Lý thuyết Đạo hàm - SGK Toán 11 Cùng khám phá
Lý thuyết Đạo hàm - SGK Toán 11: Nền tảng vững chắc cho thành công
Chào mừng bạn đến với chuyên mục Lý thuyết Đạo hàm - SGK Toán 11 của montoan.com.vn. Đạo hàm là một trong những khái niệm quan trọng nhất trong chương trình Toán học, đặc biệt là ở lớp 11.
Chúng tôi cung cấp bài giảng chi tiết, dễ hiểu, cùng với các bài tập thực hành đa dạng, giúp bạn nắm vững kiến thức và tự tin giải quyết các bài toán liên quan đến đạo hàm.
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:
\(f'({x_0}) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{f(x) - f({x_0})}}{{x - {x_0}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{{x^2} + x - {x_0}^2 + {x_0}}}{{x - {x_0}}}\)
\( = \mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{(x - {x_0})(x + {x_0}) + (x - {x_0})}}{{x - {x_0}}}\mathop {\lim }\limits_{x \to {x_0}} \frac{{x + {x_0} + 1}}{{x - {x_0}}} = 2{x_0} + 1\).
Lý thuyết Đạo hàm - SGK Toán 11: Tổng quan
Đạo hàm là một khái niệm cơ bản trong giải tích, mô tả tốc độ thay đổi tức thời của một hàm số tại một điểm. Trong chương trình SGK Toán 11, học sinh sẽ được làm quen với các khái niệm cơ bản về đạo hàm, các quy tắc tính đạo hàm và ứng dụng của đạo hàm trong việc giải quyết các bài toán thực tế.
1. Khái niệm Đạo hàm
Đạo hàm của hàm số f(x) tại điểm x0, ký hiệu là f'(x0), được định nghĩa là giới hạn của tỷ số giữa độ biến thiên của hàm số và độ biến thiên của đối số khi độ biến thiên của đối số tiến tới 0. Công thức:
f'(x0) = limΔx→0 [f(x0 + Δx) - f(x0)] / Δx
2. Các Quy tắc Tính Đạo hàm
Để tính đạo hàm một cách nhanh chóng và hiệu quả, chúng ta cần nắm vững các quy tắc tính đạo hàm cơ bản:
- Quy tắc đạo hàm của hàm số lũy thừa: (xn)' = nxn-1
- Quy tắc đạo hàm của hàm số đa thức: (u + v)' = u' + v'
- Quy tắc đạo hàm của tích hai hàm số: (uv)' = u'v + uv'
- Quy tắc đạo hàm của thương hai hàm số: (u/v)' = (u'v - uv') / v2
- Quy tắc đạo hàm của hàm hợp: (f(g(x)))' = f'(g(x)) * g'(x)
3. Đạo hàm của các Hàm số Cơ bản
Dưới đây là đạo hàm của một số hàm số cơ bản thường gặp:
| Hàm số | Đạo hàm |
|---|---|
| C (hằng số) | 0 |
| x | 1 |
| x2 | 2x |
| sin(x) | cos(x) |
| cos(x) | -sin(x) |
| ex | ex |
| ln(x) | 1/x |
4. Ứng dụng của Đạo hàm
Đạo hàm có rất nhiều ứng dụng trong toán học và các lĩnh vực khác:
- Tìm cực trị của hàm số: Đạo hàm được sử dụng để tìm các điểm cực đại, cực tiểu của hàm số, giúp xác định giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của hàm số trên một khoảng cho trước.
- Khảo sát hàm số: Đạo hàm giúp xác định tính đơn điệu, khoảng đồng biến, nghịch biến của hàm số, từ đó vẽ được đồ thị hàm số chính xác hơn.
- Giải các bài toán vật lý: Đạo hàm được sử dụng để tính vận tốc, gia tốc, và các đại lượng liên quan đến chuyển động.
- Giải các bài toán kinh tế: Đạo hàm được sử dụng để tính chi phí biên, doanh thu biên, và các đại lượng liên quan đến tối ưu hóa lợi nhuận.
5. Bài tập Vận dụng
Để củng cố kiến thức về đạo hàm, bạn có thể thực hành giải các bài tập sau:
- Tính đạo hàm của hàm số f(x) = 3x2 + 2x - 1
- Tìm cực đại và cực tiểu của hàm số f(x) = x3 - 3x2 + 2
- Khảo sát hàm số f(x) = x4 - 4x2 + 3
6. Lời khuyên khi học Lý thuyết Đạo hàm
Để học tốt Lý thuyết Đạo hàm, bạn nên:
- Nắm vững định nghĩa và các quy tắc tính đạo hàm.
- Luyện tập giải nhiều bài tập để làm quen với các dạng bài khác nhau.
- Sử dụng các công cụ hỗ trợ như máy tính bỏ túi hoặc phần mềm giải toán để kiểm tra kết quả.
- Tìm hiểu các ứng dụng thực tế của đạo hàm để thấy được tầm quan trọng của nó.
Hy vọng với những kiến thức và hướng dẫn trên, bạn sẽ nắm vững Lý thuyết Đạo hàm - SGK Toán 11 và đạt kết quả tốt trong môn học. Chúc bạn học tập hiệu quả!
