6.1.3 基本初等函数的导数
1.已知f(x)=,则f'(16)=( )
A.- B.
C.-4 D.4
2.对任意的x,有f'(x)=4x3,f(1)=-1,则函数f(x)的解析式为( )
A.f(x)=x3 B.f(x)=x4-2
C.f(x)=x3+1 D.f(x)=x4-1
3.曲线y=f(x)=sin x在x=0处的切线的倾斜角是( )
A. B.
C. D.
4.质点沿直线运动的路程s与时间t的关系是s=,则质点在t=4时的瞬时速度为( )
A. B.
C. D.
5.函数y=ex在点(2,e2)处的切线与坐标轴围成三角形的面积为( )
A.e2 B.2e2
C.e2 D.
6.(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.
7.若函数f(x)在R上可导,且f(x)·f'(x)为单调函数.写出满足上述条件的一个函数 .
8.曲线y=f(x)=ln x在点M(e,1)处的切线的斜率是 ,切线方程为 .
9.在平面直角坐标系xOy中,点A在曲线y=ln x上,且该曲线在点A处的切线经过点(-e,-1)(e为自然对数的底数),则点A的坐标是 .
10.过点P(-1,0)作直线l与曲线C1:y=和曲线C2:y=x2+x+c都相切,求c的值.
11.(多选)若f(x)=x2,g(x)=x3,则能满足g'(x)-f'(x)>0的区间有( )
A.(-∞,0) B.
C. D.
12.若曲线y=在点P(a,)处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积为2,则实数a的值是 .
13.已知曲线方程为y=f(x)=x2,求过点B(3,5)且与曲线相切的直线方程.
14.设曲线y=(n∈N+)在点(1,1)处的切线与x轴的交点的横坐标为xn,则x1·x2·…·xn的值为( )
A. B.
C. D.1
15.求证:曲线xy=1上任意一点处的切线与坐标轴围成的三角形面积为常数.
6.1.3 基本初等函数的导数
1.B ∵f'(x)=,∴f'(16)==.
2.B 由f'(x)=4x3知f(x)中含有x4项,然后将x=1代入选项中验证可得f(x)=x4-2.故选B.
3.D 由题意知,f'(x)=cos x,∴f'(0)=cos 0=1.设此切线的倾斜角为α,则tan α=1,∵α∈[0,π),∴α=.
4.B ∵s'=,∴当t=4时,s'=×= .
5.D 因为当x=2时,y'=e2,所以切线方程为y-e2=e2(x-2).当x=0时,y=-e2,当y=0时,x=1.故切线与坐标轴围成三角形的面积为×|-e2|×1=.
6.AB 因为f(x)=,所以f'(x)=-,因为切线的倾斜角为π,所以切线斜率为-1,即f'(x)=-=-1,所以x=±1,则当x=1时,f(1)=1;当x=-1时,f(1)=-1,则点的坐标为(1,1)或(-1,-1).
7.f(x)=x2(答案不唯一) 解析:设f(x)=x2,则f'(x)=2x,所以f(x)·f'(x)=2x3在R上为单调递增,满足条件.所以f(x)=x2满足条件.
8. x-ey=0 解析:∵f'(x)=(ln x)'=,∴f'(e)=.∴切线方程为y-1=(x-e),即x-ey=0.
9.(e,1) 解析:因为y=ln x,所以y'=(x>0),设A(x0,ln x0),则在点A处的切线方程为y-ln x0=(x-x0),化简为y=x+ln x0-1,因为切线过点(-e,-1),所以-1=(-e)+ln x0-1,所以ln x0-=0,所以x0=e时方程成立,又因为y=ln x-递增(x>0),所以方程有唯一解x0=e,A(e,1).
10.解:设直线l与曲线C1:y=相切于点M(x0,y0),则=,又y0=,解得x0=1,y0=1,所以切点为(1,1),切线l的方程为y=(x+1),因为直线l与曲线C2:y=x2+x+c相切,所以由方程组消元整理得x2+x+c-=0,所以判别式Δ=-4=0,所以c=.
11.AB 因为g'(x)=3x2,f'(x)=2x,由g'(x)-f'(x)>0,得3x2-2x>0,得x>或x<0.
12.4 解析:∵y'=,∴切线方程为y-=(x-a),令x=0,得y=,令y=0,得x=-a,由题意知··a=2,∴a=4.
