4.1导数的概念及其意义、导数的运算(精讲)
一.导数的概念
1.如果当Δx→0时,平均变化率eq\f(Δy,Δx)无限趋近于一个确定的值,即eq\f(Δy,Δx)有极根,则称y=f(x)在x=x0处可导,并把这个确定的值叫做y=f(x)在x=x0处的导数(也称瞬时变化率),记作f′(x0)或,
即f′(x0)=eq\o(lim,\s\do6(Δx→0))eq\f(Δy,Δx)=eq\o(lim,\s\do6(Δx→0))
2.当x=x0时,f′(x0)是一个唯一确定的数,当x变化时,y=f′(x)就是x的函数,我们称它为y=f(x)的导函数(简称导数),记为f′(x)(或y′),即f′(x)=y′=eq\o(lim,\s\do6(Δx→0))
二.导数的几何意义
函数y=f(x)在x=x0处的导数的几何意义就是曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率,
相应的切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0)(点斜式)
三.基本初等函数的导数公式
原函数
导函数
f(x)=c(c为常数)
=0
f(x)=xn(n∈Q*)
=nxn-1
f(x)=sinx
=cosx
f(x)=cosx
-sinx
f(x)=ax(a0且a≠1)
=axlna
f(x)=ex
=ex
f(x)=logax(x0,a0且a≠1)
=eq\f(1,xlna)
f(x)=lnx(x0)
=eq\f(1,x)
四.导数的运算法则
(1)[f(x)±g(x)]′=±
(2)[f(x)·g(x)]′=g(x)+f(x)
(3)(g(x)≠0)
五.复合函数的定义及其导数
(1)一般地,对于两个函数y=f(u)和u=g(x),如果通过中间变量u,y可以表示成x的函数,那么称这个函数为函数y=f(u)与u=g(x)的复合函数,记作y=f(g(x)).
(2)复合函数y=f(g(x))的导数和函数y=f(u),u=g(x)的导数间的关系为y′x=y′u·u′x,即y对x的导数等于y对u的导数与u对x的导数的乘积.
导数概念理解
f′(x)=y′=eq\o(lim,\s\do6(Δx→0)),应是两个变量的差值,如果不是两个变量的差值,要进行拼凑
导数运算
连乘形式:先展开化为多项式形式,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,再求导
分式形式:先化为整式函数或较为简单的分式函数,再求导
根式形式:先化为分数指数幂的形式,再求导
对数形式:化为和、差形式,再求导
复合函数:先确定复合关系,由外向内逐层求导,必要时可换元
导数的几何意义
在型与过型的切线方程
1.在型
2.过型
3.求参
(1)斜率:
(2)代点:切点在切线上,代入切线方程;切点在曲线上,代入曲线
五.公切线
法一:利用其中一曲线在某点处的切线与另一曲线相切,列出关系式求解;
法二:设公切线l在y=f(x)上的切点P1(x1,f(x1)),在y=g(x)上的切点P2(x2,g(x2),
则f′(x1)=g′(x2)=eq\f(f?x1?-g?x2?,x1-x2).
法三:两个函数在切点处的斜率相等,且切点既在切线上又在曲线上,列出有关切点横坐标的方程组,通过解方程组求解.或者分别求出两函数的切线,利用两切线重合列方程组求解.
六.切点或切线数量
1.判断切点或切线数量:利用在型或过型列出关于切点x0的方程f(x0),判断方程解的个数:
(1)f(x0)是一元二次方程,可以用判别式判断
(2)f(x0)若不是一元二次方程,则判断其零点个数或与x轴交点的个数,一般采用图像法;画未学过函数图像一般需要知道单调区间(导数法),极值和端点值或端点值的正负
2.已知切点或切线数量求参:一般采用分离参数,变成两个函数的交点个数问题
考法一导数的概念及应用
【例11】(2023·山东潍坊·统考模拟预测)设为上的可导函数,且,则曲线在点处的切线斜率为(????)
A.2 B.1 C.1 D.
【答案】C
【解析】.
故曲线在点处的切线斜率为.故选:C
【例12】(2023湖南)如图,直线是曲线在处的切线,则___________.
【答案】
【解析】直线过点,,直线斜率,
又直线是在处的切线,,又,.故答案为:.
【例13】(2023·云南)函数的图象如图所示,是函数的导函数,则下列数值排序正确的是(????)
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由图知:,即.故选:A
【例14】(2022·湖北·武汉市第一中学)已知,则(????)
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为,
所以,所以,解得;故选:B
【一隅三反】
1.(2023春·河南)已知是函数的导函数,若,则(????)
A. B.2 C. D.8
【答案】C
【解析】