高数 关于导数的一个问题? 高数求导数例题及答案
数学中导数与函数有什么关系?
导数(Derivative)是微积分中的重要基础概念。当自变量的增量趋于零时,因变量的增量与自变量的增量之商的极限。在一个函数存在导数时,称这个函数可导或者可微分。可导的函数一定连续。不连续的函数一定不可导。导数实质上就是一个求极限的过程,导数的四则运算法则来源于极限的四则运算法则。
亦名纪数、微商,由速度变化问题和曲线的切线问题而抽象出来的数学概念。又称变化率。
如一辆汽车在10小时内走了 600千米,它的平均速度是60千米/小时,但在实际行驶过程中,是有快慢变化的,不都是60千米/小时。为了较好地反映汽车在行驶过程中的快慢变化情况,可以缩短时间间隔,设汽车所在位置s与时间t的关系为s=f(t),那么汽车在由时刻t0变到t1这段时间内的平均速度是[f(t1)-f(t0)]/[t1-t0],当 t1与t0很接近时,汽车行驶的快慢变化就不会很大,平均速度就能较好地反映汽车在t0 到 t1这段时间内的运动变化情况 ,自然就把极限[f(t1)-f(t0)]/[t1-t0] 作为汽车在时刻t0的瞬时速度,这就是通常所说的速度。一般地,假设一元函数 y=f(x )在 x0点的附近(x0-a ,x0 +a)内有定义,当自变量的增量Δx= x-x0→0时函数增量 Δy=f(x)- f(x0)与自变量增量之比的极限存在且有限,就说函数f在x0点可导,称之为f在x0点的导数(或变化率)。若函数f在区间I 的每一点都可导,便得到一个以I为定义域的新函数,记作 f',称之为f的导函数,简称为导数。函数y=f(x)在x0点的导数f'(x0)的几何意义:表示曲线l 在P0〔x0,f(x0)〕 点的切线斜率。一般地,我们得出用函数的导数来判断函数的增减性的法则:设y=f(x )在(a,b)内可导。如果在(a,b)内,f'(x)>0,则f(x)在这个区间是单调增加的。。如果在(a,b)内,f'(x)<0,则f(x)在这个区间是单调减小的。所以,当f'(x)=0时,y=f(x )有极大值或极小值,极大值中最大者是最大值,极小值中最小者是最小值。
导数的几何意义是该函数曲线在这一点上的切线斜率。
(1)求函数y=f(x)在x0处导数的步骤:
① 求函数的增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0)
② 求平均变化率
③ 取极限,得导数。
(2)几种常见函数的导数公式:
① C'=0(C为常数函数);
② (x^n)'= nx^(n-1) (n∈Q);
③ (sinx)' = cosx;
④ (cosx)' = - sinx;
⑤ (e^x)' = e^x;
⑥ (a^x)' = a^xlna (ln为自然对数)
⑦ (Inx)' = 1/x(ln为自然对数)
⑧ (logax)' =(xlna)^(-1),(a>0且a不等于1)
补充一下。上面的公式是不可以代常数进去的,只能代函数,新学导数的人往往忽略这一点,造成歧义,要多加注意。
(3)导数的四则运算法则:
①(u±v)'=u'±v'
②(uv)'=u'v+uv'
③(u/v)'=(u'v-uv')/ v^2
(4)复合函数的导数
复合函数对自变量的导数,等于已知函数对中间变量的导数,乘以中间变量对自变量的导数--称为链式法则。
导数是微积分的一个重要的支柱。牛顿及莱布尼茨对此做出了卓越的贡献!
导数的应用
1.函数的单调性
(1)利用导数的符号判断函数的增减性
利用导数的符号判断函数的增减性,这是导数几何意义在研究曲线变化规律时的一个应用,它充分体现了数形结合的思想.
一般地,在某个区间(a,b)内,如果>0,那么函数y=f(x)在这个区间内单调递增;如果<0,那么函数y=f(x)在这个区间内单调递减.
如果在某个区间内恒有=0,则f(x)是常函数.
注意:在某个区间内,>0是f(x)在此区间上为增函数的充分条件,而不是必要条件,如f(x)=x3在内是增函数,但.
(2)求函数单调区间的步骤
①确定f(x)的定义域;
②求导数;
③由(或)解出相应的x的范围.当f'(x)>0时,f(x)在相应区间上是增函数;当f'(x)<0时,f(x)在相应区间上是减函数.
2.函数的极值
(1)函数的极值的判定
①如果在两侧符号相同,则不是f(x)的极值点;
②如果在附近的左侧,右侧,那么,是极大值或极小值.
