导数与导数的运算教学课件.ppt
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- 导数 运算 教学 课件
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1、第十节 导数与导数的运算1.1.函数函数y=f(x)y=f(x)从从x x1 1到到x x2 2的平均变化率的平均变化率函数函数y=f(x)y=f(x)从从x x1 1到到x x2 2的平均变化率为的平均变化率为_,_,若若x=xx=x2 2-x-x1 1,y=f(xy=f(x2 2)-f(x)-f(x1 1),则平均变化率可表示为,则平均变化率可表示为_._.2121f(x)-f(x)x-xyx2.2.导数的定义及几何意义导数的定义及几何意义(1 1)函数)函数f(x)f(x)在在x=xx=x0 0处的导数处的导数定义:称函数定义:称函数y=f(x)y=f(x)在在x x0 0点的瞬时变化率
2、为函数点的瞬时变化率为函数y=f(x)y=f(x)在点在点x x0 0的导数,通常用的导数,通常用f(xf(x0 0)表示表示,记作记作f(xf(x0 0)=_=_.)=_=_.1010 xx10f xf xlimxx 00 x0f xxf xlimx 几何意义几何意义函数函数y=fy=f(x x)在)在x x0 0处的导数,是曲线处的导数,是曲线y=fy=f(x x)在点()在点(x x0 0,f f(x x0 0)处的切线的斜率)处的切线的斜率.相应地,切线方程为相应地,切线方程为_._.y-f(xy-f(x0 0)=f(x)=f(x0 0)(x-x)(x-x0 0)(2 2)函数)函数f
3、(x)f(x)的导函数的导函数一般地,如果一个函数一般地,如果一个函数f(x)f(x)在区间在区间(a,b)(a,b)上的每一点上的每一点x x处都有导处都有导数,导数值记为数,导数值记为f(x):f(x)=_,f(x):f(x)=_,则则f(x)f(x)是关于是关于x x的函数,称的函数,称f(x)f(x)为为f(x)f(x)的的_,通常也,通常也简称为导数简称为导数.x0f xxf xlimx 导函数导函数3.3.基本初等函数的导数公式基本初等函数的导数公式原函数原函数 导函数导函数 y yc(cc(c为常数为常数)yy_y yx x(是实数是实数)yy_y ysin x sin x yy
4、_y ycos x cos x yy_xx1 10 0cos xcos xsin xsin x原函数原函数 导函数导函数 y ya ax x(a0(a0,且,且a1)a1)yy_特别地(特别地(e ex x)=e=ex x y ylogloga ax(a0 x(a0,且,且a1)a1)yy_特别地(特别地(ln xln x)=y=tan x y=tan x y=_y=_y=cot x y=cot x y=_y=_a ax xln aln a1xln a21cos x21sin x1x4.4.导数四则运算法则导数四则运算法则若两个函数若两个函数f(x)f(x)和和g(x)g(x)的导数分别是的导
5、数分别是f(x)f(x)和和g(x)g(x),则有:,则有:(1)(1)f(x)+g(x)f(x)+g(x)_._.(2)(2)f(x)-g(x)f(x)-g(x)=f(x)-g(x).=f(x)-g(x).(3)(3)f(x)g(x)f(x)g(x)_._.(4)(4)_(g(x)0).g(x)0).f(x)+g(x)f(x)+g(x)f(x)g(x)f(x)g(x)f(x)g(x)f(x)g(x)2f x g xf x g xg(x)f xg x判断下面结论是否正确(请在括号中打判断下面结论是否正确(请在括号中打“”“”或或“”).(1 1)f(xf(x0 0)与与(f(x(f(x0 0)
6、表示的意义相同表示的意义相同.().()(2 2)求)求f(xf(x0 0)时,可先求时,可先求f(xf(x0 0)再求再求f(xf(x0 0).().()(3 3)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点.().()(4 4)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线.().()(5 5)若)若f(x)=af(x)=a3 3+2ax-x+2ax-x2 2,则,则f(x)=3af(x)=3a2 2+2x.()+2x.()【解析解析】(1)(1)错误错误.f(x.f(x0 0)与与(f(x(f(x0 0)是不一样的,是
