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第二章 一元函数的导数与微分概念及其计算

选择题

  1. 若极限

则函数

A. 不一定可导;    B. 不一定可导,但
C. 不一定可导,但 ;    D. 可导,且
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答案: (A)

解析:,则当 时,,原极限可写为

由于

故已知条件只说明

它仅限制了 点两侧函数值之差,并不能分别保证左、右导数存在,更不能保证二者相等。

例如,任取常数 ,在 的邻域内定义

且由 可知两者不相等,所以 处不一定可导。

因此(A)正确;(B)、(C)把所给极限误认为某一侧导数;(D)则错误地断定了可导性。


  1. 设有多项式

又设 是它的最大实根,则 满足

A. ;    B. ;    C. ;    D.
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答案: (D)

解析: 因为 是首项系数为正的四次多项式,所以

又因为 是最大实根,所以在区间 内没有其他实根。由多项式的连续性可知, 在该区间内符号保持不变;结合 ,得到

,则由导数定义,在充分小的 下应有

这与 右侧 矛盾。因此

是奇重根时,可以有 ;当 是重数不小于 的偶重根时,可以有 。故不能断定严格大于零。

所以(D)正确,(A)条件过强,(B)、(C)与右侧符号特征不符。


  1. ,则使 存在的最高阶数
A. 0;    B. 1;    C. 2;    D. 3。
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答案: (C)

解析: 将函数写成分段形式:

显然 。由导数定义,

于是

故二阶导数存在。

进一步,对

因此

左右极限不相等,所以 不存在。

故在 处存在的最高阶导数为二阶,即 ,选择(C)。


处可导,则 满足

A. ;    B. ;    C. 为任意常数,;    D. 为任意常数,
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答案: (A)

解析: 函数在 处可导,首先必须在该点连续。

时,

所以

故连续性要求

时,右导数为

左侧函数为 ,所以

要使 存在,必须有

因此 ,选择(A)。选项(C)只保证了连续性,没有保证左右导数相等;(B)、(D)中的 使函数在原点不连续。


  1. ,则存在 ,有
A.
B.
C. ,且
D. ,且
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答案: (C)

解析:

根据极限的保号性,存在 ,使得当

时,有

时,,故

时,。为了使上述商为正,必须有

因此(C)正确。(A)、(B)把 错误地视为局部极值点;(D)与导数为正所表示的局部变化方向相反。


A. 处不连续;
B. 存在;
C. 不存在,曲线 在点 处不存在切线;
D. 不存在,曲线 在点 处有切线。
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答案: (D)

解析: 该函数可写为

时,

所以函数在 处连续,选项(A)错误。

考察导数:

时,

时,

因此通常意义下的有限导数 不存在,选项(B)错误。

但是,从左右两侧趋近原点时,割线与 轴的夹角都趋于直角,割线的极限位置均为竖直直线

所以曲线在 处存在竖直切线,尽管该点导数不存在。

故(D)正确,(C)错误。

填空题

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答案:

解析:

时,

而对

因此按乘积求导公式,在 处只有对第一个因子求导的项不为零:


  1. 若函数 处的导数存在,则极限
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答案:

解析: 处可导,得

分别取

代入原式,常数项相消,得到


  1. ,则
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答案:

解析:

可知

时,令 ,则 ,且

所以


  1. 为常数,则
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答案:

解析:

,原极限化为

该极限正是函数 处的导数,故


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答案:

解析:

则由复合函数求导法则,

计算得

以及

所以


  1. ,则
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答案:

解析: 都看成参数 的函数,则


  1. 有任意阶导数且 ,则
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答案:

解析: 由已知条件,

公式对 成立。

假设对某个 ,有

两边求导:

这正是把 换为 后的公式。由数学归纳法,


  1. ,则
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答案:

解析: 函数

是偶函数。偶函数在原点存在的所有奇阶导数均为零,因此

也可由麦克劳林展开验证:

其中不含 项,故五阶导数在原点为零。


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答案:

处连续延拓后的值为

解析: 参数方程的一阶导数为

再对 求导:

时,

所以该式的极限为


  1. 曲线 上点 处的切线方程是
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答案:

解析: 对隐函数方程

两边关于 求导,得

因此

在点 处,切线斜率为

故切线方程为

整理得


  1. 曲线 上与直线 垂直的切线方程为
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答案:

解析: 直线

的斜率为 ,因此与它垂直的直线斜率为

曲线 在横坐标为 的点处切线斜率为

故所求切线方程为


  1. 曲线

上对应点 处的切线方程为

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答案:

