Наверх
Шпаргалка по математике для 11 класса таблица производных, формулы и теория по производным может пригодиться при решении задания №7 ЕГЭ по математике.
Ссылка для скачивания шпаргалки №1 по производным: скачать в PDF
Ссылка для скачивания шпаргалки №2 по производным: скачать в PDF
В данной шпаргалке вы найдёте: формулы и правила дифференцирования, применение производной к исследованию функции, анализ графиков, геометрический и физический смысл производной, задачи на нахождения тангенса, задачи на нахождение коэффициента К, задачи на нахождение значения производной, условие касания функции и прямой.
Смотреть онлайн:
Кому нужно углубиться в данную тему, смотрите бесплатный видеоурок:
Смотреть видеоурок 2019-2020 производная, таблица производных
ПОДЕЛИТЬСЯ МАТЕРИАЛОМ
Таблица производных и правила дифференцирования
О том, что такое производная, мы рассказали в статье «Геометрический смысл производной». Если функция задана графиком, её производная в каждой точке равна тангенсу угла наклона касательной к графику функции. А если функция задана формулой — вам помогут таблица производных и правила дифференцирования, то есть правила нахождения производной.
Для решения задач на исследование функции в вариантах ЕГЭ необходима таблица производных и правила дифференцирования, а также знания о том, как связана производная с поведением функции.
Смотри также, как решаются задачи ЕГЭ на применение производной: задача 7 и задача 11.
Прокомментируем несколько строк из таблицы производных.
1. Производная постоянной величины, то есть константы, равна ей самой. Так и должно быть. Ведь константа не меняется. Это постоянная величина, она всегда принимает одинаковые значения.
А производная функции, как мы знаем, – это скорость изменения функции. Подробнее об этом здесь:
Производная функции.
И поэтому производная константы равна нулю.
2. Производная функции у=х равна 1. Вспомним, что производная функции в точке – это тангенс угла наклона касательной, проведенной к графику функции в этой точке. График функции у=х образует угол 45 градусов с положительным направлением оси Х. А тангенс 45 градусов равен 1.
3. Производная функции равна самой этой функции. И действительно, чем больше значение х, тем больше значение функции
… и тем круче вверх идет график по отношению к оси Х. Вот такая это функция, экспонента. Чем дальше, тем быстрее она растет.
4. Производная синуса и косинуса – тоже тригонометрические функции. Например, производная синуса – это косинус. Как это отражается в физике? Если координата тела меняется по закону синуса, то производная координаты, скорость, будет меняться по закону косинуса. Это описание гармонических колебаний: и координата, и скорость, и ускорение тела меняются по законам синуса и косинуса.
5. Производная логарифма в точке обратно пропорциональна
. Чем дальше, тем медленнее растет логарифмическая функция.
Вспомним, как связаны производная и поведение функции.
Если производная положительна, то функция
возрастает.
Если производная отрицательная, то функция убывает.
В точке максимума производная равна нулю и меняет знак с «плюса» на «минус».
В точке минимума производная тоже равна нулю и меняет знак с «минуса» на «плюс».
Запишем эти выводы в виде таблицы:
возрастает | точка максимума | убывает | точка минимума | возрастает | |
+ | 0 | — | 0 | + |
Разберем задачи ЕГЭ по теме «Таблица производных, нахождение наибольших и наименьших значений функции, нахождение точек максимума и минимума». Во всех этих примерах мы пользуемся формулами из таблицы производных.
Задача 1. Найдите точки максимумам функции
Решение:
Область определения функции:
Найдем производную функции, пользуясь формулой производной частного из таблицы.
если
Точки х = 5 и х = -5, а также точка ноль, разбивают числовую прямую на интервалы, на каждом из которых производная сохраняет свой знак. Это метод интервалов.
Найдем знаки производной на каждом интервале.
В точке максимума производная равна нулю и меняет знак с «плюса» на «минус». Это точка 5 на рисунке.
Ответ: 5.
Задача 2. Найдите точки минимума функции
Решение:
Применим формулу производной произведения.
Приравняем производную к нулю:
, если
Если то
функция убывает.
Если то
функция возрастает, значит,
– точка минимума функции
В этой точке производная равна нулю и меняет знак с «минуса» на «плюс».
Ответ: 0,625.
Задача 3. Найдите значение функции в точке максимума.
Решение:
Найдем производную функции:
Мы применили формулы производной степени.