7、不一样的,f(xf(x0 0)代代表函数表函数f(x)f(x)在在x=xx=x0 0处的导数值,不一定为处的导数值,不一定为0 0;而;而(f(x(f(x0 0)是函是函数值数值f(xf(x0 0)的导数,而函数值的导数,而函数值f(xf(x0 0)是一个常量,其导数一定为是一个常量,其导数一定为0 0,即即(f(x(f(x0 0)=0.)=0.(2)(2)错误错误.应先求应先求f(x)f(x),再求,再求f(xf(x0 0).(3)(3)正确正确.如如y=1y=1是曲线是曲线y=sin xy=sin x的切线,但其交点个数有无数个的切线,但其交点个数有无数个.(4)(4)错误错误.如如y=0
8、y=0与抛物线与抛物线y y2 2=x=x只有一个公共点,但是只有一个公共点,但是y=0y=0不是抛不是抛物线物线y y2 2=x=x的切线的切线.(5)(5)错误错误.求导是对自变量求导,要分清表达式中的自变量求导是对自变量求导,要分清表达式中的自变量.在在这里自变量是这里自变量是x x而不是而不是a a,故,故f(x)=-2x+2a.f(x)=-2x+2a.答案:答案:(1)(1)(2)(2)(3)(4)(3)(4)(5)(5)1 1下列函数求导运算正确的个数为下列函数求导运算正确的个数为()()(3(3x x)3 3x xloglog3 3e e;(log(log2 2x)x)(A)1
9、(B)2 (C)3 (D)4(A)1 (B)2 (C)3 (D)4【解析解析】选选A.A.由求导公式可判断由求导公式可判断;为一常数,所以为一常数,所以 求导运算正确的求导运算正确的只有只有.1x ln2;(sin)cos 33;1()x.ln xsin 3(sin)0;322111x),ln xln xx ln x(2 2函数函数f(x)f(x)(x(x2a)(x2a)(xa)a)2 2的导数为的导数为()()(A)2(x(A)2(x2 2a a2 2)(B)2(x)(B)2(x2 2a a2 2)(C)3(x(C)3(x2 2a a2 2)(D)3(x)(D)3(x2 2a a2 2)【解
10、析解析】选选C.f(x)C.f(x)(x(xa)a)2 2(x(x2a)2a)2(x2(xa)a)3(x3(x2 2a a2 2)3.3.一质点沿直线运动,如果由始点起经过一质点沿直线运动,如果由始点起经过t t秒后的位移为秒后的位移为 那么速率为零的时刻是那么速率为零的时刻是()()(A)0(A)0秒秒 (B)1(B)1秒末秒末(C)2(C)2秒末秒末 (D)1(D)1秒末和秒末和2 2秒末秒末【解析解析】选选D.s(t)D.s(t)t t2 23t3t2 2,令,令s(t)s(t)0 0,则,则t t1 1或或t t2.2.3213stt2t32,4 4已知曲线已知曲线 的一条切线的斜率为
11、的一条切线的斜率为 则切点的则切点的横坐标为横坐标为()()(A)3 (B)2 (C)1 (D)(A)3 (B)2 (C)1 (D)【解析解析】选选A.A.函数的定义域为(函数的定义域为(0 0,+),),又又由由 得得x x2 2-x-6=0-x-6=0,解得解得x=3x=3或或x=-2x=-2(舍去),因此切点的横坐标为(舍去),因此切点的横坐标为3.3.2xy3ln x412,1213yx,2xx31y2x25 5若函数若函数y ytan xtan x,则函数在点(,则函数在点(0,00,0)处的切线的斜率是)处的切线的斜率是_._.【解析解析】令令y=f(x)=tan xy=f(x)=
12、tan x,则,则 故故f(0)=1.f(0)=1.即所求即所求切线的斜率是切线的斜率是1.1.答案:答案:1 1 21f x.cos x考向考向 1 1 导数的概念及应用导数的概念及应用 【典例典例1 1】(1 1)若函数)若函数y=f(x)y=f(x)在区间在区间(a,b)(a,b)内可导,且内可导,且x x0 0(a,b)(a,b),则,则 的值为的值为()()(A A)f(xf(x0 0)(B B)2f(x2f(x0 0)(C C)-2f(x-2f(x0 0)(D D)0 0(2 2)利用定义求函数)利用定义求函数 的导数的导数.00h0f xhf xhlimh24yx【思路点拨思路点
