Giải toán 11 tập 2 trang 71 Bài 2 sách Cánh diều có đáp án chi tiết từng bài tập trong sách giáo khoa Toán lớp 11 Cánh diều. Mời các em học sinh cùng quý phụ huynh tham khảo.
a) Tính đạo hàm của hàm số $y = {x^2}$ tại điểm ${x_0}$ bất kì bằng định nghĩa
b) Dự đoán đạo hàm của hàm số $y = {x^n}$ tại điểm x bất kì
Lời giải:
a)
$\begin{array}{l}f'({x_0}) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) – f({x_0})}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{{x^2} – x_0^2}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{{e^{2.\ln x}} – {e^{2.\ln {x_0}}}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{{e^{2.\ln {x_0}}}.\left( {{e^{2\ln x – 2\ln {x_0}}} – 1} \right)}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{x_0^2\left( {{e^{2.\ln x – 2\ln {x_0}}} – 1} \right)}}{{x – {x_0}}}\\ = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{x_0^2\left( {2\ln x – 2\ln {x_0}} \right)}}{{x – {x_0}}} = 2x_0^2\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\ln \left( {\frac{x}{{{x_0}}}} \right)}}{{x – {x_0}}} = 2x_0^2\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\ln \left( {1 + \frac{x}{{{x_0}}} – 1} \right)}}{{x – {x_0}}} = 2x_0^2\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\frac{x}{{{x_0}}} – 1}}{{x – {x_0}}} = 2x_0^2\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\frac{{x – {x_0}}}{{{x_0}}}}}{{x – {x_0}}} = 2x_0^2\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{1}{{{x_0}}}\\ = 2x_0^2.\frac{1}{{{x_0}}} = 2x\\ \Rightarrow \left( {{x^2}} \right)’ = 2x\end{array}$b) Dự đoán đạo hàm của hàm số $y = {x^n}$ tại điểm x bất kì: $y’ = n.{x^{n – 1}}$
Cho hàm số $y = {x^{22}}$
a) Tính đạo hàm của hàm số trên tại điểm x bất kì
b) Tính đạo hàm của hàm số trên tại điểm ${x_0} = – 1$
Lời giải:
a) Ta có: $f’\left( x \right) = \left( {{x^{22}}} \right)’ = 22.{x^{21}}$
b) Đạo hàm của hàm số tại điểm ${x_0} = – 1$ là: $f’\left( { – 1} \right) = 22.{\left( { – 1} \right)^{21}} = – 22$
Tính đạo hàm của hàm số $y = \sqrt x $ tại điểm ${x_0} = 1$ bằng định nghĩa
Lời giải:
$\begin{array}{l}f'({x_0}) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) – f({x_0})}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{{x^{\frac{1}{2}}} – x_0^{\frac{1}{2}}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{{e^{\frac{1}{2}.\ln x}} – {e^{\frac{1}{2}.\ln {x_0}}}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{{e^{\frac{1}{2}.\ln {x_0}}}.\left( {{e^{\frac{1}{2}\ln x – \frac{1}{2}\ln {x_0}}} – 1} \right)}}{{x – {x_0}}}\\ = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{x_0^{\frac{1}{2}}\left( {{e^{\frac{1}{2}.\ln x – \frac{1}{2}\ln {x_0}}} – 1} \right)}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{x_0^{\frac{1}{2}}\left( {\frac{1}{2}\ln x – \frac{1}{2}\ln {x_0}} \right)}}{{x – {x_0}}} = \frac{1}{2}x_0^{\frac{1}{2}}\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\ln \left( {\frac{x}{{{x_0}}}} \right)}}{{x – {x_0}}} = 2x_0^2\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\ln \left( {1 + \frac{x}{{{x_0}}} – 1} \right)}}{{x – {x_0}}}\\ = 2x_0^2\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\frac{x}{{{x_0}}} – 1}}{{x – {x_0}}} = \frac{1}{2}x_0^{\frac{1}{2}}\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\frac{{x – {x_0}}}{{{x_0}}}}}{{x – {x_0}}} = \frac{1}{2}x_0^{\frac{1}{2}}\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{1}{{{x_0}}} = \frac{1}{2}x_0^{\frac{1}{2}}.\frac{1}{{{x_0}}}\\ \Rightarrow f’\left( 1 \right) = \frac{1}{2}{.1^{\frac{1}{2}}}.1 = \frac{1}{2}\end{array}$
