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⒈理解导数的概念;了解导数的几何意义;会求曲线的切线和法线;会用定义计算简单函数的导数;知道可导与连续的关系。
f(x)在点x?x0处可导是指极限
?x?0limf(x0??x)?f(x0)
?xf(x)?f(x0)
x?x0存在,且该点处的导数就是这个极限的值。导数的定义式还可写成极限
x?x0lim 函数f(x)在点x?x0处的导数f?(x0)的几何意义是曲线y?f(x)上点(x0,f(x0))处切线的斜率。
曲线y?f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程为
y?f?(x0)(x?x0)?f(x0)
函数y?f(x)在x0点可导,则在x0点连续。反之则不然,函数y?f(x)在x0点连续,在x0点不一定可导。 ⒉了解微分的概念;知道一阶微分形式不变性。
⒊熟记导数基本公式,熟练掌握下列求导方法 (1)导数的四则运算法则 (2)复合函数求导法则 (3)隐函数求导方法 (4)对数求导方法
(5)参数表示的函数的求导法
正确的采用求导方法有助于我们的导数计算,如
一般当函数表达式中有乘除关系或根式时,求导时采用取对数求导法, 例如函数y?(x?1)2x,求y?。
在求导时直接用导数的除法法则是可以的,但是计算时会麻烦一些,而且容易出错。如果我们把函数先进行变形,即 y?(x?1)2x1?x2?2x?1x13?x?2x?x
3212?12再用导数的加法法则计算其导数,于是有
?31? y??x2?x2?x2
22这样计算不但简单而且不易出错。
又例如函数 y?x?13x?2,求y?。
显然直接求导比较麻烦,可采用取对数求导法,将上式两端取对数得
lny?两端求导得
11ln(x?1)?ln(x?2) 23y?11?? y2(x?1)3(x?2)整理后便可得
y??若函数由参数方程
3x?8 2x?26(x?x?2)?x?1?x??(t) ?y??(t)?的形式给出,则有导数公式
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dy??(t)?
?dx?(t)能够熟练地利用导数基本公式和导数的四则运算法则、复合函数的求导法则计算函数的导数,能够利用隐函数求导法,取对数求导法,参数表示的函数的求函数的导数。
⒋熟练掌握微分运算法则
微分四则运算法则与导数四则运算法则类似
d(u?v)?du?dv
d(u?v)?vdu?udv uvdu?udv d()?(v?0) 2vv一阶微分形式的不变性
???dy?y?xdx?yu?uxdx?yudu
微分的计算可以归结为导数的计算,但要注意它们之间的不同之处,即函数的微分等于函数的导数与自变量微分的乘积。
⒍了解高阶导数的概念;会求显函数的二阶导数。
函数的高阶高数即为函数的导数的导数。由此要求函数的二阶导数就要先求函数的一阶导数。要求函数的n阶导数就要先求函数的n?1阶导数。
第三章 导数与微分典型例题选解
一、填空题
⒈设函数f(x)在x?0邻近有定义,且f(0)?0,f?(0)?1,则lim解:lim故应填1。
⒉曲线y?x?0f(x)? 。 xx?0f(x)f(x)?f(0)?lim?f?(0)?1 x?0xx?01x在点(1,1)处切线的斜率是 。
解:由导数的几何意义知,曲线f(x)在x?x0处切线的斜率是f?(x0),即为函数在该点处的导数,于是
1?1?y???x2,y?(1)??x222故应填?33x?11??
21。 22⒊设f(x)?x?4x?5,则f[f?(x)]? 。 解:f?(x)?2x?4,故
f[f?(x)]?(2x?4)2?4(2x?4)?5?4x2?24x?37
2故应填4x?24x?37 二、单项选择题
⒈设函数f(x)?x,则lim2x?2f(x)?f(2)?( )。
x?2A.2x; B.2; C.4; D不存在
f(x)?f(2)?f?(2),且f(x)?x2,
x?2x?2所以f?(2)?2xx?2?4,即C正确。
解:因为lim1 ⒉设f()?x,则f?(x)?( )。
x
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1111; B. ?; C. 2; D. ?2 xxxx解:先要求出f(x),再求f?(x)。
11111因为f()?x?,由此得f(x)?,所以f?(x)?()???2
1xxxxxA.
即选项D正确。
3.设函数f(x)?(x?1)x(x?1)(x?2),则f?(0)?( ). A.0; B.1;
C.2; D.?2
解:因为f?(x)?x(x?1)(x?2)?(x?1)(x?1)(x?2)?(x?1)x(x?2)?(x?1)x(x?1),其中的三项当x?0时为0,所以
f?(0)?(0?1)(0?1)(0?2)?2
故选项C正确。
4.曲线y?x?e在点( )处的切线斜率等于0。
x解:y??1?e,令y??0得x?0。而y(0)??1,故选项C正确。
5. y?sinx,则y??( )。
2A.(0,1); B.(1,0); C.(0,?1); D.(?1,0)
xA.cosx; B.?cosx; C.2xcosx; D.?2xcosx
222解:y??cosx?(x)??2xcosx
2222故选项C正确。 三、计算应用题 ⒈设y?tan2x?2sinx,求dyx??2
解:⑴由导数四则运算法则和复合函数求导法则
y??由此得
2?cosx?2sinxln2 2cos2x?2?sin2dyx???(?cos?2ln2)dx?2dx 22cos?2xf(x)⒉设y?f(e)e,其中f(x)为可微函数,求y?。
xf(x)?f(ex)[ef(x)]? 解 y??[f(e)]?e =f?(e)[e]?exx?f(ex)ef(x)[f(x)]?