13.解:设切点P的坐标为(x0,).
∵y=x2,∴y'=2x,
∴k=2x0,
∴切线方程为y-=2x0(x-x0).
将点B(3,5)代入上式,得5-=2x0(3-x0),
即-6x0+5=0,
∴(x0-1)(x0-5)=0,
∴x0=1或x0=5,
∴切点坐标为(1,1)或(5,25),
故所求切线方程为y-1=2(x-1)或y-25=10(x-5),
即2x-y-1=0或10x-y-25=0.
14.B 对y=(n∈N+)求导得y'=(n+1)xn. 令x=1,得在点(1,1)处的切线的斜率k=n+1,所以在点(1,1)处的切线方程为y-1=(n+1)(x-1).令y=0,得xn=,所以x1·x2·…·xn=×××…××=.故选B.
15.证明:由xy=1,得y=,所以y'=-.
在曲线xy=1上任取一点P,
则过点P的切线的斜率k=-,
切线方程为y-=-(x-x0),
即y=-x+.
设该切线与x轴,y轴分别相交于A,B两点,
则A(2x0,0),B.
故S△OAB=|OA|·|OB|=·|2x0|·=2.
所以曲线xy=1上任意一点处的切线与坐标轴围成的三角形面积为常数.
1 / 26.1.3 基本初等函数的导数
新课程标准解读 核心素养
1.能根据导数定义求函数y=c,y=x,y=x2,y=x3,y=,y=的导数 数学运算
2.会使用导数公式表 数学运算
求f(t) 的导数,根据导数的定义,就是求当Δt→0时,所趋近的那个定值,运算比较复杂,而且,有的函数如y=sin x,y=ln x等很难运用定义求导数.
【问题】 (1)是否有更简便的求导数的方法呢?
(2)基本初等函数的导数公式可否直接应用?
知识点一 常数函数与幂函数的导数
1.导函数的概念
(1)定义:如果函数y=f(x)在其定义域内的每一点x都可导,则称f(x)可导.此时,对定义域内的每一个值 ,都对应一个确定的导数f'(x).于是,在f(x)的定义域内,f'(x)是一个函数,这个函数通常称为函数y=f(x)的导函数,也简称为导数;
(2)记法:函数y=f(x)的导函数记作f'(x)(或y',y'x),即f'(x)=y'=y'x= .
2.常数函数与幂函数的导数
函数 导数 文字叙述
f(x)=C (C为常数) f'(x)=C'=0 函数f(x)=C的 导数为f'(x)=0
f(x)=x f'(x)=x'=1 函数f(x)=x的 导数为f'(x)=1
f(x)=x3 f'(x)=(x3)' =3x2 函数f(x)=x3的 导数为f'(x)=3x2
f(x)= f'(x)=' =- 函数f(x)=的 导数为f'(x)=-
f(x)= (x>0) f'(x)=()' = 函数f(x)=(x>0) 的导数为f'(x)=
f(x)=xα f'(x)=αxα-1 函数f(x)=xα的导 数为f'(x)=αxα-1
【想一想】
1.常数函数的导数为0说明了什么?
2.奇(偶)函数的导函数有什么规律?
1.(多选)下列结论正确的是( )
A.若y=0,则y'=0
B.若y=5x,则y'=5
C.若y=x-1,则y'=-x-2
D.若y=,则y'=
2.已知f(x)=x2,则f'(3)=( )
A.0 B.2x
C.6 D.9
3.曲线y=xα在x=2处的导数为12,则α= .
知识点二 导数公式表
原函数 导函数
f(x)=C(C为常数) f'(x)=
f(x)=xα f'(x)=
f(x)=sin x f'(x)=
f(x)=cos x f'(x)=
f(x)=ax(a>0,且a≠1) f'(x)=
f(x)=ex f'(x)=
f(x)=logax(a>0,且a≠1) f'(x)=
f(x)=ln x f'(x)=
【想一想】
对于公式“若f(x)=xα,则f'(x)=αxα-1”,α=0时,公式是否仍然成立?
1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)若y=,则y'=×2=1.( )
(2)若f'(x)=sin x,则f(x)=cos x.( )
(3)f(x)=,则f'(x)=-.( )
2.下列命题中正确的是( )
①若f'(x)=cos x,则f(x)=sin x;
②若f'(x)=0,则f(x)=1;
③若f(x)=sin x,则f'(x)=cos x;
④若f(x)=,则f'(x)=.
