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例题精讲 · 第 00040 题 · 六道自编小题·先算对导函数再谈应用

导数题最前面的坑往往不是压轴,而是导函数本身算错:复合函数漏乘内层导数、商法则符号写反、把「在某点导数」与「过某点切线」混为一谈。本文用六道自编小题拆导数的定义、四则运算、复合求导与切线方程,每题给出完整推导、答案与回代验算,并附求导四查清单与常用公式对照表。

00040题号全 1000 篇 · 第 第7轮 / 第7册 轮
方向数学·导数与解三角形六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 数学导数与解三角形

一、考点定位与做题顺序

导数的三层要分开:定义是瞬时变化率 f′(x₀)=limΔx→0[f(x₀+Δx)−f(x₀)]/Δx;运算是公式与法则;几何意义是切线斜率。后面所有单调性、极值、最值题,都建立在这三层不出错的前提上。

六道小题按「定义 → 四则 → 复合 → 切线」递进,全部为自编题。做题时养成一个习惯:求出导函数后随手回代一个点验算,比整题做完再检查便宜得多。

二、题目呈现

题1 用定义求导(自编)

用导数定义求 f(x) = x² − 3x 在 x = 2 处的导数 f′(2)。

题2 四则运算(自编)

设 f(x) = (x² + 1)·ex,求 f′(x)。

题3 商法则(自编)

设 g(x) = (2x − 1)/(x + 1)(x ≠ −1),求 g′(x),并求 g′(0)。

题4 复合求导(自编)

设 h(x) = ln(2x² + 1),求 h′(x);再设 u(x) = sin(3x − π/6),求 u′(x)。

题5 复合与乘积叠加(自编)

设 p(x) = x·√(1 + x²),求 p′(x)。

题6 切线方程(自编)

已知曲线 y = x³ − 3x + 1。求:(a) 在点 (2, 3) 处的切线方程;(b) 过点 (2, 3) 作曲线切线,求所有切线方程。

三、分步解析

题1 按定义:f(2+Δx) = (2+Δx)² − 3(2+Δx) = 4 + 4Δx + Δx² − 6 − 3Δx = −2 + Δx + Δx²;f(2) = 4 − 6 = −2。故 [f(2+Δx) − f(2)]/Δx = (Δx + Δx²)/Δx = 1 + Δx → Δx→0 时极限为 1,即 f′(2) = 1。验算:f′(x) = 2x − 3,f′(2) = 1 ✓。

题2 乘积法则 (uv)′ = u′v + uv′:u = x²+1,u′ = 2x;v = ex,v′ = ex。故 f′(x) = 2x·ex + (x²+1)·ex = (x² + 2x + 1)ex = (x+1)²ex。回代验算:x=0 时 f(0)=1,f′(0)=1;用定义近似 [f(0.001)−f(0)]/0.001 ≈ (1.000001·1.0010005 − 1)/0.001 ≈ 1.0015 → 1,一致 ✓。

题3 商法则 (u/v)′ = (u′v − uv′)/v²:u = 2x−1,u′ = 2;v = x+1,v′ = 1。分子 = 2(x+1) − (2x−1)·1 = 2x + 2 − 2x + 1 = 3。故 g′(x) = 3/(x+1)²,g′(0) = 3。验算:把 g(x) 改写为 2 − 3/(x+1),求导得 3/(x+1)² ✓(改写后更快,可作为考场上省时的第二法)。

题4 复合函数链式法则:h(x) = ln w,w = 2x²+1,w′ = 4x,故 h′(x) = w′/w = 4x/(2x²+1)。u(x) = sin z,z = 3x − π/6,z′ = 3,故 u′(x) = cos z · z′ = 3cos(3x − π/6)。验算:x=0 时 h′(0)=0,而 h(x) 是偶函数,导函数在 0 处应为 0 ✓;u′(0) = 3cos(−π/6) = 3·(√3/2) = 3√3/2,与 sin(3x) 在 0 附近斜率 3 经相位平移后的值一致 ✓。

题5 p(x) = x·(1+x²)1/2。乘积+复合:p′(x) = 1·(1+x²)1/2 + x·[½(1+x²)−1/2·2x] = √(1+x²) + x²/√(1+x²) = (1 + 2x²)/√(1+x²)。验算:x=1 时 p(1)=√2,p′(1)=3/√2 ≈ 2.121;用差分 [p(1.001)−p(1)]/0.001 ≈ 2.122 ✓。

