5.1 导数的概念及其意义
模块一:基础知识.........................................................................2
考点一:物体的平均速度与瞬时速度...............................................2
考点二:导数的平均变化率.......................................................... 2
考点三:函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率.................................. 2
考点四:导数的几何意义............................................................. 3
考点五:求曲线“在”与“过”某点的切线......................................3
模块二:题型分类.........................................................................3
题型一:求平均速度与平均变化率..................................................3
题型二:瞬时速度与瞬时变化率.................................................... 6
题型三:导数定义中极限的简单计算...............................................8
题型四:曲线在某点处的切线斜率或倾斜角.................................... 10
题型五:求曲线“在”某点的切线方程..........................................12
题型六:求曲线“过”某点的切线方程..........................................13
题型七:导数几何意义的理解及运用.............................................15
模块三:综合巩固....................................................................... 18
5.1 导数的概念及其意义
模块一:基础知识
考点一:物体的平均速度与瞬时速度
1、平均速度
设物体的运动规律是
s
s t
,则物体在0t 到0t
t
这段时间内的平均速度为
0
0
s t
t
s t
s
t
t
2、瞬时速度
(1)物体在某一时刻的速度称为瞬时速度;
(2)一般地,当t
无限趋近于0 时,
s
t
无限趋近于某一个常数v ,我们就说当t
趋近于0 时,
s
t
的
极限就是v ,这时v 就是物体在
0
t
t
时的瞬时速度,
即瞬时速度
0
0
0
0
lim
lim
t
t
s t
t
s t
s
v
t
t
考点二:导数的平均变化率
函数
( )
y
f x
从
1x 到
2x 的平均变化率
1、定义式:
2
1
2
1
(
)
(
)
f x
f x
y
x
x
x
2、实质:函数值的改变量与自变量的改变量之比.
3、意义:刻画函数值在区间
1
2
,
x x
上变化的快慢.
4、平均变化率的几何意义:
设
1
1
( ,
( ))
A x
f x
,
2
2
(
,
(
))
B x
f x
是曲线
( )
y
f x
上任意不同的两点,
函数
( )
y
f x
的平均变化率
2
1
1
1
2
1
(
)
(
)
(
)
(
)
f x
f x
f x
x
f x
y
x
x
x
x
为割线AB 的斜率,如图.
【注意】Δx 是变量x2在x1处的改变量,且x2是x1附近的任意一点,即Δx=x2-x1≠0,但Δx 可以为正,
也可以为负.
5、求平均变化率的步骤:
第一步:先计算函数值的改变量
2
1
(
)
y
f x
f
x
;
第二步:再计算自变量的改变量
2
1
x
x
x
;
第三步:求平均变化率
2
1
2
1
(
)
(
)
f x
f x
y
x
x
x
;
考点三:函数y=f(x)在x=x0 处的瞬时变化率
1、瞬时变化率的定义
定义式
0
0
0
0
(
)
(
)
lim
lim
x
x
f x
x
f x
y
x
x
实质
瞬时变化率是当自变量的改变量趋近于0 时,平均变化率趋近的值
作用
刻画函数在某一点处变化的快慢
【注意】
(1)“
x
无限趋近于0”的含义
x
趋于0 的距离要多近有多近,即
0
x
可以小于给定的任意小的正
数,且始终
0
x
.
(2)“函数
( )
y
f x
在
0
x
x
的导数”“导函数”“导数”三者之间的区别与联系
“函数
( )
y
f x
在
0
x
x
处的导数”是一个数值,是针对
0x 而言的,与给定的函数及
0x 的位置有关,
而与
x
无关;“导函数”简称为“导数”,是一个函数,导函数是对一个区间而言的,它是一个确定的函
数,依赖于函数本身,而与x ,x
无关.
2、瞬时变化率的变形形式
lim
∆�→0
��0+∆�−�(�0)
∆�
= lim
∆�→0
��0−∆�−��0
−∆�
= lim
∆�→0
��0+�∆�−�(�0)
�∆�
= lim
∆�→0
��0+∆�−�(�0−∆�)
2∆�
= �'(�0)
考点四:导数的几何意义
1、切线的定义:当
x
趋于零时,点B 将沿着曲线
( )
y
f x
趋于点A,割线AB 将绕点A 转动最后趋于直
线l,直线l 和曲线
( )
y
f x
在点A 处“相切”,称直线l 为曲线
( )
y
f x
在点A 处的切线.
2、导数的几何意义
函数
( )
y
f x
在
0x 处的导数,是曲线
( )
y
f x
在点(x0,f(x0))处的切线的斜率.
曲线的切线并不一定与曲线只有一个交点,可以有多个,甚至可以无穷多.
与曲线只有一个公共点的直线也不一定是曲线的切线.
考点五:求曲线“在”与“过”某点的切线
1、求曲线“在”某点处的切线方程步骤
第一步(求斜率):求出曲线在点
0
0
,
x
f
x
处切线的斜率
0
(
)
f
x
第二步(写方程):用点斜式
0
0
0
(
)
(
)(
)
y
f x
f
x
x
x
第三步(变形式):将点斜式变成一般式。
2、求曲线“过”某点处的切线方程步骤
第一步:设切点为
0
0
,
Q x
f x
;
第二步:求出函数
( )
y
f x
在点
0x 处的导数
0
(
)
f
x
;
第三步:利用Q 在曲线上和
0
(
)
PQ
f
x
k
,解出
0x 及
0
(
)
f
x
;
第四步:根据直线的点斜式方程,得切线方程为
0
0
0
(
)
(
)(
)
y
f x
f
x
x
x
.
模块二:题型分类
题型一:求平均速度与平均变化率
1.若函数
2
( )
f x
x
x
,则函数
( )
f x 从=
1
x 到
3
x 的平均变化率为(
)
A.6
B.3
C.2
D.1
【答案】B
【解析】因为
2
( )
f x
x
x
,所以
2
( 1)
( 1)
1
0
f
,
2
(3)
3
3
12
f
,87418458 马老师原创
故函数
( )
f x 从=
1
x 到
3
x 的平均变化率为
(3)
( 1)
12
0
3
3
( 1)
4
y
f
f
x
,故选:B.