A.① B.①②
C.③ D.①②③④
3.若f(x)=ex,则f'(0)等于( )
A.e B.1 C.-1 D.-e
4.已知f(x)=x2,g(x)=ln x,且f'(x)<g'(x),则( )
A.x< B.x>
C.0<x< D.x<
题型一 利用导数公式求函数的导数
【例1】 求下列函数的导数:
(1)y=x12;(2)y=;(3)y=;(4)y=3x;(5)y=log5x.
尝试解答
通性通法
求简单函数导函数的两种基本方法
(1)用导数的定义求导,但运算比较繁杂;
(2)用导数公式求导,可以简化运算过程、降低运算难度.解题时根据所给问题的特征,将题中函数的结构进行调整,再选择合适的求导公式.
【跟踪训练】
求下列函数的导数:
(1)y=;(2)y=x;(3)y=lox.
题型二 利用导数公式求切线方程
【例2】 已知函数f(x)=,而l是曲线y=f(x)的切线,且l经过点Q(1,0).
(1)判断点Q是否在曲线y=f(x)上;
(2)求l的方程.
尝试解答
【母题探究】
1.(变设问)本例条件不变,求函数f(x)=在点P(1,1)处的切线方程.
2.(变条件,变设问)本例中的条件“f(x)=”若换为“f(x)=sin x”,试求f(x)在点P(π,sin π)处的切线方程.
通性通法
求切线方程的两种情况
(1)若已知点是切点,则在该点处的切线斜率就是该点处的导数;
(2)如果已知点不是切点,则应先设出切点,再借助两点连线的斜率公式进行求解.
【跟踪训练】
1.若直线l与曲线y=和圆x2+y2=都相切,则l的方程为( )
A.y=2x+1 B.y=2x+
C.y=x+1 D.y=x+
2.曲线f(x)=2x在点(0,1)处的切线方程为 .
题型三 导数的简单应用
【例3】 (1)质点的运动方程是S(t)=sin t,则质点在t=时的速度为 ,质点运动的加速度为 ;
(2)已知两条曲线y=sin x,y=cos x,是否存在这两条曲线的一个公共点,使在这一点处,两条曲线的切线互相垂直?并说明理由.
尝试解答
通性通法
导数应用的解题技巧
(1)导数的几何意义为导数与解析几何的沟通搭建了桥梁,很多综合问题我们可以数形结合,巧妙利用导数的几何意义,即切线的斜率建立相应的未知参数的方程来解决,这往往是解决问题的关键所在;
(2)导数作为重要的数学工具,常与函数、数列、解析几何、不等式等知识结合出现综合大题.遇到解决一些与距离、面积相关的最值、不等式恒成立等问题,可以结合导数的几何意义分析.
【跟踪训练】
已知点P是曲线y=ex上任意一点,求点P到直线y=x的最小距离.
1.(多选)下列函数求导运算正确的有( )
A.(3x)'=3xlog3e
B.(log2x)'=
C.=x
D.若f(x)=,则f'(3)=-
2.已知函数f(x)=sin x,其导函数为f'(x),则f'=( )
A.- B. C. D.-
3.已知函数f1(x)=sin x,fn+1(x)=f'n(x),则f2 025=( )
A.- B.- C. D.
4.设函数f(x)=logax,f'(1)=-1,则a= .
5.求与曲线y=f(x)=在点P(8,4)处的切线垂直,且过点(4,8)的直线方程.
6.1.3 基本初等函数的导数
【基础知识·重落实】
知识点一
1.(1)x (2)
想一想
1.提示:说明常数函数f(x)=C图象上每一点处的切线的斜率都为0,即每一点处的切线都平行(或重合)于x轴.
2.提示:奇函数的导函数为偶函数,偶函数的导函数为奇函数.
自我诊断
1.ABC 由导数定义及常数函数与幂函数的导数公式可知,A、B、C三项正确.
2.C ∵f(x)=x2,∴f'(x)=2x,∴f'(3)=6.
3.3 解析:因为y'=αxα-1,所以α·2α-1=12,解得α=3.
知识点二
0 αxα-1 cos x -sin x axln a ex
想一想
提示:公式对任意不为0的实数α都成立.
