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例题 · 微分

微分,例题(简单)

这组简单的微分例题演练四个日常动作,用幂法则 ddxxn=nxn1\frac{d}{dx}x^{n}=nx^{n-1} 对多项式求导、在求导前把倒数或根式写成幂、对括号的幂运用链式法则,以及求切线方程。请先在纸上做每一题,再逐行对照我们的完整解答。

这些例题涵盖什么

这组简单的微分例题帮你打好整章赖以立足的四个动作:用幂法则 ddxxn=nxn1\frac{d}{dx}x^{n}=nx^{n-1} 对多项式求导、在求导前把倒数或根式写成幂、对括号的幂运用链式法则,以及在某一点求切线方程。每一题都用小而干净的数字,让你不靠计算器也能看清每一行。

先把解答盖住,在纸上完整做一遍,然后再逐行对照我们的算法。若答案不同,就找出两份解答开始分岔的那一步,那一行往往正是真正学到东西的地方。

例题解析

四题全部做完。每一题都先自己完整做一遍,再看对应的解答,并留意同一套纪律,先写成幂、逐项求导、再仔细代入,如何贯穿每一题。

Q1[3 marks]

已知 y=x34x2+5y=x^{3}-4x^{2}+5,求 dydx\frac{dy}{dx},以及曲线在 x=2x=2 处的斜率。

Show worked solution

用幂法则 ddxxn=nxn1\frac{d}{dx}x^{n}=nx^{n-1} 逐项求导;常数 55 求导得 00

dydx=3x28x\frac{dy}{dx}=3x^{2}-8x

曲线在某点的斜率,就是 dydx\frac{dy}{dx} 在该处的值。代入 x=2x=2

dydxx=2=3(2)28(2)=1216=4\left.\frac{dy}{dx}\right|_{x=2}=3(2)^{2}-8(2)=12-16=-4

答案

dydx=3x28x\frac{dy}{dx}=3x^{2}-8x,且在 x=2x=2 处的斜率是 4-4。斜率为负,说明曲线经过该点时正在下降。

Q2[3 marks]

xxy=3x2+4xy=3x^{2}+\dfrac{4}{x} 的导数。

Show worked solution

先把倒数项写成幂,让幂法则可以直接用。这里 4x=4x1\dfrac{4}{x}=4x^{-1}

y=3x2+4x1y=3x^{2}+4x^{-1}

现在逐项求导,保留负指数:

dydx=6x+4(1)x2=6x4x2\frac{dy}{dx}=6x+4(-1)x^{-2}=6x-4x^{-2}

最后把负幂写回分数,让答案与题目形式一致:

dydx=6x4x2\frac{dy}{dx}=6x-\frac{4}{x^{2}}

答案

dydx=6x4x2\frac{dy}{dx}=6x-\dfrac{4}{x^{2}}。先把 4x\dfrac{4}{x} 写成 4x14x^{-1},才让幂法则派得上用场,直接对分数求导正是丢分的地方。

Q3[3 marks]

已知 y=(3x1)4y=(3x-1)^{4},求 dydx\frac{dy}{dx}

Show worked solution

这是复合函数,所以用链式法则。令 u=3x1u=3x-1,于是 y=u4y=u^{4}

dydu=4u3,dudx=3\frac{dy}{du}=4u^{3}, \qquad \frac{du}{dx}=3

把两个导数相乘,再把 uu 换回 3x13x-1

dydx=dydu×dudx=4u3×3=12(3x1)3\frac{dy}{dx}=\frac{dy}{du}\times\frac{du}{dx}=4u^{3}\times 3=12(3x-1)^{3}

答案

dydx=12(3x1)3\frac{dy}{dx}=12(3x-1)^{3}。捷径是:把幂拿下来、减一,再乘以括号的导数 (3)(3),千万别漏掉最后这个因子。

Q4[4 marks]

曲线的方程为 y=x23x+4y=x^{2}-3x+4。求曲线在 x=1x=1 处的切线方程。

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先把 x=1x=1 代入曲线,求出切点:

y=(1)23(1)+4=13+4=2y=(1)^{2}-3(1)+4=1-3+4=2

所以切线在 (1,2)(1,2) 处与曲线相切。接着求斜率函数,并在 x=1x=1 处求值:

dydx=2x3    dydxx=1=2(1)3=1\frac{dy}{dx}=2x-3 \;\Rightarrow\; \left.\frac{dy}{dx}\right|_{x=1}=2(1)-3=-1

切线斜率为 1-1。用 yy1=m(xx1)y-y_{1}=m(x-x_{1}),其中 m=1m=-1(x1,y1)=(1,2)(x_{1},y_{1})=(1,2)

y2=1(x1)    y=x+1+2    y=x+3y-2=-1(x-1) \;\Rightarrow\; y=-x+1+2 \;\Rightarrow\; y=-x+3

答案

切线是 y=x+3y=-x+3。检验切点在其上:当 x=1x=1y=1+3=2y=-1+3=2,与 (1,2)(1,2) 一致。

Q5[3 marks]

xxy=6x+3xy=6\sqrt{x}+3x 的导数。

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先把根号写成幂,才能求导:x=x1/2\sqrt{x}=x^{1/2},所以 y=6x1/2+3xy=6x^{1/2}+3x

y=6x1/2+3xy=6x^{1/2}+3x

用幂法则 ddxxn=nxn1\frac{d}{dx}x^{n}=nx^{n-1} 逐项求导:

dydx=6(12)x1/2+3=3x1/2+3\frac{dy}{dx}=6\left(\frac{1}{2}\right)x^{-1/2}+3=3x^{-1/2}+3

