微积分初步
(2) 设y?ln(x?1?x2),求y'(3)。 (3) 设y?(xx?12),求y'。
10分析:采用复合函数求导法则,所设的中间变量应是基本初等函数或基本初等函数的四则运算.求导时,依照函数的复合层次由最外层起,向内一层层地对中间变量求导,直至对自变量求导为止。
解:(1)设y?eu,u?nis代回还原得
y'?esin1xv,v?1x,利用复合函数求导法则,有y'?(eu)'u(sinv)'v()'x?eucosv(?x11x2)
cos1x(?1x2)
dy?y'dx?esin1xcos1x(?1x2)dx
在基本掌握复合函数求导法则后,也可以不写出中间变量,如下解法:
y'?esin1x(sin1x)'?esin1xcos11()' xx在基本掌握复合函数求导法则后,也可以不写出中间变量,如下解法:
y'?esin1x(sin1x)'?esin1xsin1111cos()'?excos(?2)
xxxx1dy?y'dx?esin1xcos1x(?1x2)dx
(2)设y=ln(x-x?1) ,利用复合函数求导法则,有
2代回还原得
代回还原得
或者
11
微积分初步
(3)设y?u,u?10xv,v?x?1,利用复合函数求导法则和导数的四则运算法则有,
2
代回还原得y'?10(xx?1xx?122)?9x?1?2x(x?1)x2222?10x(1?x)(x?1)221192
或者y'?10(xx?12)(9)'?10(x?12)9x?1?x?2x(x?1)22
例3 求下列方程所确定的隐函数的导数y'或微分dy: (1)x2+y2+xy=0,求dy; (2)e+ylnx=cos2x,求y'。
分析:隐函数的特点是:因变量y与自变量x的对应关系是隐藏在方程中的。因此,在求导数时,不要忘记y是x的函数,在对y的函数求导后切记再乘以y对x的导数y'。
解:依隐函数求导数的步骤求导。
(1)[方法1] 由导数得到微分。
方程两边对自变量x求导,视y为中间变量,有: 2x+2yy'+(y+xy')=0 即:(x+2y)y'=-(y+2x)
xy
12
微积分初步
整理方程,解出y',得:y'??y?2xx?2y;
dy?y'dx??y?2xx?2ydx
[方法2] 方程两边对变量求微分,这时变量y和x的地位是相同的,即不再将y看作x的函数。
dy??y?2xx?2ydx
(2)方程两边对自变量x求导,视y为中间变量,有:
于是:(xexy?lnx)y'??2sin2x?yx?yexy
整理方程解出y',得:
例4 求由曲线x+xy+y=4在点M(2,-2)的切线方程。
分析:如果函数f(x)可导,函数曲线在点x0处的切线方程为
2
2
y-y0=f'(x0)(x-x0)
因此求曲线在某点处的切线方程,必须知道两点:①曲线在点x0处的导数f'(x0);②切点(x0,y0)。
此题中,切点M(2,-2)已知,只需对隐函数方程求导数,求出f'(x0)。 解:方程两边对x求导,得2x+y+xy'+2yy'=0
2x?yx?2y解出y',得y'??,y'|x?2y??2??1
于是,在点M(2,-2)的切线方程为: y-2(-2)=-1×(x-2) 即:
y=x-4
请注意:求曲线的切线方程是导数概念的一个重要应用,一般地,在题目中只给出切线方程的两个要点中的一个,另一个是要根据已知条件求出来的。再则,如果已知条件中只给了切点的横坐标x0,那么纵坐标y0可以通过y0=f(x0)得到。
13
微积分初步
例5 求函数y?xlnx的二阶导数。
分析:函数的二阶导数为函数一阶导数的导数.(如果仍然可导). 解:因为 y'?12xlnx?x?1x?11(lnx?1) x2所以
y\??1x?32(1lnx?1)?1?1??1x?32lnx
2
22xx414
微积分初步
第三讲微分应用部分
一、教学内容与教学要求 二、学习重难点解析 三、典 型 例 题
一、教学内容与教学要求
(一)教学内容
1. 函数单调性判别,函数极值; 2. 导数在实际问题中的应用。 (二)教学要求
1.掌握函数单调性的判别方法。
2.了解极值概念和极值存在的必要条件,掌握极值判别的方法。 3.掌握求函数最大值和最小值的方法。
二、学习重难点解析
(一)函数单调性的判别
判断函数的单调性,可以用单调性的定义进行,但在实际操作时是比较麻烦的,在这里作为导数的应用,利用函数一阶导数的符号对函数的单调性进行判别,这种方法简便易行。具体是:若在[a,b],
f'(x)?0,则f(x)在区间上是单调增加的,称[a,b]是f(x)的单调增加区间;若在[a,b], f'(x)?0,
则f(x)在区间[a,b]上是单调减少的,称[a,b]是f(x) 的单调减少区间。
在学习这部分内容时,我们要注意下面几点:
(1)如果函数f(x)在[a,b]连续,除去个别点f'(x)?0(或导数不存在)外,都有f'(x)?0(或
f'(x)?0),则f(x)在区间[a,b]上是单调性不受影响。例如f(x)?x在(-∝,+∞)内是单调增加的,
3但在x=0处,有f'(0)?0.也就是说,应用定理的条件可以放宽,即在[a,b], f'(x)?0(且等号只在个别点成立),则f(x)在区间[a,b]上是单调增加的,称[a,b]是f(x)的单调增加区间;若在[a,b],
f'(x)?0(且等号只在个别点成立),则f(x)在区间[a,b]上是单调减少的,称[a,b]是f(x) 的单调减
少区间。
(2)求函数f(x) 的单调区间的步骤为: ①确定函数f(x) 的定义域;
②求出函数f(x)在其定义域内f'(x)?0的点和导数不存在的点,这些点把定义域分成若干子区间; ③确定f'(x)在每个子区间内的符号:一般在该区间内任取一点x0,求出f'(x0)的符号,由于f(x)在该区间内有单调性,故f'(x0)的符号就是f'(x)在该区间内的符号。
④根据每个子区间内f'(x)的符号,确定f(x)的单调增减性,得到f(x) 的单调区间。
15