5.1-5.2导数的概念、求导公式与法则讲义-2022-2023学年高二下学期数学人教A版(2019)选择性必修第二册(含答案)

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名称 5.1-5.2导数的概念、求导公式与法则讲义-2022-2023学年高二下学期数学人教A版(2019)选择性必修第二册(含答案)
格式 docx
文件大小 1.1MB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-02-21 14:40:20

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文档简介

导数的概念、求导公式与法则
一、导数的概念与由来【逼近+极限思想】
1、瞬时速度
物体在某一刻的速度称为瞬时速度
2、函数的平均变化率
一般地,对于函数,设自变量从变化到,相应地,函数值从变化到.
定义式:(其中自变量的增量,函数值的增量)
●现把写成【所对应的函数值为】,写成【所对应的函数值为】
对于函数,设自变量从变化到,相应地,函数值从变化到.
(1)平均变化率的定义式:
(2)实质:函数值的变化量与自变量的变化量的之比。
(3)可以是正值,也可以是负值,但不能为0,函数值的变化量可以是0(如常函数).
(4)平均变化率的几何意义:割线的斜率
(5)平均变化率的物理意义
①把位移看成时间的函数,平均速度;②把速度看成时间的函数,平均加速度.
3、导数的概念【瞬时变化率 = 切线的斜率 = 导数】
如果当趋近于0时,平均变化率无限趋近于一个确定的值,即有极限,
则称函数在处可导,并把这个确定的值叫做函数在处的导数(也称为瞬时变化率).
(1)导数的定义式:
(2)记法:或
(3)实质:函数在处的导数就是在处的瞬时变化率。
(4)导数(瞬时变化率)的几何意义:切线的斜率
特别提醒:
若极限不趋近于一个确定的值,则称函数在处不可导.
【函数可导的条件:图象平滑】【补充:函数连续即一笔画完;可导必连续,连续不一定可导。】
4、导函数的概念
从求函数在处的导数的过程中,当时,是一个确定的数。这样,当变化时,就是的函数,我们称它为的导函数(简称导数).的导函数有时也记为,即.
特别提醒:函数在处的导数、导函数之间的区别与联系
①联系:函数在处的导数,就是在处的函数值,这是求函数在处的导数的方法之一.
②区别:是在处的导数,是一个常数,不是变量;是函数的导函数,是一个新的函数。
★题型1:求函数的平均变化率
求函数的平均变化率的步骤
(1)第一步:求自变量的变化量;
(2)第二步:求函数值的变化量;
(3)第三步:求平均变化率.
【例1】质点的运动方程为,则在时间段内的平均速度为( )
A. B. C. D.
参考答案:依题意知平均速度
,故选A.
【例2】(2021春 运城月考)函数从到的平均变化率为( )
A. B. C. D.
参考答案:B
【例3】(2021春 忻府区校级月考)函数在区间上的平均变化率为,则实数的值为( )
A. B. C. D.
参考答案:C
【例4】如图,函数在,两点间的平均变化率是( )
A. B. C. D.
参考答案:B
【例5】 如图是函数的图象,则函数在区间上的平均变化率为 .
参考答案:(利用中点坐标公式求得,)
★题型2:导数的定义
导数式子:,分母为分子中括号内的式子相减。