解析: 时,曲线上的对应点为

参数方程所表示曲线的切线斜率为

因此在 处,

故切线方程为

整理得


  1. 在点

处的切线方程分别为

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答案:

解析: 由极坐标与直角坐标的关系,

于是

时,点的直角坐标为 ,且

因此切线为竖直直线

时,点的直角坐标为 ,并且

故切线方程为

时,曲线到达极点 。此时直接代入会出现 型,考察斜率极限:

,当 时,

从而

故极点处的切线为


  1. 题目如下:

在点 处的法线方程为

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答案:

等价地,

解析: 对曲线方程

两边关于 求导,得

因此切线斜率为

在点 处,

所以法线斜率为

由点斜式,法线方程为


  1. 设函数

的导函数在 处连续,则整数 的取值为

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答案:

解析: 先考察 是否存在。由导数定义,

时,由有界量与无穷小的乘积仍为无穷小,得

要使导函数在 处连续,必须有

第一项在 时趋于零;第二项趋于零的充要条件为

因为 为整数,故

时,第二项为

极限不存在;当 时更不可能连续。


  1. ,其中 可微,则
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答案:

解析: 函数

是两个复合函数的乘积。由乘积求导法则与链式法则,

因此

计算题

  1. 计算下列各题:

(Ⅰ)设

; (Ⅱ)设

; (Ⅲ)设

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答案: (Ⅰ)

(Ⅱ)

等价地,

(Ⅲ)

解析: (Ⅰ)

第一项是复合函数。由链式法则,

对第二项,令

因此

两部分相加即得所求导数。

(Ⅱ)

将原式写成幂函数形式:

处采用对数求导法,得

两边求导:

所以

通分后,

(Ⅲ)

由链式法则,

注意到


  1. 计算下列各题:

(Ⅰ)设

其中 三阶可导,且 ,求

(Ⅱ)设

的值。

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答案: (Ⅰ)

(Ⅱ)

解析: (Ⅰ)

由参数方程求导公式,

先分别求导:

由于 ,故

进一步,

再求一次导数:

(Ⅱ)

求导,利用变上限积分求导公式:

所以在 时,

时,

因此


  1. 计算下列各题:

(Ⅰ)由方程 确定 ,求 ; (Ⅱ)方程 确定 ,求 ; (Ⅲ)设

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答案: (Ⅰ)

(Ⅱ)

(Ⅲ)

解析: (Ⅰ)

的条件下,对方程

两边取自然对数,得

看作 的函数,对 求导:

整理得

因此,当分母不为零时,

(Ⅱ)

对原方程取自然对数:

两边关于 求导:

于是

由原方程 ,故

对关系式

再次求导,得

整理为

代入

可得

因此

(Ⅲ)

由牛顿—莱布尼茨公式,

因此原方程化为

两边关于 求导:

于是

又由于

所以

再次求导:


  1. 设函数 有反函数 ,且

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答案:

解析: 由于 的反函数,且 ,故

反函数的一阶导数公式为

再对 求导,得

,利用 ,可得


  1. 内二次可导,令

求常数 的值,使函数 内二次可导。

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答案:

解析: 只需考察连接点

首先,为使 处连续,应有

右侧极限为 ,故

时,

因此右导数为

为使一阶导数存在且连续,应有

进一步,当 时,

为使二阶导数在 处存在,并使 处可导,应满足

因此上述三个条件同时满足时, 在全体实数范围内二次可导。


  1. 看作自变量, 为因变量,变换方程
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答案: 看成 的函数后,原方程化为

解析:

由反函数求导关系,

又因为

所以

其中

继续求导:

其中

因此

代入原方程,得

恢复 ,得到


  1. 连续且

,并讨论 的连续性。

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答案:

并且 上连续。

解析:

以及 处连续,知

时,作变量代换 ,有

因此

下面求 处的导数。由已知条件可写成

于是

,所以

最后讨论连续性。当 时,由 连续可知 连续。且当 时,

从而

因此 处也连续,故它在整个实数轴上连续。


  1. 讨论函数

处的连续性与可导性。

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答案: 函数 处连续且可导,并且

解析: 先考察连续性。

时,

时,由积分中值定理,存在 ,使得

时,,故

由于 ,故 处连续。

再考察可导性。

左导数为

利用展开式

所以

对于右导数,利用恒等式

可得

于是

左右导数相等,因此 存在,且