Решим уравнение:
Получили критические точки, в которых производная равна нулю. Отметим их на оси Х и найдём знаки производной.
– точка максимума.
Найдём значение функции в этой точке:
Ответ: 16.
Рассмотрим задачи ЕГЭ на нахождение наибольших и наименьших значений функций.
Мы помним, что наибольшее значение функции на отрезке может достигаться либо в точке максимума, либо на конце отрезка. Эти случаи показаны на рисунке:
Это значит, что у нас есть алгоритм для нахождения наибольших и наименьших значений функции на интервале.
Пусть функция f(x) определена на некотором интервале. Чтобы найти ее наибольшее или наименьшее значение, действуем следующим образом:
- Находим производную функции.
- Приравниваем производную к нулю, находим точки, в которых она равна нулю.
- Если производная меняет знак с «плюса» на «минус» в точке
, то
– точка максимума функции.
- Если производная меняет знак с «минуса» на «плюс» в точке
, то
– точка минимума функции.
- Чтобы найти наибольшее значение функции на отрезке, сравниваем значения в точке максимума и концах отрезка.
Чтобы найти наименьшее значение функции на отрезке, сравниваем значения в точке минимума и концах отрезка.
Задача 4. Найдите наибольшее значение функции на отрезке
Решение:
Найдем производную:
Приравняем производную к нулю:
Если то
Так как
Точка – точка максимума функции
В этой точке функция принимает наибольшее значение на указанном отрезке.
Ответ: 4.
Задача 5. Найдите наименьшее значение функции на отрезке
Решение:
Найдем производную функции:
при
Найдем знаки производной слева и справа от точки
Если то
Если то
Значит, – точка минимума. Наименьшее значение функции на отрезке достигается при
Это значение равно
Ответ: -1.
Задача 6. Найдите наибольшее значение функции на отрезке
Решение:
Область определения функции:
Найдем производную функции и приравняем ее к нулю:
если
или
Второй корень не принадлежит отрезку
Найдем знаки производной на отрезке:
В точке производная равна нулю и меняет знак с «плюса» на «минус». Значит, это точка максимума, и наибольшее значение функции на отрезке
достигается при
Найдем значение функции при
Ответ: -5.
В следующих задачах наименьшее значение функции достигается на конце отрезка.
Задача 7. Найдите наименьшее значение функции на отрезке
Решение:
Найдем производную функции и приравняем ее к нулю.
У этого уравнения нет решений, так как
Это значит, что при любых
то есть
а это означает, что
– убывает, наименьшее значение функции достигается в правом конце отрезка
Ответ: -3.
Задача 8. Найдите наибольшее значение функции на отрезке
Решение:
Найдем производную функции:
Производная функции не равна нулю ни при каком
.
Мы знаем, что Тогда
Прибавим 7 ко всем частям неравенства:
для всех
Значит, производная положительна при любом значении переменной, функция монотонно возрастает. Наибольшее значение функции будет достигаться в правом конце отрезка, то есть при
Ответ: 8.
Задача 9. Найдите наименьшее значение функции на отрезке
Решение:
Найдем производную функции и приравняем ее к нулю:
тогда
На указанном отрезке это уравнение имеет единственное решение
Слева от этой точки Если производная отрицательна.
Справа от этой точки производная положительна.
Значит, – точка минимума функции, и наименьшее значение функции на отрезке достигается в этой точке.
Найдем значения функции в этой точке:
Ответ: 7.
В задачах ЕГЭ встречаются сложные функции. И найти нужно их точки максимума или минимума, наибольшие или наименьшие значения. Но производную сложной функции в школьной программе по-настоящему не проходят. Как же быть? Покажем полезные приемы, помогающие решить такие задания ЕГЭ.
Задача 10. Найдите наименьшее значение функции
Решение:
Рассмотрим функцию
Так как функция монотонно возрастает, точка минимума функции
будет при том же значении
, что и точка минимума функции
А ее найти легко:
при
В точке производная
меняет знак с «минуса» на «плюс». Значит,
– единственная точка минимума функции
и функции
Ответ: -2.
Задача 11. Найдите наибольшее значение функции на отрезке
Решение:
Так как функция монотонно возрастает при
точка минимума функции
соответствует точке минимума подкоренного выражения
Заметим, что подкоренное выражение всегда положительно.
Функция задает квадратичную параболу с ветвями вверх и точкой минимума в вершине параболы, то есть при
Если – монотонно убывает.
