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計算導數(shù)例析
導數(shù)的方法涉及導數(shù)定義、常用求導公式、四則運算法則和復合函數(shù)求導法則等求導方法,因此重點應為導數(shù)的概念與計算,學習時應熟練掌握以下求導法:直接利用法則與公式求導、復合函數(shù)求導.在求導過程中應熟記導數(shù)公式與運算法則,重點掌握復合函數(shù)的求導方法.
學習了函數(shù)的和、差、積、商的求導法則后,由常函數(shù)、冪函數(shù)及正、余弦函數(shù)經加、減、乘、除運算得到的簡單的函數(shù),均可利用求導法則與導數(shù)公式求導,而不需要回到導數(shù)的定義去求。舉例說明如下.
例1 求下列函數(shù)的導數(shù)
?。?);?。?);
?。?);?。?)y=tanx。
解 (1);
2、
?。?)
∴
或利用函數(shù)的積的求導法則:
?。?),
∴
?。?),
∴.
例2 求下列函數(shù)的導數(shù):
.
分析:從這兩個函數(shù)的形式結構來看,都是商的形式,如果直接套用商的求導法則,運算量較大,但從形式上看,可以轉化為和的形式.
解:(1)
?。?)
點評:(1)不加分析,盲目套用公式,會給運算帶來不便,甚至錯誤,如(2)的求導形式較為復雜,用商的求導法則之后,還需通分化簡.
(2)先化簡,再求導實施求導運算的基本方法,是化難為易、化繁為簡的基本原則和策略.
例3 求下列函數(shù)的導數(shù)
?。?);
3、?。?);
?。?); (4)。
解?。?),
∴
?。?)
,
∴
(3),
∴
?。?)
∴.
點撥 對于較復雜的函數(shù)求導,一般要遵循先化簡,再求導的基本原則。
例4 利用導數(shù)求和:
?。?);
?。?)。
分析 這兩個問題可分別通過錯位相減法及利用二項式定理來解決。轉換思維角度,由求導公式,可聯(lián)想到它們是另外一個和式的導數(shù),利用導數(shù)運算可使問題的解決更加簡捷。
解 (1)當x=1時,
?。?
當x≠1時,
∵,
兩邊都是關于x的函數(shù),求導得
即
?。?
4、)∵,
兩邊都是關于x的函數(shù),求導得。
令x=1得
,
即。
例5 如果函數(shù)f(x)=ax5-bx3+c(a≠0)在x=1時有極值,極大值為4,極小值為0,試求a,b,c的值.
分析 可通過求導確定可疑點,注意利用已知極值點x=1所確定的相關等式,在判斷y′的符號時,必須對a進行分類計論.
解答 y′=5ax4-3bx2,令y′=0,即5ax4-3bx2=0,x2(5ax2-3b)=0,
∵x=1是極值點,∴ 5a(1)2-3b=0.
又x2=0,∴ 可疑點為x=0,x=1.
若a>0,y′=5ax2(x2-1).
當x變化時,y′,y的變化情況如下表:
x
(-∞,-1)
-1
(-1,0)
0
(0,1)
1
(1,+∞)
y′
+
0
-
0
-
0
+
y
↗
極大
↘
無極值
↘
極小
↗
由上表可知,當x=-1時,f(x)有極大值,當x=1時,f(x)有極小值.
若a<0時,同理可知a=-3,b=-5,c=2.
點評 運用待定系數(shù)法,從逆向思維出發(fā),實現(xiàn)了問題由已知向未知的轉化.在轉化過程中,利用了列表,解決了待定系數(shù)的問題.