2.在曲线
2
1
f x
x
的图象上取一点
1,2 及邻近一点
1 Δ 2
Δ
x
y
,
,则Δ
Δ
y
x 为(
)
A.
1
Δ
2
Δ
x
x
B.2
C.Δ
2
x
D.
1
Δ
2
Δ
x
x
【答案】C
【解析】由题可得
2
1
1
2
2
x
x
x
x
y
.故选:C.
3.函数
3
f x
x
在区间
1,1
上的平均变化率为(
)
A.1
B.0
C.1
D.2
【答案】C
【解析】由函数的平均变化率的公式,可得
1
1
1
1
1
1
1
2
f
f
y
x
.故选:C.
4.函数
3
( )
ln
f x
x
x
在区间[1,e]上的平均变化率是(
)
A.
3e
2
1
e
B.
3e
2
e
1
C.
3e
2
e
1
D.
3e
2
e
1
【答案】B
【解析】因为
3
( )
ln
f x
x
x
,所以
3
3
3
(e)
e
ln e
e
1,
(1)
1
ln1
1
f
f
,
所以
3
( )
ln
f x
x
x
在区间[1,e]上的平均变化率
3
3
(e)
(1)
e
1 1
e
2
e 1
e 1
e 1
f
f
.故选:B
5.函数
2
2
1
f x
x
在区间
1,1 Δx
上的平均变化率
y
x
等于(
)
A.4
B.4
2Δx
C.
2
4
2(Δ )x
D.4x
【答案】B
【解析】由已知
2
2
(1
)
(1)
2(1
)
1 (2 1
1)
4
2
y
f
x
f
x
x
x
x
x
,故选:B.
6.某物体沿直线运动,其位移s(单位:m )与时间t(单位:s )之间的关系为
2
1
4
s t
t
t
,则在1
4
t
这段时间内,该物体的平均速度为(
)
A.2m/s
B.9 m/s
4
C.11 m/s
4
D.3m/s
【答案】B
【详解】由位移s 与时间t 之间的关系为
2
1
4
s t
t
t
,
根据平均变化率的计算公式,可得在1
4
t
这段时间内,该物体的平均速度为:
4
1
9 m/s
4 1
4
s
s
v
故选:B.
7.某物体做自由落体运动,其运动方程为
2
1
2
s t
gt
,其中t 为下落的时间(单位:s),g 为重力加速度,
大小为9.8m/s2.求它在时间段
1,3 内的平均速度.
【答案】19.6m/s
【详解】物体在时间段
1,3 内的平均速度为:
3
1
9
2
19.6
3 1
4
s
s
g
g
g
(m/s),
即它在时间段
1,3 内的平均速度19.6m/s.
8.某汽车在平直的公路上向前行驶,其行驶的路程y 与时间t 的函数图象如图.记该车在时间段
1
2
,t t
,
2
3
,
t t
,
3
4
,
t t
,
1
4
,
t t
上的平均速度的大小分别为
1v ,
2v ,
3v ,
4v ,则平均速度最小的是(
)
A.
1v
B.
2v
C.
3v
D.
4v
【答案】C
【详解】由题意知,汽车在时间
1
2
,t t
,
2
3
,
t t
,
3
4
,
t t
,
1
4
,
t t
上的平均速度的大小分别为
1v ,2v ,3v ,4v ,
设路程y 与时间t 的函数关系为
( )
y
f t
,
则
2
1
1
2
1
( )
( )
f t
f t
v
t
t
,即为经过点
1
1
2
2
( ,
( )),( ,
( ))
t
f t
t
f t
的直线的斜率
1k ,
同理
2v 为经过点
2
2
3
3
( ,
( )),( ,
( ))
t
f t
t
f t
的直线的斜率
2k ,
3v 为经过点
3
3
4
4
( ,
( )),( ,
( ))
t
f t
t
f t
的直线的斜率
3k ,
4v 为经过点
1
1
4
4
( ,
( )),( ,
( ))
t
f t
t
f t
的直线的斜率
4k ,如图,
由图可知,
3k 最小,即
3v 最小.
故选:C.
题型二:瞬时速度与瞬时变化率
1.质点M 按规律s=2t
2+3t 做直线运动(位移单位:m,时间单位:s),则质点M 在t=2 s
时的瞬时速度是(
)
A.2 m/s
B.6 m/s
C.4 m/s
D.11 m/s
【答案】D
【解析】质点M 在t=2 s 时位移的平均变化率为S
t
=
2
2
2 2
3 2
2 2
3 2
t
t
t
=11+2
Δt,
当Δt 无限趋近于0 时,S
t
无限趋近于11 m/s.故选:D.
2.在高台跳水运动中,st 时运动员相对于水面的高度( 单位:m )是
2
4.9
6.5
10
h t
t
t
,则
运动员在
1s
t
时的瞬时速度为(
)
A.3.3m / s
B.8.2m / s
C.3.3m / s
D.1.6m / s
【答案】A
【解析】运动员在
1s
t
时的瞬时速度即为
1
h
,令
y
h t
,
根据导数的定义
1
1
h
t
h
y
t
t
2
4.9(1
)
6.5 1
10
4.9
6.5 10
t
t
t
4.9
3.3
t
,
所以
0
0
1
lim
lim
4.9
3.3
3.3
t
t
y
h
t
t
,
故运动员在
1s
t
时的瞬时速度为3.3m / s
.故选:A.
3.某物体沿直线运动,其位移s (单位:m )与时间t (单位:s )之间的关系为
2
1
4
s t
t
t
,
则在1
4
t
这段时间内,该物体的平均速度为(
)
A.2m/s
B.9 m/s
4
C.11m/s
4
D.3m/s
【答案】B
【解析】由位移s 与时间t 之间的关系为
2
1
4
s t
t
t
,
根据平均变化率的计算公式,可得在1
4
t
这段时间内,
该物体的平均速度为:
4
1
9 m/s
4 1
4
s
s
v
故选:B.
4.2020 年12 月1 日22 时57 分,嫦娥五号探测器从距离月球表面1800m处开始实施动力下降,
7500 牛变推力发动机开机,逐步将探测器相对月球纵向速度从约1800m/s降为零.12 分钟后,
探测器成功在月球预选地着陆,记探测器与月球表面距离的平均变化率为v,相对月球纵向速
度的平均变化率为a ,则(
)
A.