题6 (a) 先核点是否在曲线上:2³ − 3·2 + 1 = 8 − 6 + 1 = 3 ✓,故 (2,3) 是切点。f′(x) = 3x² − 3,f′(2) = 9。切线:y − 3 = 9(x − 2) → y = 9x − 15。验:x=2 时 y=3 ✓。

题6 (b) 「过点」不等于「在点」,切点未必是 (2,3)。设切点为 (a, a³ − 3a + 1),斜率 k = 3a² − 3。切线过 (2,3) 的条件:3 − (a³ − 3a + 1) = (3a² − 3)(2 − a) → 2 + 3a − a³ = 6a² − 6 − 3a³ + 3a → 整理得 2a³ − 6a² + 8 = 0 → a³ − 3a² + 4 = 0 → 因式分解 (a + 1)(a − 2)² = 0,得 a = −1 或 a = 2。a=2 即 (a) 的 y = 9x − 15;a=−1 时切点 (−1, 3),斜率 k = 3·1 − 3 = 0,切线为 y = 3。故共有两条:y = 9x − 15 与 y = 3。回代:y=3 在 x=−1 处与曲线相切(f(−1)=−1+3+1=3,f′(−1)=0)且过 (2,3) ✓。

四、采分点对照

题号答案采分点
题11写出差商 2 分;化简含 Δx 项 1 分;取极限 1 分;公式法回代验 1 分
题2(x+1)²e^x乘积法则公式 1 分;两项导数各 1 分;合并化简 1 分
题33/(x+1)²,g′(0)=3商法则 2 分;分子化简 1 分;代值 1 分;改写验算 1 分
题44x/(2x²+1);3cos(3x−π/6)链式法则各 2 分;内层导数各 1 分
题5(1+2x²)/√(1+x²)乘积法则 1 分;根式复合导数 2 分;通分合并 1 分
题6(a)y=9x−15核点在曲线上 1 分;f′(2)=9 1 分;点斜式与化简 1 分
题6(b)y=9x−15 与 y=3设切点 a 2 分;列出过 (2,3) 条件 2 分;解出 a=−1,2 2 分;两条切线各 1 分

五、高频易错点

  • 复合求导漏乘内层导数:把 [ln(2x²+1)]′ 写成 1/(2x²+1),少乘 4x。
  • 商法则分子写成 u′v + uv′(加号)或把 v² 写成 v,符号与分母两头错。
  • 把「在点 (2,3) 的切线」与「过点 (2,3) 的切线」当成同一问,漏掉 a=−1 那条水平切线。
  • 「过点」题不设切点参数 a,直接拿 f′(2) 当斜率,一条切线交卷。
  • (a−2)² 的重根被当成增根丢掉,导致只剩 y=3 一条。
  • 求出导函数不回代验算,切线方程常数项算错也看不出来。

六、小结与自查清单

求导类型公式最易漏的一步
乘积(uv)′=u′v+uv′两项都不能少
商(u/v)′=(u′v−uv′)/v²分子是减号、分母要平方
复合[f(g(x))]′=f′(g)·g′(x)内层导数 g′(x)
对数复合(ln w)′=w′/ww′ 必须算出
切线(在点)y−f(x₀)=f′(x₀)(x−x₀)先核点是否在曲线上
切线(过点)设切点 a,令切线过给定点「过」≠「在」,可能多解
  • □ 求导前先判结构:乘积、商、复合,还是叠加,逐层拆。
  • □ 复合函数一律写出「外层导数 × 内层导数」两步,不跳步。
  • □ 商法则写完立刻检查分子符号与分母平方。
  • □ 切线题先问一句:给的是切点还是「过一点」。
  • □ 结果回代一个点或用一个点作差商近似,30 秒挡住大部分计算错。
  • □ 含参或过点问题解出多个根时,逐个回代确认是否都成立。

导数的分数,一半是「算对导函数」,一半是「看清题问的是哪一种」。六道题里最贵的坑是题6(b):一个「过」字让切点从已知变成未知,答案从一条变两条。把设切点参数 a 变成条件反射,这类题就稳了。本组题目、函数式与数值均为原创自编仿真内容。

编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中数学选择性必修:导数的概念、导数运算与复合函数求导相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(数学科)》:导数及其应用考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、函数式与数值均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准

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