵ ,曲线 ,
∴ , ,
∴ ,①
切线方程分别为 ,
即为 ,
或 ,即为 ,
解得 ,②
由①②解得 , ,
可得: ,则有 , .
故答案为: .
【标注】【知识点】求过某点的切线方程;导数的几何意义
21
巩固练习
35. 若曲线 在 处的切线,也是 的切线,则 ( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】 的导数为 ,
曲线 在 处的切线斜率为 ,
则曲线 在 处的切线方程为 ,
的导数为 ,
设切点为 ,则 ,
解得 , ,
即有 ,
解得 .
故选 .
【标注】【知识点】求过某点的切线方程;导数的几何意义;求在某点处的切线方程
三、 思维导图
你学会了吗?画出思维导图总结本节课所学吧!
【备注】
22
四、 出门测
36. 下列求导数运算正确的是( ).
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】A 选项: ,故 错误;
B 选项: ;
C 选项: ,故 错误;
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D 选项: ,
故 错误;
故选 B .
【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导
37. 函数 的导数是( ).
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】 函数 ,

故选 .
【标注】【素养】数学运算
【知识点】复合函数的求导法则
38. (1)求曲线 在点 处的切线方程;
(2)求曲线 过点 的切线方程.
【答案】(1) ;
(2) 或 .
【解析】(1) , ,故 ,切线方程为 ,整理成:

(2)①若 为切点,则由(1)可知切线方程为 ;
②若 不为切点,设切点为 ,则有: ,解得
, ,以下略.
【标注】【知识点】导数的几何意义;求在某点处的切线方程;求过某点的切线方程
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