5 m/s
2
v
,
2
5 m/ s
2
a
B.
5 m/s
2
v
,
2
5 m/s
2
a
C.
5 m/s
2
v
,
2
5 m/s
2
a
D.
5 m/s
2
v
,
2
5 m/s
2
a
【答案】C
【解析】探测器与月球表面的距离逐渐减小,则
0
1800
5 m/s
12
60
2
v
,
探测器的速度逐渐减小,则
2
0 1800
5 m/s
12 60
2
a
,故选:C
5.有一机器人的运动方程为
2
s t
t
t
,(t 是时间,s是位移),则该机器人在时刻
3
t 时的瞬
时速度为(
)
A.7
B.14
C.21
D.28
【答案】A
【解析】该机器人在时刻
3
t 时的瞬时速度为
2
0
0
0
(3
)
(3
)
9
3
(3
)
(3)
lim
lim
lim 7
7
t
t
t
t
t
s
t
s
t
t
t
故选:A
6.在高台跳水运动中,st 时运动员相对于水面的高度( 单位:m )是
2
4.9
6.5
10
h t
t
t
,则运动员在
1s
t
时的瞬时速度为(
)
A.3.3m / s
B.8.2m / s
C.3.3m / s
D.1.6m / s
【答案】A
【详解】运动员在
1s
t
时的瞬时速度即为
1
h
,令
y
h t
,
根据导数的定义,
1
1
h
t
h
y
t
t
2
4.9(1
)
6.5 1
10
4.9
6.5 10
t
t
t
4.9
3.3
t
,
所以
0
0
1
lim
lim
4.9
3.3
3.3
t
t
y
h
t
t
,
故运动员在
1s
t
时的瞬时速度为3.3m / s
.故选:A.
7.设某质点的位移S(单位:m )与时间t (单位:s )的关系是
2
S t
t
,则质点在第1s时的
瞬时速度等于(
)
A.2m/s
B.1m/s
C.1m/s
D.2m/s
【答案】D
【解析】质点在第1s时的瞬时速度为
2
0
0
0
1
1
1
1
lim
lim
lim
2
2m/s
t
t
t
S
t
S
t
t
t
t
.故
选:D.
8.某赛车比赛中,一赛车的位移s(单位:m)与比赛时间t(单位:s)存在函数关系
2
10
5
s
t
t
.
(1)当
20
t
,
0.1
t
时,求s
与
s
t
的值;
(2)求当
20
t
时的瞬时速度.
【答案】(1)
21.05
s
,
210.5
s
t
;(2)210 m/s
【解析】(1)
2
2
20
20
10
20
5 20
10
20
5 20
s
s
t
s
t
t
2
10
200
5
1
20
0.05
21.05
t
t
t
21.05
210.5
0.1
s
t
;
(2)由(1)可知
2
10
200
5
210
5
s
t
t
t
t
t
t
,
当Δt 趋于0 时,
s
t
趋于210,
所以赛车在
20
t
时的瞬时速度为210 m/s.
9.函数
2
( )
f x
x
在区间
0,2 上的平均变化率等于x
m
时的瞬时变化率,则m (
)
A.1
2
B.1
C.2
D.3
2
【答案】B
【详解】函数
2
( )
f x
x
在区间
0,2 上的平均变化率等于
(2)
(0)
4
0
2
2
0
2
0
f
f
,
2
( )
f x
x
在x
m
时的瞬时变化率为
0
0
(
)
( )
lim
lim (
2 )
2
△
△
△
△
△
x
x
f m
x
f m
x
m
m
x
,
所以2
2m
,解得
1
m .
故选:B
题型三:导数定义中极限的简单计算
1.若函数
f x 在
1
x 处的导数为2,则
0
(1
)
(1)
lim
2
x
f
x
f
x
(
)
A.2
B.1
C.
1
2
D.4
【答案】B
【解析】根据导数的定义可得,函数
f x 在
1
x 处的导数为2,
则
0
0
(1
)
(1)
1
(1
)
(1)
1
lim
lim
2
1
2
2
2
x
x
f
x
f
f
x
f
x
x
.故选:B
2.已知
f x 在
1
x 处的导数为2,则
0
1
1
lim
h
f
h
f
h
(
)
A.2
B.6
C.
1
2
D.1
3
【答案】A
【解析】
0
1
1
1
lim
2
x
f
x
f
f
x
Q
,
0
1
1
lim
2
h
f
h
f
h
.故选:A
3.已知
2
1
f
,则
0
(2
2
)
(2)
lim
x
f
x
f
x
(
)
A.1
B.2
C.1
D.2
【答案】D
【解析】
0
0
(2
2
)
(2)
(2
2
)
(2)
lim
2 lim
2
(2)
2
2
x
x
f
x
f
f
x
f
f
x
x
.故选:D
4.函数
f x 在R 上可导,若
2
3
f
,则
0
2
3
2
lim
x
f
x
f
x
x
(
)
A.12
B.9
C.6
D.3
【答案】A
【解析】
Δ
0
Δ
0
2
3Δ
2
Δ
2
3Δ
2
Δ
lim
4
lim
4
2
12
Δ
4Δ
x
x
f
x
f
x
f
x
f
x
f
x
x
.故选:A
5.已知
2
f
x
,则
0
2Δ
lim
Δ
x
f x
f x
x
x
(
)
A.-4
B.-1
C.1
D.4
【答案】A
【解析】因为
2
f
x
,则
0
Δ
lim
2
Δ
x
f x
x
f x
x
,
所以
0
0
2Δ
2Δ
lim
2 lim
4
Δ
2Δ
x
x
f x
f x
x
f x
x
f x
x
x
.故选:A.
6.已知函数
f x 的导函数是
f
x
,若
0
2
f
x
,则
0
0
0
1
(
)
(
)
2
lim
x
f x
x
f x
x
(
)
A.
1
2
B.1
C.2
D.4
【答案】B
【解析】因为
0
2
f
x
所以
0
0
0
0
0
Δ
0
Δ
0
1
1
(
Δ )
(
)
(
Δ )
(
)
1
1
2
2
lim
lim
(
)
1
1
Δ
2
2
Δ
2
x
x
f x
x
f x
f x
x
f x
f
x
x
x
故选:B
7.若函数
y
f x
在
0
x
x
处可导,则
0
0
0
lim
h
f x
h
f x
h
h
(
)
A.
