高中导数典型错例剖析

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  【摘要】导数给高中数学增添了新的活力,也是高考的热点内容.由于有些同学对导数的几何意义或本质理解不深,因而常常出现这样和那样的错误,现列举其中的几种供参考.
  【关键词】自变量增量;“过”与“在”;极、最值;单调性;恒成立
  
  导数是高中数学限定选修课中的重要内容,为函数、不等式、解析几何问题的学习和研究提供了新的视角和方法.运用导数的有关知识研究函数的性质(如单调性、极值、最值),解决与切线有关的问题,成为历年高考的热点之一.
  1.忽视对定义中Δx与Δy的一致性理解
  例1 已知函数f(x)=14x4-23x3+6,则limΔx→0f(1+Δx)-f(Δ
  错解 ∵f′(x)=x3-2x2,∴原式=f′(1)=-1,选A.或理解x=0,选B.
  剖析 导数定义中,分子分母中的自变量增量Δx必须保持对应一致.
  正解 limΔx→0f(1+Δx)-f(Δx)2Δx=limΔx→012•f(1+Δx)-f(1)(1+Δx)-1=12f′(1)=-12,选C.
  2.忽视“过”与“在”,切线易求错
  例2 曲线y=x2,过点52,6作曲线的切线方程,求曲线的切线方程.
  错解 f′(x)=2x,k=f′52=5,故所求切线方程为10x-2y-13=0.
  剖析 52,6不在曲线上,故应先设切点,求出斜率,得到切线,代值求切点.
  正解 设切点(x0,x20),则切线斜率k=f′(x0)=2x0,切线方程为2x0x-y-x20=0,代入点52,6,有x0=2或x0=3,得切线方程为4x-y-4=0或6x-y-9=0.
  3.忽视“拐点”,误把“零点”等同“极值点”
  例3 函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处有极值10,求a,b的值.
  错解 ∵f′(x)=3x2+2ax+b,由题意知f′(1)=0,且f(1)=10,解得a=4,b=-11或a=-3,b=3.
  剖析 f(x0)为极值的充要条件是f′(x0)=0且x0处两侧的导数符号相反.当a=-3,b=3时,在x=1两侧,f′(x0)同号,此时x=1不为极值点,故取舍有a=4,b=-11.
  4.忽视不可导点,混淆极、最值
  例4 求函数f(x)=3(x2-2x)2在[-1,3]上的最值.
  错解 f′(x)=43•x-13x2-2x,令f′(x)=0,得x=1.且f(-1)=39,f(1)=1,f(3)=39,∴x=-1或x=3时,函数的最大值为39.当x=1时,函数的最小值为1.
  剖析 因为函数的最值可以在导数为0的点或不可导点或区间的端点处取得,而定义域中不可导的点为x1=0,x2=2.∵f(-1)=39,f(1)=1,f(3)=39,f(0)=0,f(2)=0,当x=-1或3时,函数的最大值是39;当x=0或2时,函数的最小值是0.
  5.忽视定义域和连续点,单调区间不完善
  例5 求函数y=xlnx的单调递减区间.
  错解 ∵y′=x′•lnx+x•1x=lnx+1,y′<0lnx<-1x<1e,∴y=xlnx的单调递减区间为-∞,1e.
  剖析 忽视原函数的定义域,因为函数的单调区间为定义域的子集,所以必先求定义域{x|x>0},故单调递减区间应为0,1e.
  6.利用单调性解恒成立问题出错
  例6 已知f(x)=ax3-ax+1在[1,+∞)内单调递增,求实数a的取值范围.
  错解 当x≥1时,f′(x)=3ax2-a≥0恒成立,而3x2-1≥0在[1,+∞)内恒成立,因此a≥0.
  剖析 由函数f(x)在定义域上单调递增(或递减)的充要条件是f′(x)≥0(或f′(x)≤0)且f′(x)在定义域的任一子区间上不恒为零.a=0时,f′(x)=0在[1,+∞)恒成立,此时y=f(x)不具备单调性,舍去.
  
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