xxf(x)?f(ex)ef(x)f?(x) =f?(e)eef(x)[f?(ex)ex?f(ex)f?(x)] =ef(x)求复合函数的导数时,要先搞清函数的复合构成,即复合函数是由哪些基本初等函数复合而成的,特别要分清复合函数的复合层次,然后由外层开始,逐层使用复合函数求导公式,一层一层求导,关键是不要遗漏,最后化简。
3.设函数y?y(x)由方程xy?e?lnyxdy确定,求。 ydxy?xy??y?ey?yy?xy??xy2
解:方法一:等式两端对x求导得
整理得
y?xy2y??2xy?xyey?x
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方法二:由一阶微分形式不变性和微分法则,原式两端求微分得
左端?d(xy?e)?d(xy)?d(e)?ydx?xdy?edy
yyy右端?d(ln由此得
xyxyydx?xdy)?d()?? 2yxyxyydx?xdy?eydy?yydx?xdy? xy2整理得
dyy?xy2 ?dxx2y?xyey?x 4.设函数y?y(x)由参数方程
?t2?x?2 ??y?1?t?确定,求
dy。 dx
解:由参数求导法
dyyt??11???? dxxt?2tt25.设y?(1?x)arctanx,求y??。
2解 y??2xarctanx?(1?x)1?2xarctanx?1 21?x2x y???(2xarctanx?1)??2arctanx?1?x22
第四章 导数的应用典型例题
一、填空题
1.函数y?ln(1?x)的单调增加区间是 .
2?2x,当x?0时y??0.故函数的单调增加区间是(??,0). 21?xlnx2.极限lim? .
x?11?x解:y??解:由洛必达法则
1lnx(lnx)?lim?lim?limx??1 x?11?xx?1(1?x)?x?1?11x?x3.函数f(x)?(e?e)的极小值点为 。
21x?x解:f?(x)?(e?e),令f?(x)?0,解得驻点x?0,又x?0时,f?(x)?0;x?0时,f?(x)?0,所以x?021x?x是函数f(x)?(e?e)的极小值点。
2二、单选题
1.函数y?x?1 在区间[?2,2]上是( )
2可编辑
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A) 单调增加 B)单调减少 C)先单调增加再单调减少 D)先单调减少再单调增加 解:选择D
y??2x,当x?0时,f?(x)?0;当x?0时,f?(x)?0;所以在区间[?2,2]上函数y?x2?1先单调减少再单调增
加。
2. 若函数y?f(x)满足条件( ),则在(a,b)内至少存在一点?(a???b),使得
f?(?)?成立。
f(b)?f(a)
b?a A)在(a,b)内连续; B)在(a,b)内可导;
C)在(a,b)内连续,在(a,b)内可导; D)在[a,b]内连续,在(a,b)内可导。 解:选择D。
由拉格朗日定理条件,函数f(x)在[a,b]内连续,在(a,b)内可导,所以选择D正确。
3. 满足方程f?(x)?0的点是函数y?f(x)的( )。 A)极值点 B)拐点 C)驻点 D)间断点 解:选择C。
依驻点定义,函数的驻点是使函数一阶导数为零的点。
4.设函数f(x)在(a,b)内连续,x0?(a,b),且f?(x0)?f??(x0)?0,则函数在x?x0处( )。 A)取得极大值 B)取得极小值
C)一定有拐点(x0,f(x0)) D)可能有极值,也可能有拐点 解:选择D
函数的一阶导数为零,说明x0可能是函数的极值点;函数的二阶导数为零,说明x0可能是函数的拐点,所以选择D。 三、解答题 1.计算题
求函数y?x?ln(1?x)的单调区间。
解:函数y?x?ln(1?x)的定义区间为(?1,??),由于
1x ?1?x1?x令y??0,解得x?0,这样可以将定义区间分成(?1,0)和(0,??)两个区间来讨论。当?1?x?0时,y??0;当0?x???是,y??0。
y??1?由此得出,函数y?x?ln(1?x)在(?1,0)内单调递减,在(0,??)内单调增加。 2.应用题
欲做一个底为正方形,容积为108立方米的长方体开口容器,怎样做法所用材料最省?
解:设底边边长为x,高为h,所用材料为y 且 xh?108,h? y?x?4xh
22108 x21084322?x? 22xx3?4322x?432? y??2x? 22xx3令y??0得2(x?216)?0?x?6,
且因为x?6,y??0;x?6,y??0,所以x?6,y?108为最小值.此时h?3。
?x?4x2于是以6米为底边长,3米为高做长方体容器用料最省。
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