0
f
x
B.
0
2 f
x
C.
0
2 f
x
D.0
【答案】C
【解析】由题意知,函数
y
f x
在
0
x
x
处可导,
所以
0
0
0
0
0
0
0
lim
lim
h
h
f x
h
f x
f x
f x
h
f
x
h
h
,
又由
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
lim
lim
lim
2
h
h
h
f x
h
f x
h
f x
h
f x
f x
f x
h
f
x
h
h
h
.故选:C.
8.若
f x 在
0x 处可导,则
0
f
x
可以等于(
).
A.
0
0
0
lim
x
f x
f x
x
x
B.
0
0
0
lim
x
f x
x
f x
x
x
C.
0
0
0
2
lim
x
f x
x
f x
x
x
D.
0
0
0
2
lim
x
f x
x
f x
x
x
【答案】A
【解析】由导数定义
0
0
0
0
= lim
x
f x
x
f x
x
x
f
,
对于A,
0
0
0
0
0
0
0
0
0
= lim
lim
x
x
f x
f x
x
f x
f x
x
f
x
x
x
x
x
,A 满足;
对于B,
0
0
0
0
0
0
0
0
0
lim
lim
2
=
x
x
f x
x
f x
x
f x
x
f x
x
x
x
x
x
x
x
f
,
0
0
0
0
1
=
lim
2
x
f
f
x
x
f x
x
x
x
,B 不满足;
对于C,
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
2
lim
= l
=
im
2
3
x
x
f x
x
f x
x
f x
x
f x
x
x
x
x
x
x
f
x
,
0
0
0
0
2
1 lim
3
=
x
f x
x
f x
f
x
x
x
,C 不满足;
对于D,
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
2
lim
lim
2
3
=
x
x
f x
x
f x
x
f x
x
f x
x
x
x
x
x
x
x
f
,
0
0
0
0
1
3
2
=
lim
x
f x
x
f x
x
x
f
x
,D 不满足.故选:A.
题型四:曲线在某点处的切线斜率或倾斜角
1.已知函数
1
f x
x
x
,则该函数在
1
x 处的切线斜率为(
)
A.0
B.1
C.2
D.3
【答案】C
【详解】因为
1
1
1
1
1
1
1
1
f
x
f
x
x
,
1
1 1
1
x
x
x
x
x
,
所以斜率
0
1
1
lim
x
f
x
f
k
x
,
0
1
lim 1
1 1
2
1
x
x
.
故选:C
2.函数
2
1
y
x
在
1
x 处的导数为
.
【答案】2
【解析】导数的定义可知函数
2
1
y
x
在
1
x 处的导数为:
0
2(1
) 1 (2 1 1)
lim
x
x
x
=
0
lim 2
2
x
.
3.函数
2
1
5
f x
x
x
在
2
x 处的导数值为
.
【答案】15
4
【解析】
2
2
2
1
1
2
2
2
5
2
5
4
2
2
4
2
x
f
x
f
x
x
x
x
x
,
所以
2
2
1
4
4
2
f
x
f
x
x
x
,
当
0
x
时,
1
15
4
4
2
4
x
x
.
故函数
f x 在
2
x 处的导数值为15
4 .
4.曲线
3
3
y
x
x
在点
2,2 处的切线斜率是(
)
A.9
B.6
C.3
D.1
【答案】A
【解析】∵
3
2
3
3
2
3 2
2
6
9
6
y
x
x
x
x
x
,
∴
2
9
6
y
x
x
x
,
∴
2
0
0
lim
9
lim 9
6
x
x
y
x
x
x
,
由导数的几何意义可知,曲线
3
3
y
x
x
在点
2,2 处的B0 切线斜率是9;故选:A
5.点P 在曲线
3
1
2
3
4
y
x
x
上移动,设点P 处切线的倾斜角为,则角的范围是(
)
A.2π ,π
3
B.
π
2π
0,
,π
2
3
C.[0,π)
D.
π
π
,0
,π
2
2
【答案】B
【详解】解:由
3
1
2
3
4
y
x
x
,可得
2
6
3
y
x
,
所以
3,
y
,即
tan
3,
k
,
当
tan
3,0
时,
2π ,π
3
,当
tan
0,
时,
π
0, 2
,
所以角的范围是
π
2π
0,
,π
2
3
.
故选:B.
6.设
f
x 为可导函数,且满足
0
2
2
lim
1
2
h
f
f
h
h
,则曲线
y
f x
在点
2
2
f,
处的切线的斜率是
(
)
A..2
B.2
C.
1
2
D.1
【答案】B
【详解】分析:化简
0
2
2
lim
1
2
h
f
f
h
h
得到
(2)
f
,即得切A4 线的斜率.
详解:∵
0
2
2
lim
1
2
h
f
f
h
h
,
∴
1
2
0
2
2
lim
1
h
f
f
h
h
,
∴1
(2)
1
2 f
,
∴
(2)
2
f
k
,
故曲线
y
f x
在点
2,
2
f
处的切线的斜率是-2,
故选B.
7.已知函数
2
ln
f x
ax
x
满足
0
(1)
(1
2
)
lim
2
3
x
f
f
x
x
,则曲线
y
f x
在点1
1
,
2
2
f
处的切线斜率
为
.
【答案】3
【详解】由
0
(1)
(1
2
)
lim
2
3
x
f
f
x
x
,可得
0
(1
2
)
(1)
lim
3
2
x
f
x
f
x
.
因为
1
( )
2
f
x
ax
x
,所以
(1)
2
1
3
f
a
,即
1
a ,则
2
( )
ln
f x
x
x
,
所以
1
( )
2
f
x
x
x
,
1
3
2
f
.
故答案为:3.
题型五:求曲线“在”某点的切线方程
1.曲线
1
y
x
在点
1,1
P
处的切线方程为
.
【答案】
2
0
x
y
13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 137
【解析】设
1
f x
x
,
因
0
0
0
0
0
0
0
2
Δ
0
Δ
0
Δ
0
0
0
0
1
1
Δ
(
Δ )
(
)
Δ
1
(
)
lim
lim
lim
Δ
Δ
Δ
Δ
x
x
x
x
x
x
f x
x
f x
x
x
x
f
x
x
x
x
x x
x
x
,
所以曲线
1
y
x
在点
1,1
P
处的切线方程的斜率为
(1)
1
k
f
,
所以曲线
1
y
x
在点
1,1
P
处的切线方60 程为:
1
1
y
x
,
化简可得:
2
0
x
y
.