13、拨】(1)(1)根据导数的定义,将极限符号内的表达式表根据导数的定义,将极限符号内的表达式表示成平均变化率的形式再求解示成平均变化率的形式再求解.(2).(2)先求先求y,y,再求出当再求出当x0 x0时的极限值时的极限值.【规范解答规范解答】(1)(1)选选B.x=(xB.x=(x0 0+h)-(x+h)-(x0 0-h)=2h,-h)=2h,y=f(xy=f(x0 0+h)-f(x+h)-f(x0 0-h)-h),所以,所以 故选故选B.B.yx,00h000h0000h0f xhf xhlimhf xhf xhlim 22hf xhf xh2lim2f x2h,(2)(2)22224 x
14、 2xx44yxx xx)xx,(22232x0 x0y2xx4xx xxy2xx8limlim4.xxx xx ,【互动探究互动探究】在本例题(在本例题(1 1)中,若)中,若 且且x x0 0=e=e,其他条件不变,其他条件不变,求求 的值的值.【解析解析】f(x)=xf(x)=x2 2+2+2,故故 31f xx2x 2 0123,00h0f xhf xhlimh 31f xx2x 2 0123,00h0000h02f xhf xhlim 22hf xhf xh2lim2f(x)2h2f e2e4.00h0f xhf xhlimh【拓展提升拓展提升】定义法求函数的导数的三个步骤定义法求函
15、数的导数的三个步骤一差:求函数的改变量一差:求函数的改变量y=f(x+x)-f(x).y=f(x+x)-f(x).二比:求平均变化率二比:求平均变化率三极限:取极限,得导数三极限:取极限,得导数 f xxf xy.xx x0yyf xlim.x【变式备选变式备选】(1 1)如图,函数)如图,函数f(x)f(x)的图像是折线段的图像是折线段ABCABC,其中,其中A A,B B,C C的坐标分别为的坐标分别为(0,4)(0,4),(2,0)(2,0),(6,4)(6,4),则,则f(f(0)f(f(0)_;_(_(用数字作答用数字作答).).x0f 1xf 1limx【解析解析】f(0)f(0)
16、4 4,f(f(0)f(f(0)f(4)f(4)2.2.由导数定义由导数定义当当0 x20 x2时,时,f(x)f(x)4 42x2x,f(x)f(x)2 2,f(1)f(1)2.2.答案:答案:2 2 2 2 x0f 1xf 1limf 1.x(2)(2)求函数求函数 在在x=1x=1处的导数处的导数.【解析解析】x0 x0 x,1x 11xy1,x1x 11xy11limlim.x21x 11x1y 1.2 1yx1111xy1x11x 考向考向 2 2 导数的运算导数的运算 【典例典例2 2】求下列函数的导数求下列函数的导数:(1)y=(2x(1)y=(2x2 2-1)(3x+1).-1
17、)(3x+1).(2)(2)(3)(3)【思路点拨思路点拨】(1 1)可以先展开解析式,然后再求导或利用乘)可以先展开解析式,然后再求导或利用乘积的求导法则进行求导,也可以直接利用乘积的求导法则进行积的求导法则进行求导,也可以直接利用乘积的求导法则进行求导求导.(2 2)将)将 利用三角公式化简后,再求导利用三角公式化简后,再求导.(3).(3)将将根式化成幂的形式,再求导根式化成幂的形式,再求导.xxy x sin cos.22 23xx x 5 x 9y.xxxsin cos 22【规范解答规范解答】(1)(1)方法一:可以先展开解析式,然后再求导:方法一:可以先展开解析式,然后再求导:y
18、=(2xy=(2x2 2-1)(3x+1)=6x-1)(3x+1)=6x3 3+2x+2x2 2-3x-1-3x-1,y=(6xy=(6x3 3+2x+2x2 2-3x-1)-3x-1)=(6x=(6x3 3)+(2x)+(2x2 2)-(3x)-)-(3x)-(1 1)=18x=18x2 2+4x-3.+4x-3.方法二:可以利用乘积的求导法则进行求导:方法二:可以利用乘积的求导法则进行求导:y=(2xy=(2x2 2-1)(3x+1)+(2x-1)(3x+1)+(2x2 2-1)(3x+1)-1)(3x+1)=4x(3x+1)+3(2x=4x(3x+1)+3(2x2 2-1)=12x-1)
19、=12x2 2+4x+6x+4x+6x2 2-3-3=18x=18x2 2+4x-3.+4x-3.(2 2)先使用三角公式进行化简得)先使用三角公式进行化简得 (3 3)xx1y x sin cosxsin x222111y(xsin x)x(sin x)1cos x.222 ,312213222y3xx59x313x1 0 9x2291x(1)1.2x ()()()()3122y 3xx 5 9x ,【拓展提升拓展提升】导数计算的原则和方法导数计算的原则和方法(1 1)原则:先化简解析式,再求导)原则:先化简解析式,再求导.(2 2)方法:)方法:连乘积形式:先展开化为多项式的形式,再求导;