自我诊断
1.(1)× (2)× (3)√
2.C ①当f(x)=sin x+1时,f'(x)=cos x;②当f(x)=2时,f'(x)=0;④若f(x)=,则f'(x)=-.
3.B 因为f'(x)=ex,所以f'(0)=e0=1.
4.C 由题意可知x>0,因为f'(x)=2x,g'(x)=,所以f'(x)<g'(x),即2x<,解得0<x<.
【典型例题·精研析】
【例1】 解:(1)y'=(x12)'=12x11.
(2)y'='=(x-4)'=-4x-5=-.
(3)y'=()'=()'=.
(4)y'=(3x)'=3xln 3.
(5)y'=(log5x)'=.
跟踪训练
解:(1)y'='=ln =-ln 2.
(2)y'=(x)'=()'==.
(3)y'='==-.
【例2】 解:(1)因为f(1)==1≠0,所以点Q(1,0)不是曲线y=f(x)上的点.
(2)设过点Q(1,0)的切线的切点为A,
那么该切线斜率为k=f'(a)=-.
则切线方程为y-=-(x-a). ①
将Q(1,0)代入方程0-=-(1-a),
得a=,代入方程①整理可得切线方程为y=-4x+4.
母题探究
1.解:因为f(x)=,所以f'(x)=-.
显然P(1,1)是曲线上的点,所以P为切点,所求切线斜率为函数f(x)=在点P(1,1)处的导数,即k=f'(1)=-1.
所以曲线在P(1,1)处的切线方程为y-1=-(x-1),即为x+y-2=0.
2.解:因为f'(x)=(sin x)'=cos x,
所以所求切线的斜率k=cos π=-1.
又因为sin π=0,所以所求切线方程为y-0=-(x-π),即x+y-π=0.
跟踪训练
1.D 易知直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+b,则= ①,设直线l与曲线y=的切点坐标为(x0,)(x0>0),则y==k ②,=kx0+b ③,由②③可得b=,将b=,k=-代入①得x0=1或x0=-(舍去),所以k=b=,故直线l的方程为y=x+.
2.y=xln 2+1 解析:∵f(x)=2x,∴f'(x)=2xln 2,∴f'(0)=ln 2.故所求切线方程为y-1=(x-0)ln 2,即y=xln 2+1.
【例3】 (1) -sin t 解析:v(t)=S'(t)=cos t,∴v=cos =,即质点在t=时的速度为,∵v(t)=cos t,∴加速度a(t)=v'(t)=(cos t)'=-sin t.
(2)解:由于y=sin x,y=cos x,设这两条曲线的一个公共点为P(x0,y0).∴两条曲线在P(x0,y0)处的斜率分别为k1=cos x0,k2=-sin x0.
若使两条切线互相垂直,必须cos x0·(-sin x0)=-1,
即sin x0·cos x0=1,也就是sin 2x0=2,这是不可能的.
∴两条曲线不存在公共点,使在这一点处的两条曲线的切线互相垂直.
跟踪训练
解:如图,由题意得,平行于直线y=x的直线与曲线y=ex相切的切点为P,该切点即为与y=x距离最近的点.设P(x0,y0),
∵y'=(ex)'=ex,∴=1,∴x0=0,代入y=ex得y0=1,∴P(0,1).
由点到直线的距离公式得,点P到直线y=x的距离为.
随堂检测
1.BCD 在A中(3x)'=3xln 3,错误;由运算法则可知B、C、D均正确.
2.C ∵f(x)=sin x,∴f'(x)=cos x,∴f'=cos =.
3.C f1(x)=sin x,fn+1(x)=f'n(x),故f2(x)=cos x,f3(x)=-sin x,f4(x)=-cos x,f5(x)=sin x,周期为4,故f2 025(x)=f1(x)=sin x,f2 025=sin =.
4. 解析:∵f'(x)=,∴f'(1)==-1.∴ln a=-1,即a=.
5.解:因为f(x)=,所以f'(x)=()'=()'=,所以f'(8)=×=,即曲线在点P(8,4)处的切线的斜率为,所以所求直线的斜率为-3,从而所求直线方程为y-8=-3(x-4),即3x+y-20=0.