Tính đạo hàm của hàm số $f\left( x \right) = \sqrt x $ tại điểm ${x_0} = 9$
Lời giải:
$\begin{array}{l}f’\left( x \right) = {\left( {\sqrt x } \right)’} = \frac{1}{{2\sqrt x }}\\ \Rightarrow f’\left( 9 \right) = \frac{1}{{2\sqrt 9 }} = \frac{1}{{2.3}} = \frac{1}{6}\end{array}$
Sử dụng kiết quả $\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \frac{{\sin x}}{x} = 1$, tính đạo hàm của hàm số $y = \sin x$ tại điểm x bất kì bằng định nghĩa
Lời giải:
$\begin{array}{l}f'({x_0}) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) – f({x_0})}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\sin x – \sin {x_0}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{2\,.\,\cos x\frac{{x + {x_0}}}{2}.\sin \frac{{x – {x_0}}}{2}}}{{x – {x_0}}}\\ = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{2.\frac{{x – {x_0}}}{2}.\cos \frac{{x + {x_0}}}{2}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \,\cos \frac{{x + {x_0}}}{2} = \cos \frac{{2{x_0}}}{2} = \cos {x_0}\end{array}$
Suy ra, $(\sin x)’ = \cos x$
Tính đạo hàm của hàm số f(x) = sinx tại điểm ${x_0} = \frac{\pi }{2}$
Lời giải:
$f’\left( x \right) = \cos x$
$f’\left( {\frac{\pi }{2}} \right) = \cos \frac{\pi }{2} = 0$
Bằng định nghĩa, tính đạo hàm của hàm số $y = \cos x$ tại điểm x bất kì
Lời giải:
$\begin{array}{l}f'({x_0}) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) – f({x_0})}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\cos x – \cos {x_0}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{ – 2\,.\,\sin \frac{{x + {x_0}}}{2}.\sin \frac{{x – {x_0}}}{2}}}{{x – {x_0}}}\\ = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{ – 2.\frac{{x – {x_0}}}{2}.\sin \frac{{x + {x_0}}}{2}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \,\left( { – \sin \frac{{x + {x_0}}}{2}} \right) = – \sin \frac{{2{x_0}}}{2} = – \sin {x_0}\\ \Rightarrow f'(x) = (\cos x)’ = – \sin x\end{array}$
Một vật dao động theo phương trình f(x) = cosx, trong đó x là thời gian tính theo giây. Tính vận tốc tức thời của vật tại thời điểm ${x_0} = 2\left( s \right)$
Lời giải:
Vận tốc tức thời của dao động: $f’\left( x \right) = – \sin x$
Vận tốc tức thời của vật tại thời điểm ${x_0} = 2\left( s \right)$:$f’\left( 2 \right) = – \sin \left( 2 \right) = 0,91\left( {m/s} \right)$
Bằng định nghĩa, tính đạo hàm của hàm sô $y = \tan x$ tại điểm x bất kì, $x \ne \frac{\pi }{2} + k\pi \,\,\,(k \in \mathbb{Z})$
Lời giải:
$\begin{array}{l}f'({x_0}) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) – f({x_0})}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\tan x – \tan {x_0}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\tan x – \tan {x_0}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\frac{{\sin x}}{{\cos x}} – \frac{{\sin {x_0}}}{{\cos {x_0}}}}}{{x – {x_0}}}\\ = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\frac{{\sin x\cos {x_0} – \sin {x_0}\cos x}}{{\cos x\cos {x_0}}}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{1}{{\cos x\cos {x_0}}} = \frac{1}{{{{\cos }^2}{x_0}}}\\ \Rightarrow f'(x) = (\tan x)’ = \frac{1}{{{{\cos }^2}x}} = 1 + {\tan ^2}x\end{array}$