注意点:①分母来源;②对导数结构的清晰;③对增量的认识
【例1】已知,则 。
参考答案:
小贴士:
【例2】(2021春 河南月考)已知函数在处的导数为1,则( )
A. B. C. D.
参考答案:B
【例3】设在处可导,则( )
A. B. C. D.
参考答案:D
【例4】若,则( )
A. B. C. D.
参考答案:B
【例5】若,则等于 .
参考答案:
【例6】设函数满足,则 .
参考答案:
★题型3:用导数的定义求函数的导数
求(当无限趋近于0时)的极限的方法
(1)在极限表达式中,可以把作为一个数来参与运算。
(2)求出的表达式后,无限趋近于0,这时可令,求出结果即可。
【例1】函数的导函数为( )
A. B. C. D.
参考答案:
, 故选D
【例2】用定义求的导数.
参考答案:
★题型4:导数的几何意义与物理意义
求运动物体的瞬时速度的步骤
(1)第一步,求时间改变量和位移改变量;
(2)第二步:求平均速度;
(3)第三步:求瞬时速度,当无限趋近于0时,无限趋近于常数,即为瞬时速度。
【例1】设存在导函数且满足,则曲线上的点处的切线的斜率等于 .
参考答案:由导函数的定义可知:
曲线上的点处的切线斜率为3.
【例2】(2021春 沙坪坝区校级期中)设是上的可导函数,且满足,则在点处的切线的斜率为( )
A. B. C. D.
参考答案:A
【例3】如图所示,函数的图象在点处的切线方程是,
则( )
A. B. C. D.
参考答案:C
【例4】函数的图象在点处的切线方程是,则 .
参考答案:
【例5】函数的图象如图所示,下列数值排序正确的是( )
A. B.
C. D.
参考答案:A
【例6】已知某物体的运动方程是,求当时的瞬时速度.
参考答案:
【例7】做直线运动的某物体,其位移与时间的关系是,求物体的初速度.
参考答案:(提示:初速度时间的瞬时速度)
【例8】如果某物体做运动方程为的直线运动(的单位,的单位为),那么其在末的瞬时速度为( )
A. B. C. D.
参考答案:A
【例9】(2020届宁城10月月考)一个质量的物体作直线运动,设运动距离(单位:)与时间(单位:)的关系可用函数表示,并且物体的动能,则物体开始运动后第时的动能是( )
A. B. C. D.
参考答案:A
二、基本初等函数的求导公式
函数 导函数
(为常数)
温馨提示:
(1)常见函数的导数: ; ②;
(2)与的区别
①表示在处的导数:先求出导函数,再把代入,即可得到;
②表示常数的导数,即常数的导数恒为.
(3)区分与联系
注:导函数和导函数值简称导数
(4)函数求一次导:(一阶导函数),函数求两次导:(二阶导函数);
三阶导函数:或;阶导函数:.
(5)导函数的定义域和原函数的定义域可能不同,如函数的定义域为;导函数的定义域为
三、导数的四则运算法则(极限也有类似性质)——其中,均为可导函数
符号表达 文字叙述
两个函数的和(或差)的导数,等于这两个函数的导数的和(或差)
两个函数的积的导数,等于第一个函数的导数乘第二个函数,加上第一个函数乘第二个函数的导数 口诀:前导后不导,加上前不导后导
两个函数的商的导数,等于分子的导数乘分母减去分子乘分母的导数,再除以分母的平方 口诀:上导下不导,减去上不导下导,除以分母的平方
特别地,,其中为常数【即函数前面的常数可不参与求导】。如
补充:(1)正切函数的求导:
(2)多个函数相乘求导【即:轮番求导再相加】