4 / 4(共60张PPT)
6.1.3 基本初等函数的导数
新课程标准解读 核心素养
1.能根据导数定义求函数y=c,y=x,y=x2,y
=x3,y= ,y= 的导数 数学运算
2.会使用导数公式表 数学运算
目录
基础知识·重落实
01
典型例题·精研析
02
知能演练·扣课标
03
基础知识·重落实
01
课前预习 必备知识梳理
求f(t) 的导数,根据导数的定义,就是求当Δt→0时, 所趋
近的那个定值,运算比较复杂,而且,有的函数如y= sin x,y=ln x
等很难运用定义求导数.
【问题】 (1)是否有更简便的求导数的方法呢?
(2)基本初等函数的导数公式可否直接应用?
知识点一 常数函数与幂函数的导数
1. 导函数的概念
(1)定义:如果函数y=f(x)在其定义域内的每一点x都可导,
则称f(x)可导.此时,对定义域内的每一个值 ,都对
应一个确定的导数f'(x).于是,在f(x)的定义域内,f'
(x)是一个函数,这个函数通常称为函数y=f(x)的导函
数,也简称为导数;
x
(2)记法:函数y=f(x)的导函数记作f'(x)(或y',y'x),
即f'(x)=y'=y'x= .
2. 常数函数与幂函数的导数
函数 导数 文字叙述
f(x)=C(C为
常数) f'(x)=C'=0 函数f(x)=C的导数为f'
(x)=0
f(x)=x f'(x)=x'=1 函数f(x)=x的导数为f'
(x)=1
f(x)=x3 f'(x)=
(x3)'=3x2 函数f(x)=x3的导数为f'
(x)=3x2
函数 导数 文字叙述
f(x)= f'(x)= '
=- 函数f(x)= 的导数为f'
(x)=-
f(x)= (x>
0) f'(x)=
( )'= 函数f(x)= (x>0)的
导数为f'(x)=
f(x)=xα f'(x)=αxα
-1 函数f(x)=xα的导数为f'
(x)=αxα-1
【想一想】
1. 常数函数的导数为0说明了什么?
提示:说明常数函数f(x)=C图象上每一点处的切线的斜率都为
0,即每一点处的切线都平行(或重合)于x轴.
2. 奇(偶)函数的导函数有什么规律?
提示:奇函数的导函数为偶函数,偶函数的导函数为奇函数.
1. (多选)下列结论正确的是( )
A. 若y=0,则y'=0
B. 若y=5x,则y'=5
C. 若y=x-1,则y'=-x-2
D. 若y= ,则y'=
解析: 由导数定义及常数函数与幂函数的导数公式可知,
A、B、C三项正确.
2. 已知f(x)=x2,则f'(3)=( )
A. 0 B. 2x C. 6 D. 9
解析: ∵f(x)=x2,∴f'(x)=2x,∴f'(3)=6.
3. 曲线y=xα在x=2处的导数为12,则α= .
解析:因为y'=αxα-1,所以α·2α-1=12,解得α=3.
3
知识点二 导数公式表
原函数 导函数
f(x)=C(C为常数) f'(x)=
f(x)=xα f'(x)=
f(x)= sin x f'(x)=
f(x)= cos x f'(x)=
f(x)=ax(a>0,且a≠1) f'(x)=
f(x)=ex f'(x)=
f(x)=logax(a>0,且a≠1) f'(x)=
f(x)=ln x f'(x)=
0
αxα-1
cos x
- sin x
axln a
ex
【想一想】
对于公式“若f(x)=xα,则f'(x)=αxα-1”,α=0时,公式
是否仍然成立?
提示:公式对任意不为0的实数α都成立.
1. 判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)若y= ,则y'= ×2=1. ( × )
(2)若f'(x)= sin x,则f(x)= cos x. ( × )
(3)f(x)= ,则f'(x)=- . ( √ )
×
×
√
④若f(x)= ,则f'(x)= .
A. ① B. ①②
C. ③ D. ①②③④
解析: ①当f(x)= sin x+1时,f'(x)= cos x;②当f
(x)=2时,f'(x)=0;④若f(x)= ,则f'(x)=- .
2. 下列命题中正确的是( )
①若f'(x)= cos x,则f(x)= sin x;
②若f'(x)=0,则f(x)=1;
③若f(x)= sin x,则f'(x)= cos x;
3. 若f(x)=ex,则f'(0)等于( )
A. e B. 1
C. -1 D. -e
解析: 因为f'(x)=ex,所以f'(0)=e0=1.
