Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7: Đạo hàm sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết với bài tập có lời giải sẽ giúp học sinh lớp 11 nắm vững kiến thức trọng tâm Toán 11 Chương 7.

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo

(199k) Xem Khóa học Toán 11 CTST

Quảng cáo

Lý thuyết tổng hợp Toán 11 Chương 7

1. Đạo hàm

Định nghĩa

Cho hàm số y = f(x) xác định trên khoảng (a; b)x0(a;b).

Nếu tồn tại giới hạn hữu hạn

limxx0f(x)fx0xx0

thì giới hạn này được goi là đạo hàm của hàm số f(x) tại x0, kí hiệu là f'x0 hoặc y'x0.

Vậy:

f'x0=limxx0f(x)fx0xx0

Chú ý: Cho hàm số y = f(x) xác định trên khoảng (a; b). Nếu hàm số này có đạo hàm tại mọi điểm x(a;b) thì ta nói nó có đạo hàm trên khoảng (a; b), kí hiệu y' hoặc f'(x).

Chú ý: Cho hàm số y = f(x) xác định trên khoảng (a; b), có đạo hàm tại x0(a;b).

Quảng cáo

a) Đại lượng Δx=xx0 gọi là số gia của biến tại x0. Đại lượng Δy=f(x)fx0 gọi là số gia tương ứng của hàm số. Khi đó, x=x0+Δx

f'x0=limΔx0ΔyΔx=limΔx0fx0+Δxfx0Δx.

b) Tỉ số ΔyΔxbiểu thị tốc độ thay đổi trung bình của đại lượng y theo đại lượng x trong khoảng từ x0 đến x0+Δx; còn f'x0 biểu thị tốc độ thay đổi (tức thời) của đại lượng y theo đại lượng x tai điểm x0.

Ý nghĩa vật lí của đạo hàm

• Nếu hàm số s = f(t) biểu thị quãng đường di chuyển của vật theo thời gian t thì f't0 biểu thị tốc độ tức thời của chuyển động tại thời điểm t0.

• Nếu hàm số T = f(t) biểu thị nhiệt độ T theo thời gian t thì f't0 biểu thị tốc độ thay đổi nhiệt độ theo thời gian tại thời điểm t0.

2. Ý nghĩa hình học của đạo hàm

Cho hàm số y = f(x) xác định trên khoảng (a; b) và có đạo hàm tại x0a;b. Gọi (C) là đồ thị của hàm số đó.

Quảng cáo

Đạo hàm của hàm số y = f(x) tại điểm x0a;b là hệ số góc của tiếp tuyến M0T của (C) tại điểm M0x0;fx0.

Tiếp tuyến M0T có phương trình là yfx0=f'x0xx0.

3. Số e

Người ta chứng minh được rằng có giới hạn hữu hạn

limx+1+1xx=e

Hơn nữa, người ta còn biết rằng e là số vô tỉ và e=2,718281828 (số thập phân vô hạn không tuần hoàn).

Số e xuất hiện trong nhiều bài toán ở những lĩnh vực khác nhau như Toán học, Vật lí, Sinh học, Kinh tế, ...

4. Đạo hàm của một số hàm số cơ bản

4.1. Đạo hàm của hàm số y = xn, n *

Hàm số y=xn với n* có đạo hàm trên xn'=nxn1.

4.2. Đạo hàm của hàm số y = x

Hàm số y=x có đạo hàm trên khoảng 0;+x'=12x.

Quảng cáo

Nhận xét:

a) Cho số thực α.

Hàm số y=xα được gọi là hàm số lũy thừa (với tập xác định 0;+).

Công thức xn'=nxn1 còn đúng khi n là số thực, tức là với số thực α bất kì

xα'=αxα1 (x>0).

Với α=12, ta nhận được công thức đã biết:

x'=x12'=12x121=12x12=12x (x > 0).

b) Ở bài học trước, dùng định nghĩa ta tìm được các công thức đạo hàm:

C'=0 (C là hằng số);

1x'=1x2 (x0).

4.3. Đạo hàm của hàm số lượng giác

Ta có công thức đạo hàm của các hàm số lượng giác sau:

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

4.4. Đạo hàm của hàm số mũ và hàm số lôgarit

Ta có công thức đạo hàm của các hàm số mũ và hàm số lôgarit sau:

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo (ảnh 2)

5. Đạo hàm của tổng, hiệu, tích, thương của hai hàm số

Cho hai hàm số u(x), v(x) có đạo hàm tại điểm x thuộc tập xác định. Ta có:

u+v'=u'+v'

uv'=u'v'

uv'=u'v+uv' (1)

uv'=u'vuv'v2 (với v=vx0) (2)

Chú ý:

• Với u = C (C là hằng số), công thức (1) trở thành Cv'=Cv'.