13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 137
2.已知函数
4
( )
(2
3)
f x
x
m
的图象经过坐标原点,则曲线
( )
y
f x
在点( 1
,
( 1))
f
处的切线方程是
_________________________
.
【解答】解:
(0)
81
0
f
m
,
81
m
,
( 1)
80
f
,
3
( )
8(2
3)
f
x
x
,
( 1)
8
f
,13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 137
所求切线方程为
80
8(
1)
y
x
,即
8
72
y
x
.
故答案为:
8
72
y
x
.
3.曲线
( )
3
x
x
f x
e
,在点(0,3) 处的切线方程为
________________________
.
【解答】解:由
( )
3
x
x
f x
e
,
则
1
( )
x
x
f
x
e
,
所以
(0)
1
f
,
所以在点(0,3) 处的切线方程为
3
y
x
,
即
3
0
x
y
,
故答案为:
3
0
x
y
.
4.求函数
1
f x
x
在
2
x 处的切线方程.
【答案】
4
4
0
x
y
【解析】因为
1
f x
x
,所以
1
2
2
f
,
而
1
1
2
2
2
2
2 2
x
y
f
x
f
x
x
,则
1
2 2
y
x
x
,
所以
f x 在
2
x 处的斜率为
0
0
1
1
lim
lim 2 2
4
x
x
y
x
x
,
所以
f x 在
2
x 处的切线方程为
1
1
2
2
4
y
x
,即
4
4
0
x
y
.
13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 137
5.曲线
2
2
y
x
x
在点(
)
1, 1
-
处的切线方程为
.
【答案】3
2
0
x
y
【解析】切线的斜率为
2
2
0
0
2 1
1
2 1
1
lim
lim
x
x
x
x
y
x
x
2
0
0
3
2
lim
lim
3
2
3
x
x
x
x
x
x
,
所以切线方程为
1
3
1 ,3
2
0
y
x
x
y
.
题型六:求曲线“过”某点的切线方程
1.函数
( )
x
x
x
f x
3
2
3
=
的图象上过原点的切线方程.
【答案】x
y
0
=或x
y
5
4
0
=
【详解】设切点坐标为(
)
0
0
,
x
y
,则
x
x
y
x
3
0
0
0
2
0
3
=
,87418458 马老师原创
∵
(
)
y
f x
x
f x
0
0
=
(
)
(
)
(
)
(
)
x
x
x
x
x
x
x
x
x
3
2
3
2
0
0
0
0
0
0
3
=
-3
x
x
x
x
x
x
x
x
x
2
3
2
2
0
0
0
3
3
6
3
=
,
13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 137
y
x
x
x
x
x
x
x
2
2
0
0
0
3
3
6
1
3
,87418458 马老师原
13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 137创
l
.
im
x
y
f
x
x
x
x
2
0
0
0
0
6
1
3
所以切线方程为
(
)
(
) (
)
·
y
x
x
x
x
x
x
x
3
2
2
0
0
0
0
0
0
3
3
6
1
=
.
因为切线过原点,
所以
3
2
3
2
0
0
0
0
0
0
3
3
6
x
x
x
x
x
x
,即
3
2
0
0
2
3
0
x
x
,
解得
0
0
x
或
0
3
2
x
,
所以切线方程为x
y
0
=或x
y
5
4
0
=.
2.曲线
2
1
y
f x
x
过点
1,0
P
的切线方程是____________.
【答案】
2
2 2
2
2 2
y
x
或
2
2 2
2
2 2
y
x
【解析】设切点为
2
,
1
Q a a
,则
2
2
1
1
2
a
x
a
f a
x
f a
a
x
x
x
,
当
0
x
时,
2a
x
趋于2a,所以所求切线的斜率为2a,
故
2
1
0
2
1
a
a
a
,解得
1
2
a
,
所以所求的切线方程为
2
2 2
2
2 2
y
x
或
2
2 2
2
2 2
y
x
.
故答案为:
2
2 2
2
2 2
y
x
或
2
2 2
2
2 2
y
x
.
13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 137
3.试求过点
(1, 3)
P
且与曲线
2
y
x
=
相切的直线的斜率.
【答案】2
或6
【解析】设切点坐标为
0
0
,
x
y
,则有
2
0
0
y
x
.
因为
2
2
0
0
(
)
lim
lim
2
x
x
y
x
x
x
y
x
x
x
,所以
0
2
k
x
.
切线方程为
0
0
0
2
y
y
x
x
x
,将点(1, 3)
代入,得
0
2
2
0
0
3
2
2
x
x
x
,
所以
2
0
0
2
3
0
x
x
,得
0
1
x 或
0
3
x
.
当
0
1
x 时,
2
k ;当
0
3
x
时,
6
k
.
所以所求直线的斜率为2
或6.
4.曲线
1
y
f
x
x
在点P 处的切线与直线
1
4
y
x
垂直,则点P 的坐标为______.
【答案】1 ,2
2
或
1 , 2
2
【解析】易知曲线在点P 处的切线的斜率为4
,设
0
0
1
,
P x
x
,
因为
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
f x
x
f x
x
x
x
x
x
x
xx
x
x
x
x
x
,
当
0
x
时,
0
0
2
0
1
f x
x
f x
x
x
,
所以
0
2
0
1
1
=
4
2
x
x
,则点P 的坐标为1 ,2
2
或
1 , 2
2
.
故答案为:1 ,2
2
或
1 , 2
2
.
5.已知曲线
3
:
2
S y
x
x
.
(1)求曲线S 在点
(1,1)
A
处的切线方程;
(2)求过点
(2,0)
B
并与曲线S 相切的直线方程.
