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1、新版數(shù)學北師大版精品資料
導數(shù)的創(chuàng)新應用
有好多數(shù)學問題,利用函數(shù)導數(shù)求解,可以使得有些數(shù)學問題得到簡化.下面選解幾例.
一、求數(shù)列的n項和
例1 已知x≠0,x≠-1,求數(shù)列1,2x,3x,…,nx,…的前n項和.
分析:根據(jù)題特點,可構(gòu)造等式1 + x + x+ x+ … + x=,求導即可.
解:當x≠0,x≠-1時,1 + x + x+ x+ … + x=,兩邊都是關(guān)于x的函數(shù),求導得:
1+ 2x + 3x+ …+ nx==.
評注:這樣的問題可以通過錯位相加(減)求和,但運用導數(shù)運算更加簡明.
二、求組合數(shù)的和
例2 求和:C+ 2C+ 3C
2、+ … + nC.
分析:根據(jù)題特點,可構(gòu)造等式(1 + x)= 1 + Cx + Cx+ Cx+ … + Cx,求導即可.
解:由二項展開式,得:兩邊求導,得:
n(1 + x)= C+ 2Cx + 3Cx+ … + nCx .
令上式x = 1,得:C+ 2C+ 3C+ … + nC= n·2.
評注::利用組合數(shù)的性質(zhì)或構(gòu)造概率模型都可以求解,但運算量都比求導麻煩.
三、證明不等式
例3 證明:.
分析:構(gòu)造函數(shù),求導,再用單調(diào)性即可解決.
證明:構(gòu)造,則.
該二次式的判別式,
,
是上的增函數(shù).
,,而,
.
評注:本題并沒有千篇一律的將不等
3、式右邊也納入到所構(gòu)造函數(shù)中,而是具體問題具體分析,考慮三角函數(shù)的有界性,用架橋鋪路,使問題得解.
四、方程根的問題
例4求證方程xlgx=1在區(qū)間(2,3)有且僅有一個實根.
分析:可構(gòu)造函數(shù),利用導數(shù)法解決.
解:設(shè)y=f(x)=xlgx-1,∴y′=lgx+lge=lgex ,
當x∈(2,3)時,y′>0,∴f(x)在(2,3)上為增函數(shù),
又f(2)=2lg2-1=lg0.4<0,f(3)=3lg3-1=lg2.7>0,
∴在(2,3)內(nèi)xlgx-1=0有且僅有一個實根.
評注:本題是通過構(gòu)造函數(shù)f(x)=xlgx-1,利用導數(shù)判斷函數(shù)f(x)在區(qū)間(2,3)上的單調(diào)性及函數(shù)f(x)在兩個端點的值的符號進行求解的.一般地,如果函數(shù)在區(qū)間(a,b)上具有單調(diào)性,那么,當f(a)f(b)<0時,方程f(x)=0在區(qū)間(a,b)有唯一解;當f(a)f(b)>0時,方程f(x)=0在區(qū)間(a,b)無實數(shù)解.