• Với u = 1, công thức (2) trở thành 1v'=v'v2 (với v=vx0).

6. Đạo hàm của hàm hợp

Cho u = g(x) là hàm số của x xác định trên khoảng (a; b) và lấy giá trị trên khoảng (c; d); y = f(u) là hàm số của u xác định trên khoảng (c; d) và lấy giá trị trên . Ta lập hàm số xác định trên (a; b) và lấy giá trị trên theo quy tắc sau:

xfgx

Hàm số xfgx được gọi là hàm hợp của hàm số y = f(u) với u = g(x).

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo (ảnh 3)

Cho hàm số u = g(x) có đạo hàm tại xu'x, và hàm số y = f(u) có đạo hàm tại uy'u thì hàm hợp y=fgx có đạo hàm tại xy'x=y'uu'x.

BẢNG ĐẠO HÀM

xn'=nxn1

1x'=1x2

x'=12x

un'=nun1u'

1u'=u'u2

u'=u'2u

sinx'=cosx

cosx'=sinx

tanx'=1cos2x

cotx'=1sin2x

sinu'=u'cosu

cosu'=u'sinu

tanu'=u'cos2u

cotu'=u'sin2u

ex'=ex

ax'=axlna (a > 0 và a1)

eu'=u'eu

au'=u'aulna (a > 0 và a1)

lnx'=1x

logax'=1xlna (a > 0 và a1)

lnu'=u'u

logau'=u'ulna (a > 0 và a1)

7. Đạo hàm cấp hai

Cho hàm số y = f(x) có đạo hàm y'=f'x tại mọi xa;b.

Nếu hàm số y'=f'x lại có đạo hàm tại x thì ta gọi đạo hàm của y'đạo hàm cấp hai của hàm số y = f(x) tại x, kí hiệu y" hoặc f''x.

Ý nghĩa cơ học của đạo hàm cấp hai

Đạo hàm cấp hai f''t là gia tốc tức thời tại thời điểm t của vật chuyển động có phương trình s = f(t).

Bài tập tổng hợp Toán 11 Chương 7

Bài 1. Dùng định nghĩa để tính đạo hàm của các hàm số sau:

a) f(x)=x2+x với x>0;

b) f(x)=xx1 với x1.

Hướng dẫn giải

a) Với bất kì x0>0, ta có:

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo (ảnh 4)

Vậy f'(x)=2x+12x trên khoảng (0;+).

b) Với x01, ta có:

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo (ảnh 5)

Vậy f'(x)=1(x1)2 trên các khoảng (;1)(1;+).

Bài 2. Chứng minh rằng hàm số f(x) = |x – 2| không có đạo hàm tại điểm x0 = 2, nhưng có đạo hàm tại mọi điểm x ≠ 2.

Hướng dẫn giải

+ Với x > 2, ta có: f(x) = |x – 2| = x – 2.

Đạo hàm của hàm số f(x) = |x – 2| tại điểm x > 2 là 1.

+ Với x < 2, ta có: f(x) = |x – 2| = 2 – x.

Đạo hàm của hàm số f(x) = |x – 2| tại điểm x < 2 là –1.

+ Ta có f(x) – f(2) = |x – 2| – |2 – 2| = |x – 2|.

Với x ≠ 2, ta có f(x)f(2)x2=|x2|x2.

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo (ảnh 6)

Do đó, không tồn tại limx2f(x)f(2)x2.

Vậy hàm số f(x) = |x – 2| không có đạo hàm tại điểm x0 = 2, nhưng có đạo hàm tại mọi điểm x ≠ 2.

Bài 3. Một viên đạn được bắn lên cao theo phương trình st=196t4,9t2 trong đó t>0,t tính bằng giây kể từ thời điểm viên đạn được bắn lên cao và s(t) là khoảng cách của viên đạn so với mặt đất được tính bằng mét. Tại thời điểm vận tốc của viên đạn bằng 0 thì viên đạn cách mặt đất bao nhiêu mét?

Hướng dẫn giải

Ta tính được s't=1969,8t.

Vận tốc của viên đạn vt=s't=1969,8tvt=01969,8t=0t=20.

Khi đó viên đạn cách mặt đất một khoảng h=s20=196204,9202=1960 (m).

Bài 4. Cho hàm số y=8x,x0.

a) Tính đạo hàm của hàm số tại điểm x0 bất kì, x00.

b) Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm có hoành độ x0=2.

Hướng dẫn giải

a) Với x00 bất kì, ta có:

y'x0=limxx08x8x0xx0=limxx08x0xxx0x0x=limxx08x0x=8x02.

b) Với x0=2 ta có y0=4y'(2)=2. Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm có hoành độ x0=2 là:

y4=2(x2)=2x+4hayy=2x+8.