4. 已知f(x)=x2,g(x)=ln x,且f'(x)<g'(x),则
( )
A. x< B. x>
C. 0<x< D. x<
解析: 由题意可知x>0,因为f'(x)=2x,g'(x)= ,所
以f'(x)<g'(x),即2x< ,解得0<x< .
典型例题·精研析
02
课堂互动 关键能力提升
题型一 利用导数公式求函数的导数
【例1】 求下列函数的导数:
(1)y=x12;(2)y= ;(3)y= ;(4)y=3x;(5)y=
log5x.
解:(1)y'=(x12)'=12x11.
(2)y'= '=(x-4)'=-4x-5=- .
(3)y'=( )'=( )'= .
(4)y'=(3x)'=3xln 3.
(5)y'=(log5x)'= .
通性通法
求简单函数导函数的两种基本方法
(1)用导数的定义求导,但运算比较繁杂;
(2)用导数公式求导,可以简化运算过程、降低运算难度.解题时根
据所给问题的特征,将题中函数的结构进行调整,再选择合适
的求导公式.
【跟踪训练】
求下列函数的导数:
(1)y= ;(2)y=x ;(3)y=lo x.
解:(1)y'= '= ln =- ln 2.
(2)y'=(x )'=( )'= = .
(3)y'= '= =- .
题型二 利用导数公式求切线方程
【例2】 已知函数f(x)= ,而l是曲线y=f(x)的切线,且l
经过点Q(1,0).
(1)判断点Q是否在曲线y=f(x)上;
解:因为f(1)= =1≠0,所以点Q(1,0)不是曲线y
=f(x)上的点.
(2)求l的方程.
解:设过点Q(1,0)的切线的切点为A ,
那么该切线斜率为k=f'(a)=- .
则切线方程为y- =- (x-a). ①
将Q(1,0)代入方程0- =- (1-a),
得a= ,代入方程①整理可得切线方程为y=-4x+4.
【母题探究】
1. (变设问)本例条件不变,求函数f(x)= 在点P(1,1)处的
切线方程.
解:因为f(x)= ,所以f'(x)=- .
显然P(1,1)是曲线上的点,所以P为切点,所求切线斜率为函
数f(x)= 在点P(1,1)处的导数,即k=f'(1)=-1.
所以曲线在P(1,1)处的切线方程为y-1=-(x-1),即为x
+y-2=0.
2. (变条件,变设问)本例中的条件“f(x)= ”若换为“f
(x)= sin x”,试求f(x)在点P(π, sin π)处的切线方程.
解:因为f'(x)=( sin x)'= cos x,
所以所求切线的斜率k= cos π=-1.
又因为 sin π=0,所以所求切线方程为y-0=-(x-π),即x+
y-π=0.
通性通法
求切线方程的两种情况
(1)若已知点是切点,则在该点处的切线斜率就是该点处的导数;
(2)如果已知点不是切点,则应先设出切点,再借助两点连线的斜
率公式进行求解.
【跟踪训练】
1. 若直线l与曲线y= 和圆x2+y2= 都相切,则l的方程为
( )
A. y=2x+1 B. y=2x+
C. y= x+1 D. y= x+
解析: 易知直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+b,
则 = ①,设直线l与曲线y= 的切点坐标为(x0,
)(x0>0),则y = =k ②, =kx0+b ③,
由②③可得b= ,将b= ,k= 代入①得x0=1或
x0=- (舍去),所以k=b= ,故直线l的方程为y= x+ .
2. 曲线f(x)=2x在点(0,1)处的切线方程为 .
解析:∵f(x)=2x,∴f'(x)=2xln 2,∴f'(0)=ln 2.故所求
切线方程为y-1=(x-0)ln 2,即y=xln 2+1.
y=xln 2+1
题型三 导数的简单应用
【例3】 (1)质点的运动方程是S(t)= sin t,则质点在t= 时
的速度为 ,质点运动的加速度为 ;
- sin t
解析:v(t)=S'(t)= cos t,∴v = cos = ,即质点
在t= 时的速度为 ,∵v(t)= cos t,∴加速度a(t)=v'
(t)=( cos t)'=- sin t.
(2)已知两条曲线y= sin x,y= cos x,是否存在这两条曲线的
一个公共点,使在这一点处,两条曲线的切线互相垂直?并
说明理由.
解:由于y= sin x,y= cos x,设这两条曲线的一个公共
点为P(x0,y0).∴两条曲线在P(x0,y0)处的斜率分别为k1
= cos x0,k2=- sin x0.