3.求函数极值的步骤
①确定函数的定义域;
②求导数;
③在定义域内求出所有的驻点,即求方程及的所有实根;
④检查在驻点左右的符号,如果左正右负,那么f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f(x)在这个根处取得极小值.
4.函数的最值
(1)如果f(x)在〔a,b〕上的最大值(或最小值)是在(a,b)内一点处取得的,显然这个最大值(或最小值)同时是个极大值(或极小值),它是f(x)在(a,b)内所有的极大值(或极小值)中最大的(或最小的),但是最值也可能在〔a,b〕的端点a或b处取得,极值与最值是两个不同的概念.
(2)求f(x)在[a,b]上的最大值与最小值的步骤
①求f(x)在(a,b)内的极值;
②将f(x)的各极值与f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
5.生活中的优化问题
生活中经常遇到求利润最大、用料最省、效率最高等问题,这些问题称为优化问题,优化问题也称为最值问题.解决这些问题具有非常现实的意义.这些问题通常可以转化为数学中的函数问题,进而转化为求函数的最大(小)值问题
高数常见函数求导公式
高数常见函数求导公式如下图:
求导是数学计算中的一个计算方法,它的定义就是,当自变量的增量趋于零时,因变量的增量与自变量的增量之商的极限。
在一个函数存在导数时,称这个函数可导或者可微分。可导的函数一定连续。不连续的函数一定不可导。
扩展资料:
一阶导数表示的是函数的变化率,最直观的表现就在于函数的单调性,定理:设f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内具有一阶导数,那么:
(1)若在(a,b)内f'(x)>0,则f(x)在[a,b]上的图形单调递增;
(2)若在(a,b)内f’(x)<0,则f(x)在[a,b]上的图形单调递减;
(3)若在(a,b)内f'(x)=0,则f(x)在[a,b]上的图形是平行(或重合)于x轴的直线,即在[a,b]上为常数。
函数的导数就是一点上的切线的斜率。当函数单调递增时,斜率为正,函数单调递减时,斜率为负。
导数与微分:微分也是一种线性描述函数在一点附近变化的方式。微分和导数是两个不同的概念。但是,对一元函数来说,可微与可导是完全等价的。
可微的函数,其微分等于导数乘以自变量的微分dx,换句话说,函数的微分与自变量的微分之商等于该函数的导数。因此,导数也叫做微商。函数y=f(x)的微分又可记作dy=f'(x)dx。
参考资料:搜狗百科——导数
高等数学,数学,一个函数可能的极值点可能是导数不存在的点,举个例子,谢谢。
f(x)=3-x;x>0
4 ;x<=0
该函数在x=0有极值4,x=0处没有导数
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导数及其应用测试题
一、选择题:
1.曲线y=ex在点(1,e)处导数为( )
(A)1 (B)e (C)-1 (D)-e
2.曲线y=x3-2x+4在点(1,3)处切线的倾斜角为( )
(A)30° (B)45°
(C)60° (D)120°
3.函数f(x)的定义域为开区间(a,b),导函数f '(x)在(a,b)内的图象如图所示,则函数f(x)在开区间(a,b)内有极小值点( )
(A)1个 (B)2个 (C)3个 (D)4个
4.函数f(x)=xlnx的最小值是( )
(A)e (B)-e (C)e-1 (D)-e-1
5.设f(x)、g(x)是定义域为R的恒大于零的可导函数,且f '(x)g(x)-f(x)g '(x)<0,则当a<x<b时,一定有
(A)f(x)g(x)>f(b)g(b) (B)f(x)g(a)>f(a)g(x)
(C)f(x)g(b)>f(b)g(x) (D)f(x)g(x)>f(a)g(a)
二.填空题
6.设曲线y=ax2在点(1,a)处的切线与直线2x-y-6=0平行,则a=______.
7.如图,函数f(x)的图象是折线段ABC,其中A,B,C的坐标分别为(0,4),(2,0),(6,4),则函数f(x)在x=1处的导数f'(1)=______.
8.函数y=2x3-3x2-12x+5在[0,3]上的最大值是______;最小值是_______________.
9.设a∈R,函数f(x)=x3+ax2+(a-3)x的导函数是f '(x),若f '(x)是偶函数,则曲线y=f(x)在原点处的切线方程为______.
10抛物线y=x2-x与x轴所围成封闭图形的面积为
三、解答题:
11.设函数f(x)=xekx(k≠0).
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若函数f(x)在区间(-1,1)内单调递增,求k的取值范围.