【解答】解:(1)
3
2
2
3
2
y
x
x
y
x
当
1
x 时,
1
y
点
(1,1)
A
处的切线方程为:
1
( 1)(
1)
y
x
即:
2
0
x
y
(2)设切点坐标为
3
( ,2
)
m
m
m
则直线斜率
3
2
2
m
m
k
m
,
而
2
2
3
y
m
,
整理得到:
3
2
3
2
0
m
m
3
2
2
2(
1)
0
m
m
m
2(
1)
2(
1)(
1)
0
m m
m
m
2
(
1)(
2
2)
0
m
m
m
解得
1
1
m ,
2
1
3
m
,
3
1
3
m
当
1
m 时:
2
2
3
1
k
m
,直线方程为
(
2)
2
y
x
x
;
当
1
3
m
时,
2
2
3
10
6 3
k
m
,直线方程为
( 10
6 3)(
2)
y
x
当
1
3
m
时,
2
2
3
10
6 3
k
m
,直线方程为
( 10
6 3)(
2)
y
x
题型七:导数几何意义的理解及运用
1.函数
( )
f x 的图象如图所示,则下列关系正确的是(
)
A.0
f
(2)
f
(3)
f
(3)
f
(2)
B.0
f
(2)
f
(3)
f
(2)
f
(3)
C.0
f
(3)
f
(3)
f
(2)
f
(2)
D.0
f
(3)
f
(2)
f
(3)
f
(2)
【解答】解:由
2函数
( )
f x 的图象可知
8:
当
0
x时,
( )
f x 单调递增,且当
0
x
时,
(0)
0
f
,
f
(2),f (3),f (3)
f
(2)
0
,
由此可知
( )
0
f
x
,87418458 马老师原创
直线的斜率逐渐减小,
( )
f
x
单调递减,
f
(2)
f
(3),
( )
f x
为凸函数,
f
(3)
f
(2)
f
(2),
0
f
(3)
f
(3)
f
(2)
f
(2),87418458 马老师原创
故选:C .
2.已知函数
( )
f x 的图象如图所示,则下列结论正确的是(
)
13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 13723366289 137
A.0
f
(3)
f
(2)
f
(1)
B.f (1)
f
(2)
f
(3)
0
C.0
f
(1)
f
(2)
f
(3)
D.f (3)
f
(2)
f
(1)
0
【解答】解:由图可得,函数一直单调递增,且递增速度越来越慢,
故0
f
(3)
f
(2)
f
(1).
故选:A .
3.
( )
y
f x
的图象如图所示,下列数值的排序正确的是(
)
A.0
f
(2)
f
(3)
f
(3)
f
(2)B.0
f
(3)
f
(3)
f
(2)
f
(2)
C.0
f
(3)
f
(2)
f
(3)
f
(2)D.0
f
(3)
f
(2)
f
(3)
f
(2)
【解答】解:设
(2
A
,f (2)) ,
(3
B
,f (3)) 为
( )
y
f x
的图象上两点,
则f (3)为函数
( )
f x 在
3
x
3B 处切线的斜率,
f (2)为函数
( )
f x 在
2
x
处切线的斜率,
(3)
(2)
(3)
(2)
3
2
AB
f
f
k
f
f
,
函数
( )
f x 为增函数,但增加的越来越慢,
则0
f
(3)
f
(3)
f
(2)
f
(2).
故选:B .
4.)函数
f x 的图像如图所示,则下列结论正确的是(
)
A.
0
1
1
f
a
f
a
f a
f a
B.
0
1
1
f
a
f a
f a
f
a
C.
0
1
1
f
a
f
a
f a
f a
D.
0
1
1
f a
f a
f
a
f
a
【答案】B
【解析】
f
a
,
1
f
a
分别为曲线
f x 在
,
1
x
a x
a
处的切线的斜率,
由题图可知
0
1
f
a
f
a
,
而
1
1
1
f a
f a
f a
f a
a
a
表示
,a f a
与
1,
1
a
f a
两点连线的斜率,
且在
f
a
与
1
f
a
之间.∴
0
1
1
f
a
f a
f a
f
a
.故选:B.
5.函数
y
f x
的图象如图所示,
f
x
是函数
f x 的导函数,则下列大小关系正确的是
(
)
A.
2
4
4
2
2
2
f
f
f
f
B.
2
2
4
2
2
4
f
f
f
f
C.
2
4
2
2
4
2
f
f
f
f
D.
4
2
2
4
2
2
f
f
f
f
【答案】B
【解析】由图象可知
f x 在
0 +
,
上单调递增,
1
AB
2
k
k
k
,
故
4
2
2
4
4
2
f
f
f
f
,即
2
2
4
2
2
4
f
f
f
f
.故选:B.
模块三:综合巩固
1.曲线
3
1
y
x
在点
,2
a
处的切线方程为(
)
A.
3
3
y
x
B.
3
1
y
x
C.
3
1
y
x
D.
3
3
y
x
【答案】B
【详解】因为
3
1
2
a
,所以
1
a ,即切点坐标为
1,2 ,由
2
'
3
f
x
x
,所以
' 1
3
f
,所以
3
1
y
x
在
点
1,2 处的切线方程为
2
3
1
y
x
,即
3
1
y
x
.
故选:B
2.设函数
2
f x
x
,则
0
1
1
lim
x
f
x
f
x
(
)
A.4
B.2
C.2
D.4
【答案】C
【详解】
2
2
0
0
0
0
1
1
1
1
2
lim
lim
lim
lim
2
2
x
x
x
x
f
x
f
x
x
x
x
x
x
x
.
故选:C.
3.函数
( )
2
1
f x
x
在区间
1,5
上的平均变化率为(
)
A.11
5
B.
11
5
-
C.2
D.2
【答案】C
【详解】函数
2
1
f x
x
在区间
1,5
上的平均变化率为
(5)
(1)
11 3
2
5 1
4
f
f
.
故选:C
4.定义在R 上的函数
y
f x
在区间
2,2
0
x
x
内的平均变化率为
2
2
1
y
x
x
x
,其中
2
2
y
f
x
f
,则函数
f
x 在
2
x
处的导数
2
f
(
)
A.1
B.1
C.3
D.9
【答案】B
【详解】由导数的定义可得
2
0
0
2
2
2
lim
lim
2
1
1
x
x
f
x
f
f
x
x
x
,
故选:B.
5.函数
y
f x
的图象如图所示,
f
x
是函数
f
x 的导函数,则下列大小关系正确的是(
)
A.
2
4
4
2
2
2
f
f
f
f
B.