若使两条切线互相垂直,必须 cos x0·(- sin x0)=-1,
即 sin x0· cos x0=1,也就是 sin 2x0=2,这是不可能的.
∴两条曲线不存在公共点,使在这一点处的两条曲线的切线互
相垂直.
通性通法
导数应用的解题技巧
(1)导数的几何意义为导数与解析几何的沟通搭建了桥梁,很多综
合问题我们可以数形结合,巧妙利用导数的几何意义,即切线
的斜率建立相应的未知参数的方程来解决,这往往是解决问题
的关键所在;
(2)导数作为重要的数学工具,常与函数、数列、解析几何、不等
式等知识结合出现综合大题.遇到解决一些与距离、面积相关的
最值、不等式恒成立等问题,可以结合导数的几何意义分析.
【跟踪训练】
已知点P是曲线y=ex上任意一点,求点P到直线y=x的最小距离.
解:如图,由题意得,平行于直线y=x的直线与曲
线y=ex相切的切点为P,该切点即为与y=x距离
最近的点.设P(x0,y0),
∵y'=(ex)'=ex,∴ =1,
∴x0=0,代入y=ex得y0=1,∴P(0,1).
由点到直线的距离公式得,点P到直线y=x的距离为 .
1. (多选)下列函数求导运算正确的有( )
A. (3x)'=3xlog3e
B. (log2x)'=
C. =x
D. 若f(x)= ,则f'(3)=-
解析: 在A中(3x)'=3xln 3,错误;由运算法则可知B、
C、D均正确.
2. 已知函数f(x)= sin x,其导函数为f'(x),则f' =( )
A. - B.
C. D. -
解析: ∵f(x)= sin x,∴f'(x)= cos x,∴f' = cos
= .
3. 已知函数f1(x)= sin x,fn+1(x)=f'n(x),则f2 025 =
( )
A. - B. -
C. D.
解析: f1(x)= sin x,fn+1(x)=f'n(x),故f2(x)=
cos x,f3(x)=- sin x,f4(x)=- cos x,f5(x)= sin x,周
期为4,故f2 025(x)=f1(x)= sin x,f2 025 = sin = .
4. 设函数f(x)=logax,f'(1)=-1,则a= .
解析:∵f'(x)= ,∴f'(1)= =-1.∴ln a=-1,即a
= .
5. 求与曲线y=f(x)= 在点P(8,4)处的切线垂直,且过点
(4,8)的直线方程.
解:因为f(x)= ,所以f'(x)=( )'=( )'=
,
所以f'(8)= × = ,即曲线在点P(8,4)处的切线的斜率
为 ,所以所求直线的斜率为-3,从而所求直线方程为y-8=-3
(x-4),即3x+y-20=0.
知能演练·扣课标
03
课后巩固 核心素养落地
1. 已知f(x)= ,则f'(16)=( )
A. - B.
C. -4 D. 4
解析: ∵f'(x)= ,∴f'(16)= = .
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2. 对任意的x,有f'(x)=4x3,f(1)=-1,则函数f(x)的解析
式为( )
A. f(x)=x3 B. f(x)=x4-2
C. f(x)=x3+1 D. f(x)=x4-1
解析: 由f'(x)=4x3知f(x)中含有x4项,然后将x=1代入
选项中验证可得f(x)=x4-2.故选B.
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3. 曲线y=f(x)= sin x在x=0处的切线的倾斜角是( )
A. B.
C. D.
解析: 由题意知,f'(x)= cos x,∴f'(0)= cos 0=1.设此
切线的倾斜角为α,则tan α=1,∵α∈[0,π),∴α= .
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4. 质点沿直线运动的路程s与时间t的关系是s= ,则质点在t=4
时的瞬时速度为( )
A. B.
C. D.
解析: ∵s'= ,∴当t=4时,s'= × = .
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5. 函数y=ex在点(2,e2)处的切线与坐标轴围成三角形的面积为
( )
A. e2 B. 2e2
C. e2 D.
解析: 因为当x=2时,y'=e2,所以切线方程为y-e2=e2(x
-2).当x=0时,y=-e2,当y=0时,x=1.故切线与坐标轴围
成三角形的面积为 ×|-e2|×1= .
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6. (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.