★题型一:利用导数公式、四则运算法则求函数的导数
1、求函数的导数的方法
(1)若函数解析式符号基本初等函数(常函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数),则用导数公式直接求导。
(2)若不能用常用导数的导函数公式求解,那么可以先把所给函数解析式的结构进行调整,再选择合适的导数公式求解。
2、利用导数的四则运算法则求导数的策略
(1)先分析求导式中每一部分式子是由哪几种基本初等函数组合成的,再由基本初等函数的求导公式求导数。
(2)若求导式比较复杂,则需要对式子先变形再求导,常用的变形有乘积式展开变为和式,商式变乘积式,三角函数恒等变换等。
(3)尽可能将求导式化为和、差的形式,利用和、差的求导法则求导,尽量少用积、商法则求导。
【例1.1】求下列函数的导数:
(1); (2); (3); (4);
(5); (6); (7); (8).
参考答案:(1); (2); (3); (4);
(5); (6); (7); (8).
【例1.2】若函数,则( )
A. B. C. D.
参考答案:B
【例1.3】若函数,则的值是( )
A. B. C. D.
参考答案:A
【例1.4】函数,,则( )
A. B. C. D.
参考答案:D
【例1.5】已知函数在点处的导数值为3,则点的坐标为( )
A. B. C.或 D.或
参考答案:D
【例2.1】求下列函数的导数:【非常重要的六大同构函数】
(1); (2); (3);
(4); (5); (6);
参考答案:(1); (2); (3);
(4); (5); (6);
【例2.2】求下列函数的导数:
(1); (2); (3);
(4); (5); (6).
参考答案:(1); (2); (3);
(4); (5); (6).
【例2.3】设函数的导函数,则数列的前项和是( )
A. B. C. D.
参考答案:A
【例2.4】下列运算正确的是( )
A. B. C. D.
参考答案:C
【例2.5】(2020全国Ⅲ15)设函数,若,则 .
参考答案:1
【例2.6】已知函数,若,,则 。
参考答案:
【例2.7】用公式求下列函数的导函数:【可以先使用公式对式子变形后再求导】
参考答案:
【例2.8】设函数在内可导,其导函数为,且,则 .
参考答案:(提示:利用换元法求解析式:令,得,即).
【例2.9】(多选)若函数的导函数的图象关于轴对称,则的解析式可能为( )
A.   B.   C.   D.
参考答案:BC
【例2.10】定义方程的实数根叫做函数的“新不动点”,有下列函数:
①,②,③,④.
其中只有一个“新不动点”的函数有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
参考答案:C(提示:①②③)
【例3.1】(2019年四川一诊)已知函数的导函数为,且满足,则 。
参考答案:关键点:把看成常数【三步走:①求导函数,②把代入得,在把所求得的回代,进而得出,③把代入得解】
【例3.2】设函数的导函数为,且,则( )
A. B. C. D.
参考答案:B
【例3.3】(2021春 河南月考)已知是函数的导函数,且满足,
则( )
A. B. C. D.
参考答案:B
【例3.4】(2021 5月份模拟) 已知为二次函数,且,则( )
A. B. C. D.
参考答案:B
【例3.5】已知函数,则为 .
参考答案:
【例4.1】函数,记,,…,,
,则( )
A. B. C. D.
参考答案:; ;