2
2
4
2
2
4
f
f
f
f
C.
2
4
2
2
4
2
f
f
f
f
D.
4
2
2
4
2
2
f
f
f
f
【答案】B
【详解】由图象可知
f
x 在
0 +
,
上单调递增,
1
AB
2
k
k
k
,
故
4
2
2
4
4
2
f
f
f
f
,即
2
2
4
2
2
4
f
f
f
f
.
故选:B.
6.若函数
( )
y
f x
在
2
x
处的瞬时变化率为
0
lim
x
y
x
,且
(2
)
(2)
4
y
f
x
f
x
x
x
,则
(2)
f
(
)
A.2
B.4
C.2
x
D.4
x
【答案】B
【详解】根据导数的定义可知,
Δ
0
Δ
0
2
Δ
2
2
lim
lim 4 Δ
4
Δ
x
x
f
x
f
f
x
x
.
故选:B
7.已知抛物线
2
3
y
x
x
在
0
2
x
处的增量为
0.1
x
,则
y
x
的值为(
)
A.-0.11
B.-1.1
C.3.89
D.0.29
【答案】B
【详解】因为
2
3
y
f x
x
x
,
则
2
2
(2
0.1)
(2)
3 2.1 2.1
(3 2
2 )
0.11
y
f
f
,
所以
0.11
1.1
0.1
y
x
.
故选:B.
8.函数
2
( )
2
f x
x
x
在
2
x
附近的平均变化率是(
)
A.7
B.7
x
C.7
2 x
D.
2
7
2(
)x
【答案】C
【详解】令
( )
y
f x
,
因为
2
2
2
(
)
( )
2(
)
(
)
(2
)
2(
)
4
y
f x
x
f x
x
x
x
x
x
x
x
x x
x
,
所以
2
4
1
y
x
x
x
,
则在
2
x
附近的平均变化率是2
4 2 1
7
2
x
x
,
故选:C.
9.(多选)设函数
( )
y
f x
,当自变量x 由
0x 变化到
0x
x
时,下列说法正确的是(
)
A.x
可以是正数也可以是负数,但不能为0
B.函数值的改变量
y
为
0
0
(
)
(
)
f x
x
f x
C.函数
( )
f x 在
0
0
[
,
]
x x
x
上的平均变化率为
0
(
)
f x
x
D.函数
( )
f x 在
0
0
[
,
]
x x
x
上的平均变化率
0
0
(
)
(
)
f x
x
f x
x
【答案】ABD
【详解】由平均变化率的定义可知自变量的改变量不能为零,可以为正数或负数,
函数值的改变量
y
为
0
0
(
)
(
)
f x
x
f x
,平均变化率为函数值的改变量比自变量的改变量,即A、B、D
正确;
故选:ABD
10.(多选)在高台跳水运动中,st 时运动员相对于水面的高度(单位:m)是
2
4.9
6.5
10
h t
t
t
,判断
下列说法正确的是(
)
A.运动员在
1
t s 时的瞬时速度是3.3m / s
B.运动员在
1
t s 时的瞬时速度是3.3m /
s
C.运动员在
1
t s 附近以3.3m / s 的速度上升
D.运动员在
1
t s 附近以3.3m / s 的速度下降
【答案】BD
【详解】由已知,(1)
4.9
6.5 10
11.6
h
,
1s
t
的瞬时速度为
2
0
0
0
4.9(1
)
6.5(1
) 10 11.6
lim
lim
lim( 4.9
3.3)
3.3
t
t
t
h
t
t
t
t
t
,
因此该运动员在
1
s
t
附近以3.3
/
m s的速度下降,
故选:BD.
11.已知函数
f x 满足
1
0
f
x
,
2
0
f
x
,则在
1
x 和
2
x 附近符合条件的
f x 的图象大致是()
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】由
1
0
f
x
,
2
0
f
x
,可知
f x 的图象在
1
x 处切线的斜率为正,在
2
x 处切线的斜率为负,
选项A:
f x 的图象在
1
x 和
2
x 处切线的斜率都为负;
选项B:
f x 的图象在
1
x 处切线的斜率为负,在
2
x 处切线的斜率为正;
选项C:
f x 的图象在
1
x 处切线的斜率为零,在
2
x 处切线的斜率为正;
选项D:
f x 的图象在
1
x 处切线的斜率为正,在
2
x 处切线的斜率为负;故选:D
12.计算抛物线
2 4
3
y
x
x
上任一点
,
P u v 处的切线的斜率,并求过点(
)
3,0 的切线方程.
【答案】2
4
u
;2
6
0
x
y
.
【解析】因为点
,
P u v 在抛物线
2 4
3
y
x
x
上,所以
2
4
3
v
u
u
,
由导数的定义,知
lim
lim
x
x
x
x
x
x
x
x
y
f
x
x
x
2
2
0
0
4
3
4
3
lim
lim
x
x
x
x
x
x
x
x
x
2
0
0
2
4
2
4
2
4
,
由导数几何意义,知所以抛物线在点
,
P u v 处的切线的斜率为
2
4
k
f
u
u
,
所以抛物线在
,
P u v 的切线方程为
2
4
y
v
u
x
u
,
又(
)
3,0 在切线
2
4
y
v
u
x
u
上,则
0
2
4
3
v
u
u
即
2
4
3
0
2
4
3
u
u
u
u
,
于是
2
6
9
0
u
u
,解得
3
u
,此时切点为(
)
3,0 .
斜率为
3
2 3
4
2
k
f
,
所以过点(
)
3,0 的切线方程为
0
2
3
y
x
即2
6
0
x
y
.
13.设
0
(
)
f
x
为函数
f x 在
0x 处的导数,则满足
1
2
3
f
f
f
的函数
f x 的图象可能是(
)
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】结合图象根据导数的几何意义可得:
对于A:由图可得
1
2
3
f
f
f
,故A 错误;
对于B:由图可得
2
1
3
f
f
f
,故B 错误;
对于C:由图可得
1
2
3
f
f
f
,故C 错误;
对于D:由图可得
1
2
3
f
f
f
,故D 正确;故选:D
14.若
f
x 为可导函数,且
0
1 2
1
lim
1
2
x
f
x
f
x
,则过曲线
y
f x
上点
1,
1
f
处的切线斜率
为
.