20、连乘积形式:先展开化为多项式的形式,再求导;分式形式:观察函数的结构特征,先化为整式函数或较为简分式形式: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;单的分式函数,再求导;对数形式:先化为和、差的形式,再求导;对数形式:先化为和、差的形式,再求导;根式形式:先化为分数指数幂的形式,再求导;根式形式:先化为分数指数幂的形式,再求导;三角形式:先利用三角函数公式转化为和或差的形式,再求三角形式:先利用三角函数公式转化为和或差的形式,再求导导.【变式训练变式训练】求下列函数的导数:求下列函数的导数:(1)y=3(1)y=3x xe ex x-2-2x x+e.+e.(2)(2)(
21、3)(3)ln xy.x1y(x 1)(1).x【解析解析】(1)y=(3(1)y=(3x xe ex x)-(2)-(2x x)+)+(e e)=(3=(3x x)e)ex x+3+3x x(e(ex x)-(2-(2x x)=3)=3x xln 3ln 3e ex x+3+3x xe ex x-2-2x xln2=(3e)ln2=(3e)x xln 3e-2ln 3e-2x xln 2.ln 2.(2)(2)(3)(3)先化简先化简,222ln x x xln xln xyxx1x ln x1 ln xx.xx()1122132211yxx1xxxx1111yxx(1).22x2 x ,考
22、向考向 3 3 导数几何意义的应用导数几何意义的应用 【典例典例3 3】(1 1)()(20132013咸阳模拟)已知函数咸阳模拟)已知函数 (aR),(aR),若函数若函数f(x)f(x)的图像上点的图像上点P(1,m)P(1,m)处处的切线方程为的切线方程为3x-y+b=03x-y+b=0,则,则m m的值为的值为()()(A)(B)(C)(D)(A)(B)(C)(D)(2)(2)(20122012广东高考)曲线广东高考)曲线y=xy=x3 3-x+3-x+3在点(在点(1 1,3 3)处的切线)处的切线方程为方程为_(3)(3)已知曲线已知曲线C C:y yx x3 33x3x2 22x
23、2x,直线,直线l:y ykxkx,且,且l与与C C切于切于点点P(xP(x0 0,y y0 0)(x)(x0 00)0),求直线,求直线l的方程及切点坐标的方程及切点坐标.229f xx(x3ax)3213121312【思路点拨思路点拨】(1)(1)利用点利用点P P处的导数值为切线斜率求出处的导数值为切线斜率求出a a,再由,再由点点P P在函数在函数f(x)f(x)的图像上求的图像上求m.(2)m.(2)因为点(因为点(1 1,3 3)为切点,故可)为切点,故可由导数的几何意义求出斜率后,再用点斜式写出切线方程由导数的几何意义求出斜率后,再用点斜式写出切线方程.(3)(3)因为直线因为
24、直线l过原点,故可根据导数的几何意义及斜率公式以过原点,故可根据导数的几何意义及斜率公式以及点及点P P既在曲线上又在切线上,构造一个关于既在曲线上又在切线上,构造一个关于x x0 0,y y0 0的方程组求的方程组求解解.【规范解答规范解答】(1)(1)选选C.C.由由 得得f(x)=2xf(x)=2x2 2-4ax-3.-4ax-3.又由切线方程为又由切线方程为3x-y+b=03x-y+b=0知切线斜率为知切线斜率为3 3,故,故f(1)=3,f(1)=3,即即2-4a-3=32-4a-3=3,解得解得a=-1a=-1,因此,因此 又点又点P P(1 1,m m)在函数)在函数f(x)f(
25、x)的图像上,所以的图像上,所以(2)y=3x(2)y=3x2 2-1-1,当,当x=1x=1时,时,y=2y=2,此时斜率,此时斜率k=2k=2,故所求切线方,故所求切线方程为程为y-3=2(x-1)y-3=2(x-1),即,即2x-y+1=0.2x-y+1=0.答案:答案:2x-y+1=02x-y+1=0 322f xx2ax3x3 322f xx2x3x.3 21m f 12 3.33 (3)(3)由直线由直线l过原点,知过原点,知 (x(x0 00).0).又点又点P(xP(x0 0,y y0 0)在曲线在曲线C C上,上,y y0 0 x x0 03 33x3x0 02 22x2x0
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