把负幂写回根号,让答案与题目形式一致:

dydx=3x+3\frac{dy}{dx}=\frac{3}{\sqrt{x}}+3

答案

dydx=3x+3\frac{dy}{dx}=\frac{3}{\sqrt{x}}+3。先把 x\sqrt{x} 写成 x1/2x^{1/2},才能用上幂法则,这与把倒数改写成负幂是同一招。

Q6[3 marks]

曲线的方程为 y=x28x+10y=x^{2}-8x+10。求曲线转折点的坐标。

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在转折点处,斜率为零,所以先求 dydx\frac{dy}{dx}

dydx=2x8\frac{dy}{dx}=2x-8

令斜率等于零,解出 xx

2x8=0    x=42x-8=0 \;\Rightarrow\; x=4

x=4x=4 代回原方程,求出对应的 yy 值:

y=(4)28(4)+10=1632+10=6y=(4)^{2}-8(4)+10=16-32+10=-6

答案

转折点是 (4,6)(4,-6)。先求 dydx=0\frac{dy}{dx}=0,再代回 yy,是每一道转折点题目的固定做法。

Q7[3 marks]

已知 y=x35x2+2xy=x^{3}-5x^{2}+2x,求 d2ydx2\frac{d^{2}y}{dx^{2}},以及当 x=2x=2 时的值。

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先求一次导数 dydx\frac{dy}{dx},逐项用幂法则。

dydx=3x210x+2\frac{dy}{dx}=3x^{2}-10x+2

再求一次导数,得到二阶导数 d2ydx2\frac{d^{2}y}{dx^{2}}

d2ydx2=6x10\frac{d^{2}y}{dx^{2}}=6x-10

代入 x=2x=2,求出该点的值:

d2ydx2x=2=6(2)10=2\left.\frac{d^{2}y}{dx^{2}}\right|_{x=2}=6(2)-10=2

答案

d2ydx2=6x10\frac{d^{2}y}{dx^{2}}=6x-10,在 x=2x=2 处的值是 22。二阶导数就是把一阶导数再求一次导,同样是幂法则的又一次应用。

Q8[3 marks]

一个正方形的边长以每秒 2 cm2\text{ cm} 的定速增加。求当边长为 5 cm5\text{ cm} 时,正方形面积的增加速率。

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设边长为 xx cm,面积为 A=x2A=x^{2}。已知 dxdt=2\frac{dx}{dt}=2,要求的是 dAdt\frac{dA}{dt}

dAdx=2x\frac{dA}{dx}=2x

用链式法则把两个速率连接起来:

dAdt=dAdx×dxdt=2x×2=4x\frac{dA}{dt}=\frac{dA}{dx}\times\frac{dx}{dt}=2x\times 2=4x

代入 x=5x=5

dAdt=4(5)=20\frac{dA}{dt}=4(5)=20

答案

当边长为 5 cm5\text{ cm} 时,面积以 20 cm2/s20\text{ cm}^{2}\text{/s} 的速率增加。连接两个速率,靠的正是链式法则 dAdt=dAdx×dxdt\frac{dA}{dt}=\frac{dA}{dx}\times\frac{dx}{dt}

这四题表面各异,底下的套路却一致:把每一项都化成幂的形式、仔细求导、一步一步干净地代入。正是这份稳定,把《微分》变成两张试卷里都可靠的得分点。

关键方法要点

这四道例题演练的是几乎每一道 Add Math 微分题都要用到的技能。多做练习时,记住以下几点。

  • 用幂法则 ddxxn=nxn1\frac{d}{dx}x^{n}=nx^{n-1} 对多项式逐项求导;任何常数求导都得 00
  • 在求导前把倒数与根式写成幂,4x=4x1\dfrac{4}{x}=4x^{-1}x=x1/2\sqrt{x}=x^{1/2}
  • 曲线在某点的斜率,就是 dydx\frac{dy}{dx} 在该点的值。
  • 对括号的幂,用链式法则:把幂拿下来、减一,再乘以括号的导数。
  • 求切线:先找点,再求斜率,再代入 yy1=m(xx1)y-y_{1}=m(x-x_{1})
  • 由于采用分析式评分,即使最后的算术出错,一行清楚的求导仍能拿到方法分。

老师如何帮忙

学生在这类题上丢分,通常是一个可以纠正的小习惯,求导前分数没有先改写,或者链式法则那一步漏了括号的导数。在一对一的课堂上,我们的老师会盯住出错的那一行,当场纠正,趁它还没养成习惯。

我们的老师经验丰富,所以你遇到的是会讲清楚每一步「为什么」的人,而不只是「怎么做」。课程以英语授课,而 SPM 试卷用马来文和英文双语命题,因此这套记号在两种版本里对你都是同一个意思。

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常见问题

求导前一定要先改写分数和根式吗?

这是最稳妥的做法。把 4x\dfrac{4}{x} 写成 4x14x^{-1},或把 x\sqrt{x} 写成 x1/2x^{1/2},就能直接套用幂法则,从而避开直接对分数求导这个常见失误。

某点的斜率到底是什么意思?

它是 dydx\frac{dy}{dx} 在该 xx 处的值。先求导得到斜率函数,再代入 xx 值。

结果为负,表示曲线在该处正在下降。

链式法则里学生最常忘记哪一步?

括号的导数。对 y=(3x1)4y=(3x-1)^{4},你把幂拿下来并减一后,还必须乘以 33,也就是 3x13x-1 的导数。

漏掉这个因子是常见错误。

切线方程怎么写?

先求出曲线上的点,再把 xx 代入 dydx\frac{dy}{dx} 求斜率,然后把两者代入 yy1=m(xx1)y-y_{1}=m(x-x_{1}),化简成 y=mx+cy=mx+c 形式。

来源:SRC-DSKP-EN

作者 spmaddmath.com.my 编辑团队.· 最后更新 5 September 2026

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