Tính đạo hàm của hàm số $f\left( x \right) = \tan x$ tại điểm ${x_0} = – \frac{\pi }{6}$
Lời giải:
$f’\left( x \right) = \frac{1}{{{{\cos }^2}x}} \Rightarrow f’\left( { – \frac{\pi }{6}} \right) = \frac{1}{{{{\cos }^2}\left( { – \frac{\pi }{6}} \right)}} = \frac{4}{3}$
Bằng định nghĩa, tính đạo hàm của hàm số $y = \cot x$ tại điểm x bất kì, $x \ne k\pi (k \in \mathbb{Z})$
Lời giải:
$\begin{array}{l}f'({x_0}) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) – f({x_0})}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\cot x – \cot {x_0}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\cot x – \cot {x_0}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\frac{{\cos x}}{{\sin x}} – \frac{{\cos {x_0}}}{{\sin {x_0}}}}}{{x – {x_0}}}\\ = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\frac{{\cos x\sin {x_0} – \cos {x_0}\sin x}}{{\sin x\sin {x_0}}}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} – \frac{1}{{\sin x\sin {x_0}}} = – \frac{1}{{{{\sin }^2}{x_0}}}\\ \Rightarrow f'(x) = (\cot x)’ = – \frac{1}{{{{\sin }^2}x}} = \end{array}$
Tính đạo hàm của hàm số $f\left( x \right) = \cot x$ tại điểm ${x_0} = – \frac{\pi }{3}$
Lời giải:
$f’\left( x \right) = – \frac{1}{{{{\sin }^2}x}} \Rightarrow f’\left( { – \frac{\pi }{3}} \right) = – \frac{1}{{{{\sin }^2}\left( { – \frac{\pi }{3}} \right)}} = – \frac{4}{3}$
Sử dụng kết quả $\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \frac{{{e^x} – 1}}{x} = 1$, tính đạo hàm của hàm số $y = {e^x}$ tại điểm x bất kì bằng định nghĩa
Lời giải:
$\begin{array}{l}f'(x) = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \frac{{f(x + {x_0}) – f(x)}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \frac{{{e^{x + {x_0}}} – {e^x}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \frac{{{e^{x + {x_0}}} – {e^x}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \frac{{{e^x}({e^{{x_0}}} – 1)}}{x} = {e^x}.\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \frac{{{e^{{x_0}}} – 1}}{x} = {e^x}.1 = {e^x}\\ \Rightarrow f'(x) = {e^x}\end{array}$
Tính đạo hàm của hàm số $f\left( x \right) = {10^x}$ tại điểm ${x_0} = – 1$
Lời giải:
$f’\left( x \right) = {10^x}.\ln 10 \Rightarrow f’\left( { – 1} \right) = {10^{ – 1}}.\ln 10 = \frac{{\ln 10}}{{10}}$
Sử dụng kết quả $\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \frac{{\ln (1 + x)}}{x} = 1$, tính đạo hàm của hàm số $y = \ln x$ tại điểm x dương bất kì bằng định nghĩa
Lời giải:
$\begin{array}{l}f’\left( {{x_0}} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) – f\left( {{x_0}} \right)}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\ln x – \ln {x_0}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\ln \frac{x}{{{x_0}}}}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\frac{{\ln \frac{x}{{{x_0}}}}}{{\ln e}}}}{{x – {x_0}}} = \frac{1}{{\ln e}}.\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\ln \frac{x}{{{x_0}}}}}{{x – {x_0}}}\\ = \frac{1}{{\ln e}}\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\ln \left( {1 + \frac{x}{{{x_0}}} – 1} \right)}}{{x – {x_0}}} = \frac{1}{{\ln e}}\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{\frac{x}{{{x_0}}} – 1}}{{x – {x_0}}} = \frac{1}{{\ln e}}.\mathop {\lim }\limits_{u \to 0} \frac{{\frac{{x – {x_0}}}{{{x_0}}}}}{{x – {x_0}}} = \frac{1}{{{x_0}\ln e}}\\ \Rightarrow \left( {\ln x} \right)’ = \frac{1}{{x\ln e}} = \frac{1}{x}\end{array}$
Tính đạo hàm của hàm số $f\left( x \right)= \log x$ tại điểm ${x_0} = \frac{1}{2}$
Lời giải:
$f’\left( x \right) = \frac{1}{{x.\ln 10}} \Rightarrow f’\left( {\frac{1}{2}} \right) = \frac{1}{{\frac{1}{2}.\ln 10}} = \frac{2}{{\ln 10}}$
Cho hai hàm số $f(x);\,g(x)$ xác định trên khoảng (a; b), cùng có đạo hàm tại điểm ${x_0} \in (a;b)$
a) Xét hàm số $h(x) = f(x) + g(x);\,\,x \in (a;b)$. So sánh
$\mathop {\lim }\limits_{\Delta x \to 0} \frac{{h({x_0} + \Delta x) – h({x_0})}}{{\Delta x}}$ và $\mathop {\lim }\limits_{\Delta x \to 0} \frac{{g({x_0} + \Delta x) – f({x_0})}}{{\Delta x}} + \mathop {\lim }\limits_{\Delta x \to 0} \frac{{f({x_0} + \Delta x) – g({x_0})}}{{\Delta x}}$
b) Nêu nhận xét về $h'({x_0})$ và $f'({x_0}) + g'({x_0})$
Lời giải:
a) Ta có: $\Delta x = x – {x_0},\Delta y = f\left( {{x_0} + \Delta x} \right) – f\left( {{x_0}} \right)$
$\begin{array}{l}\mathop {\lim }\limits_{\Delta x \to 0} \frac{{h({x_0} + \Delta x) – h({x_0})}}{{\Delta x}} = \mathop {\lim }\limits_{\Delta x \to 0} \frac{{h\left( x \right) – h\left( {{x_0}} \right)}}{{x – {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{\Delta x \to 0} \frac{{f(x) + g(x) – f({x_0}) – g\left( {{x_0}} \right)}}{{x – {x_0}}}\\ = \mathop {\lim }\limits_{\Delta x \to 0} \frac{{g(x) – f\left( {{x_0}} \right)}}{{x – {x_0}}} + \mathop {\lim }\limits_{\Delta x \to 0} \frac{{f(x) – g\left( {{x_0}} \right)}}{{x – {x_0}}}\\ = \mathop {\lim }\limits_{\Delta x \to 0} \frac{{g\left( {{x_0} + \Delta x} \right) – f\left( {{x_0}} \right)}}{{\Delta x}} + \mathop {\lim }\limits_{\Delta x \to 0} \frac{{f\left( {{x_0} + \Delta x} \right) – g\left( {{x_0}} \right)}}{{\Delta x}}\end{array}$
b) $h'({x_0})$ = $f'({x_0}) + g'({x_0})$
Tính đạo hàm của hàm số $f\left( x \right)=x\sqrt{x}$ tại điểm x dương bất kì.
Lời giải:
$f’\left( x \right)=x’\sqrt{x}+x\left( \sqrt{x} \right)’=\sqrt{x}+\frac{x}{2\sqrt{x}}=\sqrt{x}+\frac{1}{2}\sqrt{x}=\frac{3}{2}\sqrt{x}$.
Cho hàm số $y = f(u) = \sin u;\,\,u = g(x) = {x^2}$
a) Bằng cách thay u bởi ${x^2}$ trong biểu thức $\sin u$, hãy biểu thị giá trị của y theo biến số x.
b) Xác định hàm số $y = f(g(x))$
Lời giải:
a) $f\left( u \right) = \sin {x^2}$
b) Hàm số: $y = f\left( {{x^2}} \right) = \sin {x^2}$
Tính đạo hàm của hàm số $f\left( x \right)=\tan x+\cot x$ tại điểm ${{x}_{0}}=\frac{\pi }{3}$.
Lời giải:
Ta có: $f’\left( x \right)=\tan ‘x+\cot ‘x=\frac{1}{{{\cos }^{2}}x}-\frac{1}{{{\sin }^{2}}x}$
Tại ${{x}_{0}}=\frac{\pi }{3}$, $f’\left( \frac{\pi }{3} \right)=\frac{1}{{{\cos }^{2}}\frac{\pi }{3}}-\frac{1}{{{\sin }^{2}}\frac{\pi }{3}}=4-\frac{4}{3}=\frac{8}{3}$.