Если – монотонно возрастает.
Значит, наибольшее значение функции на отрезке
достигается в одном из концов этого отрезка.
Сравним и
Ответ: 6.
Задача 12. Найдите точку максимума функции
Решение:
Рассмотрим функцию
Ее график – парабола с ветвями вниз, и точка максимума будет в вершине параболы, при Функция
монотонно возрастает, и значит, большему значению
будет соответствовать большее значение
Точка максимума функции будет такой же, как у функции
то есть
Ответ: 1.
Читайте также: Задание 11 на ЕГЭ по математике.
Благодарим за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Таблица производных и правила дифференцирования» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из данного раздела.
Публикация обновлена:
09.03.2023
Что такое производная и зачем она нужна
Прежде чем переходить к таблице для вычисления производных, дадим определение производной. В учебнике оно звучит так:
Производная функции — это предел отношения приращения функции к приращению ее аргумента, при условии, что приращение аргумента стремится к нулю.
Если же говорить простыми словами, то производная функции описывает, как и с какой скоростью эта функция меняется в данной конкретной точке. Процесс нахождения производной называется дифференцированием.
Объясним на примере: допустим, Маша решила по утрам делать зарядку и стоять в планке. В первую неделю она держалась каждый день по 10 секунд, но начиная со второй недели смогла стоять в планке с каждым днем на 3 секунды дольше. Успехи Маши можно описать следующими графиками:
Очевидно, что в первую неделю результаты Маши не менялись (т. е. были константой), скорость прироста оставалась нулевой. Если мы заглянем в таблицу производных простых функций, то увидим, что производная константы равна нулю.
у = 10
у′ = 0
Во вторую неделю время выполнения планки с 10 сек начало увеличиваться на 3 сек ежедневно.
у = 10 + 3х
Снова смотрим в таблицу дифференцирования производных, где указано, что производная от х равна 1, а также по правилам вычисления производных (c*f(x))’=cf'(x) и (f(x)+g(x))’=f'(x)+g'(x).
у = 10 + 3х
у′ = 0 + 3
у′ = 3
Вот так с помощью таблицы производных и элементарной математики мы докажем, что успехи Маши росли со скоростью 3 сек в день.
Это был очень простой пример, который в общих чертах объясняет азы дифференциального исчисления и помогает понять, для чего нужны формулы из таблицы производных функций. Но разобраться в решении задач, где скорость меняется нелинейно, конечно, не так просто.
Быстрее освоить производные поможет
обучение на курсах по математике в онлайн-школе Skysmart.
Получай лайфхаки, статьи, видео и чек-листы по обучению на почту
Реши домашку по математике на 5.
Подробные решения помогут разобраться в самой сложной теме.
Производные основных элементарных функций
Таблица производных для 10 и 11 класса может включать только элементарные часто встречающиеся функции. Поэтому приведем стандартную таблицу производных.
Функция f (x) |
Производная f’ (х) |
---|---|
С (т. е. константа, любое число) |
0 |
х |
1 |
xn |
nxn-1 |
√x |
1/(2√x) |
sin x |
cos x |
cos x |
-sin x |
tg x |
1/cos2(х) |
ctg x |
-1/sin2x |
ex |
ex |
ax |
ax * ln a |
ln x |
1/x |
logax |
1/(x * ln a) |
Элементарные функции можно складывать, умножать друг на друга, находить их разность или частное — словом, выполнять любые математические операции. Но для этого существуют определенные правила.
Общие правила дифференцирования
Для решения задач на дифференцирование нужно запомнить (или записать в шпаргалку) пять несложных формул:
(c ⋅ f)′ = c ⋅ f′
(u + v)′ = u′ + v′
(u — v)′ = u′ — v′
(u ⋅ v)′ = u′v + v′u
(u/v)’ = (u’v — v’u)/v2
В данном случае u, v, f — это функции, а c — константа (любое число).
С константой все просто — ее можно смело выносить за знак производной. Специально запоминать придется лишь формулы, где требуется разделить одну функцию на другую или перемножить их и найти производную от результата.
Например: требуется найти производную функции y = (5 ⋅ x3).
y′ = (5 ⋅ x3)′
Вспомним, что константу, а в данном случае это 5, можно вынести за знак производной:
y′ = (5 ⋅ x3)’ = 5 ⋅ (x3)′ = 5 ⋅ 3 ⋅ х3-1 = 15х2
Попробуйте самостоятельно решить эти примеры. Правильные ответы найдете в конце статьи:
Правила дифференцирования сложных функций
Конечно, далеко не все функции выглядят так, как в вышеуказанной таблице. Как быть с дифференцированием, например, вот таких функций: y = (3 + 2x2)4?