解析: 因为f(x)= ,所以f'(x)=- ,因为切线的倾
斜角为 π,所以切线斜率为-1,即f'(x)=- =-1,所以x
=±1,则当x=1时,f(1)=1;当x=-1时,f(1)=-1,则
点的坐标为(1,1)或(-1,-1).
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7. 若函数f(x)在R上可导,且f(x)·f'(x)为单调函数.写出满
足上述条件的一个函数 .
解析:设f(x)=x2,则f'(x)=2x,所以f(x)·f'(x)=2x3
在R上为单调递增,满足条件.所以f(x)=x2满足条件.
f(x)=x2(答案不唯一)
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8. 曲线y=f(x)=ln x在点M(e,1)处的切线的斜率是 ,切
线方程为 .
解析:∵f'(x)=(ln x)'= ,∴f'(e)= .∴切线方程为y-1
= (x-e),即x-ey=0.
x-ey=0
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9. 在平面直角坐标系xOy中,点A在曲线y=ln x上,且该曲线在点A
处的切线经过点(-e,-1)(e为自然对数的底数),则点A的
坐标是 .
(e,1)
解析:因为y=ln x,所以y'= (x>0),设A(x0,ln x0),则
在点A处的切线方程为y-ln x0= (x-x0),化简为y= x+ln
x0-1,因为切线过点(-e,-1),所以-1= (-e)+ln x0-
1,所以ln x0- =0,所以x0=e时方程成立,又因为y=ln x- 递
增(x>0),所以方程有唯一解x0=e,A(e,1).
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10. 过点P(-1,0)作直线l与曲线C1:y= 和曲线C2:y=x2+
x+c都相切,求c的值.
解:设直线l与曲线C1:y= 相切于点M(x0,y0),则
= ,又y0= ,解得x0=1,y0=1,所以切点为(1,1),
切线l的方程为y= (x+1),因为直线l与曲线C2:y=x2+x
+c相切,所以由方程组消元整理得x2+ x+c
- =0,所以判别式Δ= -4 =0,所以c= .
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11. (多选)若f(x)=x2,g(x)=x3,则能满足g'(x)-f'
(x)>0的区间有( )
A. (-∞,0) B.
C. D.
解析: 因为g'(x)=3x2,f'(x)=2x,由g'(x)-f'
(x)>0,得3x2-2x>0,得x> 或x<0.
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12. 若曲线y= 在点P(a, )处的切线与两坐标轴围成的三角
形的面积为2,则实数a的值是 .
解析:∵y'= ,∴切线方程为y- = (x-a),令x=
0,得y= ,令y=0,得x=-a,由题意知 · ·a=2,∴a=
4.
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13. 已知曲线方程为y=f(x)=x2,求过点B(3,5)且与曲线相
切的直线方程.
解:设切点P的坐标为(x0, ).
∵y=x2,∴y'=2x,
∴k=2x0,
∴切线方程为y- =2x0(x-x0).
将点B(3,5)代入上式,得5- =2x0(3-x0),
即 -6x0+5=0,
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∴(x0-1)(x0-5)=0,
∴x0=1或x0=5,
∴切点坐标为(1,1)或(5,25),
故所求切线方程为y-1=2(x-1)或y-25=10(x-5),
即2x-y-1=0或10x-y-25=0.
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14. 设曲线y= (n∈N+)在点(1,1)处的切线与x轴的交点
的横坐标为xn,则x1·x2·…·xn的值为( )
A. B. C. D. 1
解析: 对y= (n∈N+)求导得y'=(n+1)xn.令x=
1,得在点(1,1)处的切线的斜率k=n+1,所以在点(1,1)
处的切线方程为y-1=(n+1)(x-1).令y=0,得xn=
,所以x1·x2·…·xn= × × ×…× × = .故选B.
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15. 求证:曲线xy=1上任意一点处的切线与坐标轴围成的三角形面积
为常数.
证明:由xy=1,得y= ,所以y'=- .
在曲线xy=1上任取一点P ,
则过点P的切线的斜率k=- ,
切线方程为y- =- (x-x0),
即y=- x+ .
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设该切线与x轴,y轴分别相交于A,B两点,
则A(2x0,0),B .
故S△OAB= |OA|·|OB|= ·|2x0|· =2.
所以曲线xy=1上任意一点处的切线与坐标轴围成的三角形面积为
常数.
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谢 谢 观 看!