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高中数学导数及其应用
一、知识网络
二、高考考点
1、导数定义的认知与应用;
2、求导公式与运算法则的运用;
3、导数的几何意义;
4、导数在研究函数单调性上的应用;
5、导数在寻求函数的极值或最值的应用;
6、导数在解决实际问题中的应用。
三、知识要点
(一)导数
1、导数的概念
(1)导数的定义
(Ⅰ)设函数 在点 及其附近有定义,当自变量x在 处有增量△x(△x可正可负),则函数y相应地有增量 ,这两个增量的比 ,叫做函数 在点 到 这间的平均变化率。如果 时, 有极限,则说函数 在点 处可导,并把这个极限叫做 在点 处的导数(或变化率),记作 ,即 。
(Ⅱ)如果函数 在开区间( )内每一点都可导,则说 在开区间( )内可导,此时,对于开区间( )内每一个确定的值 ,都对应着一个确定的导数 ,这样在开区间( )内构成一个新的函数,我们把这个新函数叫做 在开区间(
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)内的导函数(简称导数),记作 或 , 即 。
认知:
(Ⅰ)函数 的导数 是以x为自变量的函数,而函数 在点 处的导数 是一个数值; 在点 处的导数 是 的导函数 当 时的函数值。
(Ⅱ)求函数 在点 处的导数的三部曲:
①求函数的增量 ;
②求平均变化率 ;
③求极限
上述三部曲可简记为一差、二比、三极限。
(2)导数的几何意义:
函数 在点 处的导数 ,是曲线 在点 处的切线的斜率。
(3)函数的可导与连续的关系
函数的可导与连续既有联系又有区别:
(Ⅰ)若函数 在点 处可导,则 在点 处连续;
若函数 在开区间( )内可导,则 在开区间( )内连续(可导一定连续)。
事实上,若函数 在点 处可导,则有 此时,
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记 ,则有 即 在点 处连续。
(Ⅱ)若函数 在点 处连续,但 在点 处不一定可导(连续不一定可导)。
反例: 在点 处连续,但在点 处无导数。
事实上, 在点 处的增量
当 时, , ;
当 时, ,
由此可知, 不存在,故 在点 处不可导。
2、求导公式与求导运算法则
(1)基本函数的导数(求导公式)
公式1 常数的导数: (c为常数),即常数的导数等于0。
公式2 幂函数的导数: 。
公式3 正弦函数的导数: 。
公式4 余弦函数的导数:
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公式5 对数函数的导数:
(Ⅰ) ;
(Ⅱ)
公式6 指数函数的导数:
(Ⅰ) ;
(Ⅱ) 。
(2)可导函数四则运算的求导法则
设 为可导函数,则有
法则1 ;
法则2 ;
法则3 。
3、复合函数的导数
(1)复合函数的求导法则
设 , 复合成以x为自变量的函数 ,则复合函数 对自变量x的导数 ,等于已知函数对中间变量 的导数 ,乘以中间变量u对自变量x的导数 ,
即 。
引申:设 , 复合成函数 , 则有
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(2)认知
(Ⅰ)认知复合函数的复合关系循着“由表及里”的顺序,即从外向内分析:首先由最外层的主体函数结构设出 ,由第一层中间变量 的函数结构设出 ,由第二层中间变量 的函数结构设出 ,由此一层一层分析,一直到最里层的中间变量 为自变量x的简单函数 为止。于是所给函数便“分解”为若干相互联系的简单函数的链条:
;
(Ⅱ)运用上述法则求复合函数导数的解题思路
①分解:分析所给函数的复合关系,适当选定中间变量,将所给函数“分解”为相互联系的若干简单函数;
②求导:明确每一步是哪一变量对哪一变量求导之后,运用上述求导法则和基本公式求;
③还原:将上述求导后所得结果中的中间变量还原为自变量的函数,并作以适当化简或整理。
二、导数