观察发现:对于任意,
, 且,
【例4.2】若,,,,,,则( )
A. B. C. D.
参考答案:C
【例4.3】等比数列中,,,,为函数的导函数,则( )
A. B. C. D.
参考答案:
【例4.4】已知,且,则 。
参考答案:1
【例4.5】(2020长春市一中高二期中考试)已知(),其导函数是,若,则( )
A. B. C. D.
参考答案:B
【例4.6】函数(是两两不等的常数),则 .
参考答案:
; ;
四、复合函数的求导法则
1、一般地,对于由函数和复合而成的函数,它的导数与函数,的导数间的关系为,即对的导数等于对的导数与对的导数的乘积.
【复合函数求导四步走】
特别提醒:
对于复合函数的求导问题,应先分解函数,使之成为基本初等函数的复合形式,然后分别求导再相乘.
(
复合函数的链式求导法则,又叫
剥洋葱法则




)【例】对求导
拆分:和
分别求导:和
相乘:
回代整理:
2、函数与导函数奇偶性联系(恒等式两边同时求导,等式仍然成立。)
(1)原函数是奇函数,则它的导函数是偶函数;原函数是偶函数,则它的导函数是奇函数。
函数类型 推导过程
奇函数 奇函数,两边求导:,即偶函数
偶函数 偶函数,两边求导:,即奇函数
(2)偶函数若在上有定义,则在处的导数为.
3、若的周期为,则的周期也为.
推导:的周期为
★题型一:复合函数概念的理解。
明确函数的复合关系的策略
复合函数是因变量通过中间变量表示为自变量的函数的过程。在分析时可以从外到内,先根据最外层的主体函数结构找出;再根据内层的主体函数结构找到函数,函数和复合而成函数.
易错提醒:对于复合函数,中间变量应选择简单初等函数,判定一个函数是简单初等函数的标准是存在求导公式,即能直接求导。
【例1】指出下列函数的复合关系:
(1); (2); (3); (4).
参考答案:(1)可以看成是由和复合而成的;
(2)可以看成是由和复合而成的;
(3)可以看成是由和复合而成的;
(4)可以看成是由,和复合而成的.
【例2】指出下列函数的复合关系:
(1); (2).
参考答案:(1)可以看成是由和复合而成的;
(2)可以看成是由,和复合而成的;
【例3】下列函数中,不能看作复合函数的是( )
A. B. C. D.
参考答案:A
【例4】若,,则 , 。
参考答案:;
★题型二:复合函数的求导
求复合函数的导数的步骤
(1)分层:选择中间变量,写出构成它的内、外层函数。
(2)分别求导:求各层函数对应变量的导数。
(3)相乘:把上述求导的结果相乘。
(4)变量回代:把中间变量回代。
易错提醒:①内、外层函数通常为基本初等函数;②求每层函数的导数时,要注意分清是对哪个变量求导。
【例1】用公式求下列函数的导函数:
参考答案:方法一:使用二倍角公式对上式变形
单独先对求导。
①拆分:
②求导: 4
③相乘:
④整理:
方法二:①拆分:
②求导:
③相乘:
④回代整理:
方法三:
【例2】求下列函数的导数
(1); (2); (3);
(4); (5); (6).
参考答案:(1);
(2),则;
(3);
(4);
(5);
(6)法一:.
法二:
【例3】下列求导数运算正确的是( )
A. B. C. D.
参考答案:B
★题型三:复合函数求导的应用
【例1.1】已知函数,则( )
A. B. C. D.
参考答案:C
【例1.2】(2021春 忻府区校级月考)已知,则( )
A. B. C. D.
参考答案:A
【例1.3】设,则( )
A. B. C. D.
参考答案:B
【例1.4】已知,求.
参考答案:
【例1.5】已知函数,则的值为 。
参考答案:
【例2.1】已知函数,为的导函数,
则( )
A. B. C. D.
参考答案:C
【例2.2】已知函数,其导函数记为,
则的值为 。
参考答案:
【例2.3】已知函数,其中为函数的导数,
则( )
A. B. C. D.
参考答案:A
【例2.4】设,函数的导函数是,且是奇函数,则的值为( )
A. B. C. D.
参考答案:A
【例2.5】设是偶函数,若曲线在点处的切线斜率为,则该曲线在点处的切线的斜率为 。
参考答案:偶函数奇函数
小贴士:若是偶函数,则与相等,与互为相反数;
若是奇函数,则与互为相反数,与相等.
【例2.6】(2007江西)设函数是上以为周期的可导偶函数,则曲线在处的切线斜率为( )
A. B. C. D.
参考答案:B(提示:)
六、番外篇
1、求的导数.
参考答案:两边取对数. 对两边分别求导.



【例1】(2019绵阳9月月考)我们用以下方法求形如的导数:先在两边同时取自然对数可得:,再在两边同时求导数可得:
,用此方法求得的一个单调增区间是( )
A. B. C. D.
参考答案:C
2、导数运算的原则和方法
基本原则:先化简、再求导;
具体方法:
(1)连乘积形式:先展开化为多项式的形式,再求导;如
(2)分式形式:观察函数的结构特征,先化为整式函数或较为简单的分式函数,再求导;如或
(3)对数形式:先化为和、差的形式,再求导;如
(4)根式形式:先化为分数指数幂的形式,再求导;如
(5)三角形式:先利用三角函数公式转化为和或差的形式,再求导;如
(6)复合函数:由外向内,层层求导.如