导数案例易错题剖析

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  【摘要】导数是近代数学的重要基础,是联系初、高等数学的纽带,它的引入为解决中学数学
  问题提供了新的视野,是研究函数问题的有力工具,也是今后学习高等数学的基础.
  本文拟对学生在学习导数中常见的错误进行归类和做简单的剖析,以便广大教师在
  教学过程中有的放矢,激发学生学习数学的兴趣和提高教学质量.
  【关键词】定义式;切线方程;极值;单调性
  导数是近几年江苏高考命题的热点内容.导数在求函数的单调性、极值、最值以及求曲线的切线斜率等方面,有着广泛的应用,但学生在实际应用时常会陷入误区.本文从例题入手,对导数应用常见的错解进行分类剖析,以期抛砖引玉.
  易错点1 对导数定义式的理解不到位
  例1 函数f(x)在点x0处的导数是f′(x0)=a,则limΔx→0f(x0-Δx)-f(x0)Δx=.
  错解 由导数的定义知:
  f′(x0)=limΔx→0f(x0-Δx)-f(x0)Δx=a.
  剖析 防错的关键是认清导数定义中Δx的形式是多样的.
  正解 limΔx→0f(x0 Δx)-f(x0)Δx=f′(x0)
  =limΔx→0f(x0-Δx)-f(x0)-Δx=-a,
  从而答案是-a.
  点评 在导数的定义中,增量Δx的形式是多样化的,但无论如何变化,其实质是分子中x的增量与分母中x的增量必须是一致的,否则必须经过一些适当的变形使之一致.
  小试牛刀 已知函数f(x)在点x0处的导数是f′(x0)=a,
  则limΔx→0f(x0 Δx)-f(x0-Δx)Δx=.(参考答案:2a)
  易错点2 混淆导函数与函数在某点处的导数
  例2 已知函数f(x)=-13x3 x2-2f′(1)x,求f′(x).
  错解 f′(x)=-x2 2x-2f′(1).
  剖析 本错误解法忽视了f′(1)是一个可以求得的定值.
  正解 ∵f′(x)=-x2 2x-2f′(1),∴f′(1)=-1 2-2f′(1),∴f′(1)=13.
  点评 f′(1)=y′|x=1是一个定值,故[f′(1)·x]′=f′(1).再给导函数中的x赋值,即可求出f′(1)的值.
  小试牛刀 已知函数f(x)的导函数为f′(x),且满足f(x)=3x2 2xf′(2),
  则f′(5)=.(参考答案:6)
  易错点3 求曲线过某点的切线方程时不注意区分点是否在曲线上
  例3 已知曲线f(x)=x3-3x,过点A(0,16)作它的切线,求此切线方程.
  错解 根据导数的几何意义可知,曲线的切线斜率k=f′(0)=-3,所以曲线的切线方程为y=-3x 16.
  剖析 本题错在对导数的几何意义理解有误,切线的斜率k应是在切点处的导数,而点A(0,16)不在曲线上.故本题应先设切点,再求斜率,最后写出直线的方程.
  正解 设切点坐标M(x0,x30-3x0),则切线的斜率k=f′(x0)=3x20-3,切线方程为y=(3x20-3)x-16,又因为点M在切线上,所以x30-3x0=3(x20-3)x0 16,解得x0=-2,∴切线方程为y=9x 16.
  点评 一般地,应用导数的几何意义求过一点的切线,无论已知点是不是切点均可以设出切点坐标,结合方程组求解.
  小试牛刀 已知函数f(x)=x3 f′23x2-x,则函数f(x)的图像在点23,f23处的切线方程是.(参考答案:27x 27y 4=0)
  易错点4 忽视函数有极值时的条件
  例4 已知函数f(x)=x3 ax2 bx a2在x=1处有极值10,求a b的值.
  错解 由导数的极值知f′(1)=0
  f(1)=10得a=4
  b=-11或a=-3
  b=3,所以a b的值为-7
  或者0.
  剖析 错解是没有注意到f′(x0)=0是函数在这点处有极值的必要不充分条件.
  正解 由导数的极值知f′(1)=0
  f(1)=10得a=4
  b=-11或a=-3
  b=3.当a=-3
  b=3时,f′(x)=3(x-1)2≥0恒成立,故x=1不是函数的极值点,此解舍去,所以a b的值是-7.
  点评 函数极值点的定义是:在这点的左右两侧函数的导数符号相反,而不仅仅是f′(x0)=0,所以,由极值算参数范围或者参数值时,要注意检验导数在这点左右两侧的符号是否相反.
  小试牛刀 已知函数f(x)=ax3 bx2-3x(a,b∈R)在点x=-1处取得极大值为2,求函数f(x)的解析式.(参考答案:f(x)=x3-3x)
  易错点5 忽略函数单调性的充要条件
  例5 已知函数f(x)=ax3 3x2-x 1在
  R上是减函数,求a的取值范围.
  错解 ∵f′(x)=3ax2 6x-1,∴f(x)在R上是减函数.
  ∴f′(x)
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