12.设函数f(x)=2x3+3ax2+3bx+8c在x=1及x=2时取得极值.
(1)求a,b的值;
(2)若对于任意的x∈[0,3],都有f(x)<c2成立,求c的取值范围.
13.设a>0,函数 .
(1)当a=2时,求函数f(x)的单调区间;
(2)若不等式 对任意实数x恒成立,求a的取值范围.
14.已知函数f(x)=ln(x+a)+x2.
(1)若当x=-1时,f(x)取得极值,求a的值,并讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)存在极值,求a的取值范围,并证明所有极值之和大于 .
一、选择题:
1.B 2.B 3.A 4.D 5.C
二、填空题:
6.1 7.-2 8.5;-15 9.y=-3x 10.
三、解答题:
11.(1)f '(x)=(1+kx)ekx,令(1+kx)ekx=0,得 .
若k>0,则当 时,f '(x)<0,函数f(x)单调递减;当 时,f '(x)>0,函数f(x)单调递增.
若k<0,则当 时,f '(x)>0,函数f(x)单调递增;当 时,f '(x)<0,函数f(x)单调递减.
(2)若k>0,则当且仅当 ,即k≤1时,函数f(x)在区间(-1,1)内单调递增;若k<0,则当且仅当 ,即k≥-1时,函数f(x)在区间(-1,1)内单调递增.
综上,函数f(x)在区间(-1,1)内单调递增时,k的取值范围是[-1,0)∪(0,1].
12.解:(1)f '(x)=6x2+6ax+3b,
因为函数f(x)在x=1及x=2取得极值,则有f '(1)=0,f '(2)=0.
即 解得a=-3,b=4.
(2)由(1)可知,f(x)=2x3-9x2+12x+8c,
f '(x)=6x2-18x+12=6(x-1)(x-2).
当x∈(0,1)时,f '(x)>0;当x∈(1,2)时,f '(x)<0;当x∈(2,3)时,f '(x)>0.
所以,当x=1时,f(x)取得极大值f(1)=5+8c,又f(0)=8c,f(3)=9+8c.
则当x∈[0,3]时,f(x)的最大值为f(3)=9+8c.
因为对于任意的x∈[0,3],有f(x)<c2恒成立,
所以 9+8c<c2,解得c<-1或c>9,
因此c的取值范围为(-∞,-1)∪(9,+∞).
13.解:对函数f(x)求导得:f '(x)=eax(ax+2)(x-1).
(1)当a=2时,f '(x)=e2x(2x+2)(x-1).
令f '(x)>0,解得x>1或x<-1;
令f '(x)<0,解得-1<x<1.
所以,f(x)单调增区间为(-∞,-1),(1,+∞);f(x)单调减区间为(-1,1).
(2)令f '(x)=0,即(ax+2)(x-1)=0,解得 ,或x=1.
由a>0时,列表分析得:
x
1 (1,+∞)
f'(x) + 0 - 0 +
f(x) ↗ 极大值 ↘ 极小值 ↗
当 时,因为 ,所以 ,从而f(x)>0.
对于 时,由表可知函数在x=1时取得最小值 ,
所以,当x∈R时, .
由题意,不等式 对x∈R恒成立,
所以得 ,解得0<a≤ln3.
14.(1)解:对函数f(x)求导数,得 .
依题意有f '(-1)=0,故 .
从而 .
f(x)的定义域为 ,当 时,f '(x)>0;
当 时,f '(x)<0;
当 时,f′(x)>0.
从而,f(x)分别在区间 内单调递增,在区间 内单调递减.
(2)解:f(x)的定义域为(-a,+∞), .
方程2x2+2ax+1=0的判别式 =4a2-8.
①若 <0,即 ,在f(x)的定义域内f '(x)>0,故f(x)无极值.
②若 =0,则 或
若
当 时,f '(x)=0,
当 或 时,f '(x)>0,所以f(x)无极值.
若 ,f '(x) >0,f(x)也无极值.
③若 >0,即 或 ,则2x2+2ax+1=0有两个不同的实数根
.
当 时,x1<-a,x2<-a,从而f′(x)在f(x)的定义域内没有零点,故f(x)无极值.
当 时,x1>-a,x2>-a,f '(x)在f(x)的定义域内有两个不同的零点,所以f(x)在x=x1,x=x2处取得极值.
综上,f(x)存在极值时,a的取值范围为 .
f(x)的极值之和为f(x1)+f(x2)=ln(x1+a)+x12+ln(x2+a)+x22
=ln[(x1+a)(x2+a)]+(x1+x2)2-2x1x2=ln +a2-1>1-ln2=ln .