Сложной функцией называют такое выражение, в котором одна функция словно вложена в другую. Производную сложной функции f(y) можно найти по следующей формуле: (f(y))′ = f′(y) ⋅ y′. Другими словами, нужно умножить производную, условно говоря, внешней функции на производную внутренней.
Пример 1
Найдем производную функции y(x) = (3 + 2x2)4.
Заменим 3 + 2x2 на u и тогда получим y = u4.
Согласно приведенному выше правилу дифференцирования сложных функций у нас получится:
y = y′u ⋅ u′x = 4u3 ⋅ u’x
А теперь выполним обратную замену и подставим исходное выражение:
4u3 ⋅ u′x = 4 (3 + 2x2)3 ⋅ (3 + 2x2)′ = 16 (3 + 2x2)3 ⋅ х
Пример 2
Найдем производную для функции y = (x3 + 4) cos x.
Для дифференцирования этой функции воспользуемся формулой (UV)′ = U′V + V′U.
y′ = (x3 + 4)′ ⋅ cos x + (x3 + 4) ⋅ cos x′ = 3x2 ⋅ cos x + (x3 + 4) ⋅ (-sin x) = 3x2 ⋅ cos x – (x3 + 4) ⋅ sin x
Ответы на задания
Наибольшее (наименьшее) значение функции – это самое большое (маленькое) принимаемое значение ординаты на рассматриваемом интервале.
Чтобы найти наибольшее или наименьшее значение функции необходимо:
- Найти производную функции $f'(х)$
- Найти стационарные точки, решив уравнение $f'(х)=0$
- Проверить, какие стационарные точки входят в заданный отрезок.
- Вычислить значение функции на концах отрезка и в стационарных точках из п.3
- Выбрать из полученных результатов наибольшее или наименьшее значение.
Чтобы найти точки максимума или минимума необходимо:
- Найти производную функции $f'(х)$
- Найти стационарные точки, решив уравнение $f'(х)=0$
- Разложить производную функции на множители.
- Начертить координатную прямую, расставить на ней стационарные точки и определить знаки производной в полученных интервалах, пользуясь записью п.3.
- Найти точки максимума или минимума по правилу: если в точке производная меняет знак с плюса на минус, то это будет точка максимума (если с минуса на плюс, то это будет точка минимума). На практике удобно использовать изображение стрелок на промежутках: на промежутке, где производная положительна, стрелка рисуется вверх и наоборот.
Таблица производных некоторых элементарных функций:
Функция | Производная |
$c$ | $0$ |
$x$ | $1$ |
$x^n, n∈N$ | $nx^{n-1}, n∈N$ |
${1}/{x}$ | $-{1}/{x^2}$ |
${1}/x{^n}, n∈N$ | $-{n}/{x^{n+1}}, n∈N$ |
$√^n{x}, n∈N$ | ${1}/{n√^n{x^{n-1}}, n∈N$ |
$sinx$ | $cosx$ |
$cosx$ | $-sinx$ |
$tgx$ | ${1}/{cos^2x}$ |
$ctgx$ | $-{1}/{sin^2x}$ |
$cos^2x$ | $-sin2x$ |
$sin^2x$ | $sin2x$ |
$e^x$ | $e^x$ |
$a^x$ | $a^xlna$ |
$lnx$ | ${1}/{x}$ |
$log_{a}x$ | ${1}/{xlna}$ |
Основные правила дифференцирования
1. Производная суммы и разности равна производной каждого слагаемого
$(f(x) ± g(x))′= f′(x)± g′(x)$
Пример:
Найти производную функции $f(x) = 3x^5 – cosx + {1}/{x}$
Производная суммы и разности равна производной каждого слагаемого
$f′(x)=(3x^5)′–(cosx)′+({1}/{x})’=15x^4+sinx-{1}/{x^2}$
2. Производная произведения.
