导数常见错误剖析

来源 :高中生学习·高二版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhi911
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  导数是研究函数的重要的方法,理解导数的概念、掌握导数研究函数的方法至关重要. 在学习中,我们利用导数研究函数问题时常会犯一些错误,从根本上认识这些错误的原因,追根溯源,才能更好地掌握导数.
  复合函数的导数的理解问题
  例1 已知[y=(1+cos2x)2],则[y=] .
  错解 [y=-2sin2x(1+cos2x)]
  分析 对复合函数求导数的计算不熟练,[2x]与[x]系数不一样,也是一个复合的过程,有的同学忽视了它而导致错解.
  正解 设[u=1+cos2x],[y=u2],
  则[yx=yuux=2u(1+cos2x)=2u?(-sin2x)?(2x)]
  [=2u?(-sin2x)?2=-4sin2x(1+cos2x).]
  [∴][y=-4sin2x(1+cos2x)].
  导数的几何意义的理解问题
  例2 已知曲线[S:y=-23x3+x2+4x]及点[P(0,0)],求过点[P]的曲线[S]的切线方程.
  错解 由题意得,[y=-2x2+2x+4].
  [∴]过点[P]的切线斜率[k=y|x=0=4].
  [∴]过点[P]的曲线[S]的切线方程为[y=4x].
  分析 曲线在某点处的切线斜率是该曲线对应的函数在该点处的导数值,这是导数的几何意义. 在本题中,点[P]凑巧在曲线[S]上,求过点[P]的切线方程,却并非说切点就是点[P],上述解法混淆了求过点[P]的切线方程和求曲线在点[P]处的切线方程,认识不到位.
  正解 设过点[P]的切线与曲线[S]切于点[Q(x0,y0)],则过点[P]的曲线[S]的切线斜率为
  [k=y|x=0=-2x20+2x0+4].
  又[kPQ=y0x0],
  [∴-2x20+2x0+4=y0x0].①
  [∵]点[Q]在曲线[S]上,
  [∴y0=-23x30+x20+4x0]. ②
  将②代入①得,[-2x20+2x0+4=-23x30+x20+4x0x0.]
  化简得,[43x30-x20=0].
  [∴x0=0],或[x0=34].
  若[x0=0],则[k=4],
  过点[P]的切线方程为[y=4x].
  若[x0=34],则[k=358],
  过点[P]的切线方程为[y=358x].
  [∴]过点[P]的曲线[S]的切线方程为[y=4x],或[y=358x.]
  导数判断单调性的理解问题
  例3 已知函数[f(x)=mx2+lnx-2x]在定义域内是增函数,求实数[m]的取值范围.
  错解 由题意得,[f(x)>0],即[2mx+1x-2>0]恒成立,解之得,[m>12].
  分析 “函数[y=f(x)]为增函数”与“[f(x)>0]”并不是互为充要条件的.
  (1)[f(x)>0?][y=f(x)]为增函数;
  (2)[f(x)<0?][y=f(x)]为减函数;
  (3)[y=f(x)]为增函数[?f(x)≥0];
  (4)[y=f(x)]为减函数[?f(x)≤0].
  正解 由題意得,[f(x)≥0],即[2mx+1x-2≥0]恒成立,解得,[m≥12-12(1x-1)2≥12].
  极值点和变量的理解问题
  例4 已知函数[fx=4x3-3x2cosθ+316cosθ],其中[x∈R,θ]为参数,且[0≤θ≤2π].
  (1)当[cosθ=0]时,判断函数[fx]是否有极值;
  (2)要使函数[f(x)]的极小值大于零,求参数[θ]的取值范围.
  错解 (1)当[cosθ=0]时,[f(x)=12x2].
  令[f(x)=0],则[x=0].
  (2)随[x]的变化,[f(x)]的符号及[f(x)]的变化情况如下表.
  因此,函数[f(x)]在[x=cosθ2]处取得极小值[f(cosθ2)],且[f(cosθ2)=-14cos3θ+316cosθ].
  要使[f(cosθ2)>0],必有[-14cosθ(cos2θ-34)>0],解得,[0  由于[0≤θ≤2π],故[π6<θ<π2,或3π2<θ<11π6].
  分析 (1)对极值点定义理解不清. ①不可导函数,在某点处的导数不存在,但可以是极值点. 如函数[y=|x|]在点[x=0]处有极小值[f(0)=0],可是这里的[f(0)]根本不存在. ②可导函数的极值点的求法分为两步:第一步求[f(x)=0]的[x]值,第二步必须判断导数为0的点左右两边导数的符号不同. 如函数[f(x)=x3]的导数[f(x)=3x2],在点[x=0]处有[f(0)=]0,而[f(x)]在[(-∞,+∞)]上为增函数可知,点[x=0]不是[f(x)]的极值点.
  (2)没有考虑到[cosθ]的符号,直接作答. 对于参数问题一定要考虑到范围问题.
  正解 (1)当[cosθ=0]时,[f(x)=4x3],则[f(x)]在[(-∞,+∞)]上是增函数,故无极值.
  (2)[f(x)=12x2-6xcosθ],
  令[f(x)=0]得,[x1=0,x2=cosθ2].
  下面分两种情况讨论.
  ①当[cosθ>0]时,随[x]的变化,[f(x)]的符号及[f(x)]的变化情况如下表.
  因此,函数[f(x)]在[x=cosθ2]处取得极小值[f(cosθ2)],且[f(cosθ2)=-14cos3θ+316cosθ].
  要使[f(cosθ2)>0],必有[-14cosθ(cos2θ-34)>0],解得,[0  又[0≤θ≤2π],故[π6<θ<π2,或3π2<θ<11π6].
  ②当[cosθ<0]时,随[x]的变化,[f(x)]的符号及[f(x)]的变化情况如下表.
  若[f(0)>0],则[cosθ>0]. 与[cosθ<0]矛盾.
  所以当[cosθ<0]时,[f(x)]的极小值不会大于零.
  综合①②知,要使函数[f(x)]在[(-∞,+∞)]上的极小值大于零,参数[θ]的取值范围为[(π6,π2)?(3π2,11π6)].
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