2.2.2 利用求导法则解题(例2.8—2.15)

更新于 2026年10月12日 版权声明
2.2.2 利用求导法则解题(例2.8—2.15)

例2.8(江苏省2008年竞赛题) 已知f(x)=x(x-1)(x-2)…(x-100),则f′(50)=________.

解析 因为

f′(x)=(x-1)(x-2)…(x-100)+x(x-2)…(x-100)+…

+x(x-1)…(x-48)(x-50)…(x-100)

+x(x-1)…(x-49)(x-51)…(x-100)

+x(x-1)…(x-50)(x-52)…(x-100)+…

+x(x-1)…(x-99)

所以

f′(50)=50·49·…·1·(-1)·(-2)·…·(-50)

=(-1)50(50!)2=(50!)2

例2.9(江苏省1996年竞赛题) 若f(x)=x(2x-1)(3x-2)…(100x-99),则f′(0)=________.

解析 记u(x)=x,v(x)=(2x-1)(3x-2)…(100x-99),则f(x)=u(x)v(x).因u′(0)=1,u(0)=0,v(0)=-99!,所以

f′(0)=u′(0)v(0)+u(0)v′(0)=-99!

例2.10(北京市1993年竞赛题) 设函数f(u)在-∞<u<+∞内可导,且f(0)=0,又

图示

求出f(u)(-∞<u<+∞)的表达式.

解析 令lnx=u,则

图示

积分得

图示

由于f(0)=0,所以c1=0,c2=-2,于是

图示

例2.11(江苏省1996年竞赛题) 设当x=0时图示f′(0)≠0,则f(0)=________.

解析 应用复合函数求导法则,有

图示

令x=0,得f′(0)=2f(0)f′(0).因f′(0)≠0,所以f(0)=图示

例2.12(浙江省2003年竞赛题) 求图示

解析 应用二项式定理,有

图示

两边求导得

图示

两边乘以x后再求导得

图示(https://www.daowen.com)

令x=1得

图示

化简得图示于是

图示

例2.13(莫斯科建筑工程学院1997年竞赛题) 设f(x)在(-∞,+∞)上可导.若f(x)为奇函数,求证f′(x)为偶函数;若f(x)为偶函数,求证f′(x)为奇函数.此命题的逆命题是否正确?

解析 因

f(-x)=-f(x)⇒-f′(-x)=-f′(x)⇒f′(-x)=f′(x)

f(-x)=f(x)⇒-f′(-x)=f′(x)⇒f′(-x)=-f′(x)

所以奇函数的导函数为偶函数,偶函数的导函数为奇函数.

但偶函数的原函数不一定为奇函数.例如(1+sinx)′=cosx,这里偶函数cosx的原函数1+sinx并非奇函数.奇函数f(x)的原函数可写为

图示

由于

图示

故奇函数的原函数一定为偶函数.

例2.14(江苏省1998年竞赛题) 函数f(x)=(x2+3x+2)|x3-x|的不可导点的个数为___________.

解析 令u(x)=x2+3x+2,v(x)=|x3-x|,则u(x)处处可导,而v(x)在x=-1,0,1处不可导,在其他点处处可导.u(-1)=0,u(0)=2,u(1)=6.图示(-1)=-2,图示(-1)=2;图示(0)=-1图示(0)=1;图示(1)=-2,图示(1)=2.因f(x)=u(x)v(x),又因为图示(x)=u′(x),则

图示(x)=u′(x)v(x)+u(x)图示(x),图示x)=u′(x)v(x)+u(x)图示(x)

令x=-1,0,1分别代入上式得

图示

所以f(x)在x=-1处可导,f′(-1)=0.f(x)在x=0和x=1处左、右导数不相等,所以f(x)在x=0与x=1处不可导,其他点处处可导.于是f(x)有2个不可导点.

例2.15(南京大学1996年竞赛题) 证明:两条心脏线ρ=a(1+cosθ)与ρ=a(1-cosθ)在交点处的切线互相垂直.

解析 曲线ρ=a(1+cosθ)化为参数方程为

x=a(1+cosθ)cosθ,y=a(1+cosθ)sinθ

其斜率为

图示

曲线ρ=a(1-cosθ)化为参数方程为

x=a(1-cosθ)cosθ,y=a(1-cosθ)sinθ

其斜率为

图示

再求两曲线的交点.由图示解得cosθ=0,于是交点的极坐标为图示

在图示,因为k1k2=-1,所以两曲线在交点图示处的切线互相垂直.

在图示,因为k1k2=-1,所以两曲线在交点图示处的切线互相垂直.

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