Bài 5. Tính đạo hàm của các hàm số sau:

a) y=1x31+x3 với x>0;

b) y=1+x2x22x2+x33.

Hướng dẫn giải

a) y'=1x3'1+x31x31+x3'1+x32

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo (ảnh 7)

b) y'=1+x2x2'2x2+x33+1+x2x22x2+x33'

=122x2x2+x33+1+x2x22x+3x23

=14x2x2+x33+1+x2x22x+x2

=210x2x2+283x3103x4.

Bài 6. Tính đạo hàm của các hàm số sau:

a) y=sinx+2cosxsinx2cosx+1;

b) y=tanx1cotx+2.

Hướng dẫn giải

a) y'=sinx+2cosx'sinx2cosx+1+sinx+2cosxsinx2cosx+1'

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo (ảnh 8)

b) y'=tanx1'cotx+2tanx1cotx+2'cotx+22

=1+tan2xcotx+2+tanx11+cot2xcotx+22

=2cotx+2tanx+2tan2xcot2x+1cotx+22.

Bài 7. Tính đạo hàm của các hàm số sau:

a) y=2x+12x1;

b) y=3lnx+22log3x5.

Hướng dẫn giải

a) y'=2x+1' 2x12x+12x1'2x12=2xln22x12xln22x+12x12

=2xln22x12x+12x12=2x+1ln22x12.

b) y'=3lnx+2'2log3x5+3lnx+22log3x5'

=3x2log3x5+2xln33lnx+2

=1x6log3x+6ln3lnx15+4ln3.

Bài 8. Tính đạo hàm của mỗi hàm số sau tại điểm x0=π4.

a) f(x)=2sinx;

b) g(x)=cotx+π4.

Hướng dẫn giải

a) f'(x)=2(sinx)'=2cosx.

Đạo hàm của hàm số f(x) tại điểm x0=π4 là: f'π4=2cosπ4=2.

b) Ta có: g'(x)=x+π4'sin2x+π4=1sin2x+π4.

Đạo hàm của hàm số g(x) tại điểm x0=π4 là: g'π4=1sin2π4+π4=1.

Bài 9. Cho hàm số f(x)=x2+2x1.

a) Tìm đạo hàm cấp hai của hàm số.

b) Tính đạo hàm cấp hai của hàm số tại điểm x0=0,x0=1.

Hướng dẫn giải

a) Ta có f'(x)=2x+2f''(x)=(2x+2)'=2.

b) Vì f''(x)=2 nên f''(0)=f''(1)=2.

Bài 10. Tìm đạo hàm cấp hai của mỗi hàm số sau:

a) f(x)=13x+5;

b) g(x)=2x+3x2.

Hướng dẫn giải

a) f'(x)=(3x+5)'(3x+5)2=3(3x+5)2;

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo (ảnh 9)

b) g'(x)=x+3x2'ln22x+3x2=(6x+1)ln22x+3x2;

Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Chân trời sáng tạo (ảnh 10)

Bài 11. Một chất điểm chuyển động theo phương trình s(t)=6sin3t+π4, trong đó t>0,t tính bằng giây, s(t) tính bằng centimét. Tính vận tốc tức thời của chất điểm tại thời điểm t=π6(s).

Hướng dẫn giải

Vận tốc tức thời của chất điểm tại thời điểm t (s) là: v(t)=s'(t)=18cos3t+π4.

Vậy vận tốc tức thời của chất điểm tại thời điểm t=π6(s) là:

vπ6=18cos3π6+π4=92 (cm/s).

Bài 12. Một chất điểm chuyển động thẳng có phương trình s=100+2tt2 trong đó thời gian t được tính bằng giây và s được tính bằng mét.

a) Tại thời điểm nào chất điểm có vận tốc bằng 0?

b) Tìm vận tốc và gia tốc của chất điểm tại thời điểm t = 3 s.

Hướng dẫn giải

a) v(t)=s'(t)=22t. Ta có v(t)=022t=0t=1.

Vận tốc của chất điểm bằng 0 khi t = 1 s.

b) Khi t = 3 s, ta có v(3)=223=4 (m/s).

Ta có a(t)=s''(t)=(22t)'=2 nên a(3)=2 (m/s2).

Vậy khi t = 3 s thì vận tốc của vật là –4 m/s. Gia tốc của vật là –2 m/s2.

Học tốt Toán 11 Chương 7

Các bài học để học tốt Tổng hợp lý thuyết Toán 11 Chương 7 Toán lớp 11 hay khác:

(199k) Xem Khóa học Toán 11 CTST

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Toán lớp 11 Chân trời sáng tạo hay khác:

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 11 hay khác:

Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.

Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.


Giải bài tập lớp 11 Chân trời sáng tạo khác