Hàm số $y={{\log }_{2}}\left( 3x+1 \right)$ là hàm hợp của hai hàm số nào?
Lời giải:
Đặt u = 3x + 1, ta có: $y={{\log }_{3}}u$.
Vậy $y={{\log }_{2}}\left( 3x+1 \right)$ là hàm hợp của hai hàm số $y={{\log }_{3}}u$, u = 3x + 1.
Tính đạo hàm của mỗi hàm số sau:
a) $y={{e}^{3x+1}}$
b) $y={{\log }_{3}}\left( 2x-3 \right)$
Lời giải:
a) Đặt u = 3x + 1, y = log3u. Khi đó: y’u = eu; u’x= 3.
Theo công thức đạo hàm của hàm hợp, ta có:
y’x = y’u.u’x = eu.3 = 3.e3x + 1.
b) Đặt u = 2x – 3, y = eu. Khi đó: y’u = $\frac{1}{u\ln 3}$; u’x= 2.
Theo công thức đạo hàm của hàm hợp, ta có:
y’x = y’u.u’x = $\frac{1}{u\ln 3}$.2 = $\frac{2}{\left( 2x-3 \right)\ln 3}$.
Cho u = u(x), v = v(x), w=w(x) là các hàm số có đạo hàm tại điểm x thuộc khoảng xác định. Phát biểu nào sau đây là đúng?
a) (u + v + w)′ = u′ + v + w′;
b) (u + v − w)′ = u′ + v′ − w′;
c) (uv)′ = u′v′;
d) ($\frac{u}{v}$)′ = $\frac{u′}{v′}$ với v = v(x) ≠ 0,v′ = v′(x) ≠ 0
Bài làm
Phát biểu a, b là phát biểu đúng
Cho u = u(x), v = v(x), w = w(x) là các hàm số có đạo hàm tại điểm x thuộc khoảng xác định. Chứng minh rằng (u.v.w)′ = u′.v.w + u.v′.w + u.v.w′
Bài làm
Có (u.v)′ = u′v + uv′
=> (u.v.w)′ = u′.v.w + u.v′.w + u.v.w′
Tính đạo hàm của mỗi hàm số sau
a) $y=4x^{3}-3x^{2}+2x+10$
b) $y=\frac{x+1}{x-1}$
c) $y=-2x\sqrt{x}$
d) y = 3sinx + 4cosx – tanx
e) $y=4^{x}+2e^{x}$
g) y = xlnx
Bài làm
a) $y=4x^{3}-3x^{2}+2x+10$
$y’=12x^{2}-6x+2$
b) $y=\frac{x+1}{x-1}$
$y’=(x+1)\cdot \frac{1}{x-1}$
$y’=\frac{1}{x-1}+\frac{-x-1}{(x-1)^{2}}=\frac{-2}{(x-1)^{2}}$
c) $y=-2x\sqrt{x}$
$y’=-2\sqrt{x}+(-2x)\frac{1}{2\sqrt{x}}$
$y’=-2\sqrt{x}-\frac{2x}{2\sqrt{x}}=-2\sqrt{x}-\sqrt{x}=-3\sqrt{x}$
d) $y=3sinx+4cosx-tanx$
$y’=3cosx-4sinx-\frac{1}{cos^{2}x}$
e) $y=4^{x}+2e^{x}$
$y’=4^{x}ln4+2e^{x}$
g) y = xlnx
y’ = lnx + 1
Cho hàm số f(x) = 23x+2
a) Hàm số f(x) là hàm hợp của các hàm số nào
b) Tìm đạo hàm f(x)
Bài làm
a) Hàm số f(x) là hàm hợp của hai hàm số y = 2u, u = 3x + 2
b) f′(x) = 3.23x+2.ln2
Tìm đạo hàm của mỗi hàm số sau:
a) sin3x + sin2x
b) log2(2x + 1) + 3−2x+1
Bài làm
a) $sin3x+sin^{2}x$
$y’= 3cos3x+sin2x$
b) $log_{2}(2x+1)+3^{-2x+1}$
$y’=\frac{2}{(2x+1)ln2}+(-2).3^{-2x+1}.ln3$