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導數(shù)在函數(shù)中的應用
【摘 要】新課程利用導數(shù)求曲線的切線，判斷或論證函數(shù)的單調(diào)性，函數(shù)的極值和最值。導數(shù)是分析和解決問題的有效工具。
【關(guān)鍵詞】導數(shù) 函數(shù)的切線 單調(diào)性 極值和最值
導數(shù)（導函數(shù)的簡稱）是一個特殊函數(shù)，它的引出和定義始終貫穿著函數(shù)思想。新課程增加了導數(shù)的內(nèi)容，隨著課改的不斷深入，導數(shù)知識考查的要求逐漸加強，而且導數(shù)已經(jīng)由前幾年只是在解決問題中的輔助地位上升為分析和解決問題時的不可缺少的工具。函數(shù)是中學數(shù)學研究導數(shù)的一個重要載體，函數(shù)問題涉及高中數(shù)學較多的知識點和數(shù)學思想方法。近年好多省的高考題中都出現(xiàn)以函數(shù)為載體，通過研究其圖像性質(zhì)，來考查學生的創(chuàng)新能力和探究能力的試題。本人結(jié)合教學實踐，就導數(shù)在函數(shù)中的應用作個初步探究。
有關(guān)導數(shù)在函數(shù)中的應用主要類型有：求函數(shù)的切線，判斷函數(shù)的單調(diào)性，求函數(shù)的極值和最值，利用函數(shù)的單調(diào)性證明不等式，這些類型成為近兩年最閃亮的熱點，是高中數(shù)學學習的重點之一，預計也是“新課標”下高考的重點。
一、用導數(shù)求函數(shù)的切線
例1.已知曲線y=x3-3x2-1，過點（1，-3）作其切線，求切線方程。
分析：根據(jù)導數(shù)的幾何意義求解。
解：y′ = 3x2-6x ， 當x=1時y′= - 3，即所求切線的斜率為-3.故所求切線的方程為y+3 = -3(x-1)，即為：y = -3x.
1、方法提升：函數(shù)y=f(x)在點x0處的導數(shù)的幾何意義，就是曲線y=f(x)在點P（x0， y=f(x0)）處的切線的斜率。既就是說，曲線y=f(x)在點P（x0， y=f(x0)）處的切線的斜率是f′(x0) ，相應的切線方程為y-y0= f′(x0)(x-x0)。
二、用導數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性
例2．求函數(shù)y=x3-3x2-1的單調(diào)區(qū)間。
分析：求出導數(shù)y′，令y′>0或y′<0，解出x的取值范圍即可。
解：y′= 3x2-6x，由y′>0得3x2-6x﹥0，解得x﹤0或x﹥2。
由y′<0 得3x2-6x﹤0，解得0﹤x＜2。
故 所求單調(diào)增區(qū)間為(-∞，0)∪(2，+∞)，單調(diào)減區(qū)間為 (0 ，2 )。
2、方法提升：利用導數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性的步驟是：（1）確定f(x)的定義域；（2）求導數(shù)f′(x)；（3）在函數(shù)f(x)的定義域內(nèi)解不等式f′(x)>0和f′(x)<0；（4）確定f(x)的單調(diào)區(qū)間.若在函數(shù)式中含字母系數(shù)，往往要分類討論。
三、用導數(shù)求函數(shù)的極值
例3．求函數(shù)f(x)=(1/3)x3-4x+4的極值
解：由 f′(x)=x2-4=0，解得x=2或x=－2.
當x變化時，y′、y的變化情況如下：
當x=－2時，y有極大值f(-2)=－（28/3），當x=2時，y有極小值f(2)=－(4/3).
3、方法提升：求可導函數(shù)極值的步驟是：（1）確定函數(shù)定義域，求導數(shù)f′(x)；（2）求f′(x)= 0的所有實數(shù)根；（3）對每個實數(shù)根進行檢驗，判斷在每個根（如x0）的左右側(cè)，導函數(shù)f′(x)的符號如何變化，如果f′(x)的符號由正變負，則f(x0)是極大值；如果f′(x)的符號由負變正，則f(x0)是極小值.。注意：如果f′(x)= 0的根x = x0的左右側(cè)符號不變，則f(x0)不是極值。
四、用導數(shù)求函數(shù)的最值
五、證明不等式
5、方法提升：利用導數(shù)證明不等式是近年高考中出現(xiàn)的一種熱點題型。其方法可以歸納為“構(gòu)造函數(shù)，利用導數(shù)研究函數(shù)最值”。
總之，導數(shù)作為一種工具，在解決數(shù)學問題時使用非常方便，尤其是可以利用導數(shù)來解決函數(shù)的單調(diào)性，極值，最值以及切線問題。在導數(shù)的應用過程中，要加強對基礎(chǔ)知識的理解，重視數(shù)學思想方法的應用，達到優(yōu)化解題思維，簡化解題過程的目的，更在于使學生掌握一種科學的語言和工具，進一步加深對函數(shù)的深刻理解和直觀認識。
參考資料：
1、普通高中課程標準實驗教科書（北京師范大學出版社）
2、高中數(shù)學教學參考
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