Lý thuyết Đạo hàm - SGK Toán 11 Cùng khám phá

A. Lý thuyết 1. Đạo hàm của hàm số tại một điểm

A. Lý thuyết

1. Đạo hàm của hàm số tại một điểm

Cho hàm số y = f(x) xác định trên khoảng (a;b) và \({x_0} \in (a;b)\).

Giới hạn hữu hạn (nếu có) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) - f({x_0})}}{{x - {x_0}}}\) được gọi là đạo hàm của hàm số y = f(x) tại điểm \({x_0}\), kí hiệu \(f'({x_0})\) hoặc \(y'({x_0})\), nghĩa là

\(f'({x_0}) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) - f({x_0})}}{{x - {x_0}}}\).

Nhận xét:

- Nếu một chất điểm chuyển động thẳng với phương trình s = s(t) thì vận tốc tức thời của nó tại thời điểm \({t_0}\) bằng đạo hàm của hàm số s = s(t) tại \({t_0}\), tức là:

\(v({t_0}) = s'({t_0})\).

- Nếu nhiệt độ của một vật thay đổi theo thời gian bởi hàm số y = f(x) thì tốc độ thay đổi nhiệt độ của vật đó tại thời điểm \({t_0}\) bằng đạo hàm của hàm số y = f(x) tại \({t_0}\).

2. Ý nghĩa hình học của đạo hàm và bài toán tiếp tuyến

a) Tiếp tuyến của đường cong

Trên mặt phẳng tọa độ Oxy, cho đường cong (C). Vị trí giới hạn (nếu có) của cát tuyến PQ khi điểm Q dần tiến về điểm P được gọi là tiếp tuyến với (C) tại P. Điểm P còn được gọi là tiếp điểm.

b) Ý nghĩa hình học của đạo hàm

Đạo hàm của hàm số y = f(x) tại điểm \({x_0}\) bằng hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị hàm số đó tại điểm \(M({x_0};f({x_0}))\).

c) Phương trình tiếp tuyến của đường cong

Cho hàm số y = f(x) có đồ thị (C). Nếu hàm số có đạo hàm tại điểm \({x_0}\) thì tiếp tuyến của (C) tại điểm \(M({x_0};f({x_0}))\) có phương trình là

\(y = f'({x_0})(x - {x_0}) + f({x_0})\).

3. Đạo hàm của hàm số trên một khoảng

Hàm số f(x) được gọi là có đạo hàm trên khoảng (a;b) nếu nó có đạo hàm tại mọi điểm trên (a;b), kí hiệu y’ = f’(x).

B. Bài tập

Bài 1: Tính đọa hàm của hàm số \(f(x) = {x^3}\) tại điểm \({x_0} = 1\).

Giải:

Ta có \(f'(1) = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{f(x) - f(1)}}{{x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{{x^3} - {1^3}}}{{x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{(x - 1)({x^2} + x + 1)}}{{x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} ({x^2} + x + 1) = 3\).

Bài 2: Tìm hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị hàm số \(f(x) = 2{x^2}\) tại điểm có hoành độ \({x_0} = 1\). Viết phương trình tiếp tuyến đó.

Giải:

Ta có \(f'(1) = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{f(x) - f(1)}}{{x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{2{x^2} - 2}}{{x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{2(x + 1)(x - 1)}}{{x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} 2(x + 1) = 4\).

Suy ra f’(1) = 4. Do đó hệ số góc của tiếp tuyến bằng 4.

Tiếp tuyến với đồ thị hàm số \(f(x) = 2{x^2}\) tại điểm có hoành độ \({x_0} = 1\) là:

\(f(x) = f'(1)(x - 1) + f(1)\) hay \(y = 4(x - 1) + 2\) hay \(y = 4x - 2\).

Bài 4: Tìm đạo hàm của hàm số \(y = {x^2} + x\) trên \(\mathbb{R}\).

Giải:

Với mọi \({x_0} \in \mathbb{R}\), ta có:

\(f'({x_0}) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) - f({x_0})}}{{x - {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{{x^2} + x - {x_0}^2 + {x_0}}}{{x - {x_0}}}\)

\( = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{(x - {x_0})(x + {x_0}) + (x - {x_0})}}{{x - {x_0}}}\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{x + {x_0} + 1}}{{x - {x_0}}} = 2{x_0} + 1\).

Bình luận

Chia sẻ

Bình chọn:

4.9 trên 7 phiếu

Bài tiếp theo

Giải mục 1 trang 33, 34, 35 SGK Toán 11 tập 2 - Cùng khám phá
Một vật bắt đầu chuyển động theo đường thẳng và quãng đường đi được sau t giây được tính bởi (s(t) = 2{t^2}), s(t) tính bằng mét.
Giải mục 2 trang 35, 36 SGK Toán 11 tập 2 - Cùng khám phá
Cho hàm số \(f(x) = \frac{{{x^2}}}{4}\) có đồ thị là đường parabol (P) như Hình 7.4 . Gọi M là điểm thuộc (P) có hoành độ \({x_0} = 2\).
Giải mục 3 trang 36, 37 SGK Toán 11 tập 2 - Cùng khám phá
Cho hàm số \(f(x) = {x^2}\). Tính đạo hàm của hàm số f(x) tại điểm \({x_0}\) bất kì.
Bài 7.1 trang 37 SGK Toán 11 tập 2 - Cùng khám phá
Tính đạo hàm của hàm số của hàm số f(x) tại điểm \({x_0}\) với:
Bài 7.3 trang 37 SGK Toán 11 tập 2 - Cùng khám phá
Cho hàm số \(f(x) = {(x - 1)^3}\) có đồ thị ( C ). Viết phương trình tiếp tuyến của ( C ) tại giao điểm của ( C ) với trục tung.
Bài 7.4 trang 37 SGK Toán 11 tập 2 - Cùng khám phá
Một bình nuôi cấy vi sinh vật được truyền nhiệt đến một nhiệt độ thích hợp. Biết rằng nhiệt độ của bình tại thời điểm t phút được tính bằng hàm số \(f(t) = {t^3}\).
Bài 7.5 trang 37 SGK Toán 11 tập 2 - Cùng khám phá
Tính đạo hàm của hàm số \(y = 3{x^2}\) trên R.
Bài 7.2 trang 37 SGK Toán 11 tập 2 - Cùng khám phá
Cho hàm số (f(x) = frac{{ - 1}}{x}) có đồ thị (C)