$(f(x)∙g(x))′=f′(x)∙g(x)+f(x)∙g(x)′$
Пример:
Найти производную $f(x)=4x∙cosx$
$f′(x)=(4x)′∙cosx+4x∙(cosx)′=4∙cosx-4x∙sinx$
3. Производная частного
$({f(x)}/{g(x)})’={f^'(x)∙g(x)-f(x)∙g(x)’}/{g^2(x)}$
Пример:
Найти производную $f(x)={5x^5}/{e^x}$
$f'(x)={(5x^5)’∙e^x-5x^5∙(e^x)’}/{(e^x)^2}={25x^4∙e^x-5x^5∙e^x}/{(e^x)^2}$
4. Производная сложной функции равна произведению производной внешней функции на производную внутренней функции
$f(g(x))′=f′(g(x))∙g′(x)$
Пример:
$f(x)= cos(5x)$
$f′(x)=cos′(5x)∙(5x)′= — sin(5x)∙5= -5sin(5x)$
Пример:
Найдите точку минимума функции $y=2x-ln(x+11)+4$
Решение:
1. Найдем ОДЗ функции: $х+11>0; х>-11$
2. Найдем производную функции $y’=2-{1}/{x+11}={2x+22-1}/{x+11}={2x+21}/{x+11}$
3. Найдем стационарные точки, приравняв производную к нулю
${2x+21}/{x+11}=0$
Дробь равна нулю если числитель равен нулю, а знаменатель не равен нулю
$2x+21=0; x≠-11$
$2х=-21$
$х=-10,5$
4. Начертим координатную прямую, расставим на ней стационарные точки и определим знаки производной в полученных интервалах. Для этого подставим в производную любое число из крайней правой области, например, нуль.
$y'(0)={2∙0+21}/{0+11}={21}/{11}>0$
5. В точке минимума производная меняет знак с минуса на плюс, следовательно, точка $-10,5$ — это точка минимума.
Ответ: $-10,5$
Пример:
Найдите наибольшее значение функции $y=6x^5-90x^3-5$ на отрезке $[-5;1]$
Решение:
1. Найдем производную функции $y′=30x^4-270x^2$
2. Приравняем производную к нулю и найдем стационарные точки
$30x^4-270x^2=0$
Вынесем общий множитель $30x^2$ за скобки
$30x^2(x^2-9)=0$
$30x^2(х-3)(х+3)=0$
Приравняем каждый множитель к нулю
$x^2=0 ; х-3=0; х+3=0$
$х=0;х=3;х=-3$
3. Выберем стационарные точки, которые принадлежат заданному отрезку $[-5;1]$
Нам подходят стационарные точки $х=0$ и $х=-3$
4. Вычислим значение функции на концах отрезка и в стационарных точках из п.3
$y(-5)= 6∙(-5)^5-90∙(-5)^3-5=6∙(-3125)+90∙125-5= -18750+11250-5=-7505$
$y(-3)= 6∙(-3)^5-90∙(-3)^3-5=-1458+2430-5=967$
$y(0)= -5$
$y(1)= 6∙1^5-90∙1^3-5=6-90-5= -89$
Наибольшее значение равно $967$
Ответ: $967$
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Таблицы производных и интегралов
Таблица производных и таблица интегралов…
Производная. Геометрический смысл производной. Применение производной для исследования функций на монотонность и экстремумы
Урок обобщения и систематизации знаний. Осуществляется подготовка к ЕГЭ по заданиям с производной. Используются различные формы работы (фронтальная, групповая, самостоятельная работа учащихся)….
таблицы к уроку по теме «производная»
Производная.Непрерывность….
Проверочная работа по теме «Производная. Геометрический и физический смысл производной. Исследование функции по графику производной».
Данная проверочная работа может быть использована как для проверки знаний после окончания прохождения темы, так и в ходе итогового повторения при подготовке к ЕГЭ. Работа составлена …
Урок обобщающего повторения в 11 классе по теме: «Таблица производных»
ЦЕЛЬ:- обобщить и систематизировать материал по теме: повторить понятия производная, дифференцирование, сложная функция, алгоритм нахождения производной, правила дифференцирования;- развивать логическ…
Конспект занятия на тему «Приращение аргумента и функции. Определение производной. Алгоритм вычисления производной по определению. Таблица производных. Правила вычисления производной»
Конспект занятия на тему «Приращение аргумента и функции. Определение производной. Алгоритм вычисления производной по определению. Таблица производных. Правила вычисления производной»…
Открытый урок по математике «Определение производной. Механический и геометрический смысл производной. Правила вычисления производной»
laquo;Определение производной. Механический и геометрический смысл производной. Правила вычисления производной»…