【答案】1
【详解】因为
0
1 2
1
lim
1
2
x
f
x
f
x
,
故
(
)
( )
( )
lim
x
f
x
f
k
f
x
0
1 2
1
1
1
2
.
故答案为:1
15.拉格朗日中值定理又称拉氏定理,是微积分学中的基本定理之一,它反映了函数在闭区间上的整体平均
变化率与区间某点的局部变化率的关系,其具体内容如下:若
f
x 在
,a b 上满足以下条件:①在
,a b 上
图象连续,②在
,a b 内导数存在,则在
,a b 内至少存在一点c ,使得
f b
f a
f
c
b
a
(
f
x
为
f
x 的导函数).则函数
1
ex
f
x
x
在
0,1 上这样的c 点的个数为
【答案】1
【详解】由函数
1
ex
f
x
x
,则
1
(
1)ex
f
x
x
,
根据题意知,存在点
0,1
c
,使得
1
0
1
1 0
f
f
f
c
,即
1
(1
)e
1
c
c
,
所以
1
1
e
,
0,1
1
c
c
c
,
作出函数
1
ec
y
和
1
1
y
c
的图象,如图所示,
由图象可知,函数
1
ec
y
和
1
1
y
c
的图象只有一个交点,
所以
1
1
e
,
0,1
1
c
c
c
只有一个解,即函数
1
ex
f
x
x
在
0,1 上c 点的个数为1个.
故答案为:1.
16.某人服药后,吸收药物的情况可以用血液中药物的质量浓度c(单位:μg/mL)来表示,它是时间t(单
位:min)的函数,表示为
c
c t
.下表给出了
c t 的一些函数值:
t/min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
/
g/mL
c t
0.84
0.89
0.94
0.98
1.00
1.00
0.97
0.90
0.79
0.63
0.41
(1)求服药后30min 内,30min 到40min,80min 到90min 这3 段时间内,血液中药物质量浓度的平均变化
率;
(2)讨论刻画血液中的药物质量浓度变化快慢的方法,并说明上述3 段时间中,药物质量浓度变化最快的时
间段.
【答案】(1)详见解析;
(2)详见解析.
【详解】
(1)解:服药后30min 内血液中药物质量浓度的平均变化率为:
0.98
0.84
0.00467
g/mL min
30
,
服药后30min 到40min 内血液中药物质量浓度的平均变化率为:
1 0.98
0.002
g/mL min
40
30
,
服药后80min 到90min 内血液中药物质量浓度的平均变化率为:
0.63
0.79
0.016
g/mL min
90
80
;
(2)用平均变化率的绝对值
c
t
的大小刻画药物质量浓度变化的快慢,
当
0
c
t
时,血液中的药物质量浓度增加;当
0
c
t
时,血液中的药物质量浓度减小,
因为
0.016
0.00467
0.002
,
所以80min 到90min 这段时间内血液中的药物质量浓度变化最快.
17.对一名工人的研究表明,工作t h 后生产出的产品量Q(单位:t)可以近似表示为
3
2
15
12
Q
Q t
t
t
t
,
该工人每天工作8h.
(1)求当t 从2h 变到4h,该工人生产的产品量Q 关于时间t 的平均变化率,并解释它的实际意义;
(2)求
2
Q
,
4
Q
,并解释它们的实际意义.
【答案】(1)74,意义见解析;
(2)
2
60
Q
,
4
84
Q
,意义见解析.
【详解】(1)由题意可知:
4
2
64
240
48
8
60
24
74
4
2
2
Q
Q
,
它表示该工人在2h 到4h 时间段内,平均每小时生产产品为74;
(2)由题意可得
2
3
30
12
Q t
t
t
,
所以
2
12
60 12
60,
4
48 120 12
84
Q
Q
,
2
60
Q
表示在2h 时刻,工人的生产速度为每小时产量60,
B0-A4-60-28-3B-3D
4
84
Q
表示在4h 时刻,工人的生产速度为每小时产量84.
B0-A4-60-28-3B-3D
18.充满气的气球近似为球体.在给气球充气时,我们都知道,开始充气时气球膨胀较快,随后膨胀速度逐
渐缓慢下来,气球膨胀实际上就是气球半径增大,表面积增大,体积增大.试描述气球的半径相对于体积
的平均变化率.
【答案】答案见解析
【详解】设气球的半径为r ,体积为V ,则
3
4 π
3
V
r
,所以
1
3
3
4π
V
r
.
例如,当0.5
1
V
时,半径r 的平均变化率
1
1
3
3
1
0.5
1
3
1.5
0.26
1 0.5
0.5
4 π
4π
r
r
.
当1
1.5
V
时,半径r 的平均变化率
1
1
3
3
1.5
1
1
4.5
3
0.18
1.5 1
0.5
4 π
4π
r
r
.
由以上两个结果可以看出,气球体积由0.5 增至1,再由1 增至1.5,二者都增大了0.5,但r 的平均变化
率却由0.26 变成0.18,712359830,变小了.也就是说,随着气球体积的逐渐增大,马老师它的半径的平均变
化率逐渐变小.
19.已知函数
3
( )
f x
x
.
(1)求函数
( )
f x 的导函数;
(2)过点
2 ,0
3
P
作函数
( )
f x 的图象的切线,求切线方程.
【答案】(1)
2
( )
3
f
x
x
;
(2)
0
y
或
3
2
y
x
.
【详解】(1)
(
)
( )
y
f x
x
f x
x
x
3
3
(
)
x
x
x
x
3
3
3
3
(
)
(
)
x
x x x
x
x
x
x
3
3
(
)
(
)
x x x
x
x
x
2
3 (
)
(
)
x x
x
x
,
当
0
x
时,
2
3
y
x
x
,
所以函数
( )
f x 的导3D 函数为
2
( )
3
f
x
x
.
(2)设切点为
3
0
0
,
Q x x
,则由(1),可得切线的斜率
2
0
0
3
k
f
x
x
,
则切线方程为
3
2
0
0
0
3
y
x
x
x
x
,即
2
3
0
0
3
2
y
x x
x
.
因为切线过点
2 ,0
3
P
,所以
2
3
0
0
2
2
0
x
x
,解得
0
0
x
或
0
1
x ,
从而切线方程为
0
y
或
3
2
y
x