選修甲上 · 題庫 16

微分 · 題庫

7 題,對應基本微分公式、切線、極值與增減。先自己算,再點開解答對答案——(xⁿ)′=n·xⁿ⁻¹、常數微分為 0;求極值先解 f′(x)=0,再看 f′ 兩側變號。

基礎 進階 挑戰
群組 1 · 基本微分公式
1-1冪次與加法基礎

求下列函數的導數:

f(x) = x³、g(x) = x² + 3x − 1、h(x) = 2x³ − 4x + 7

解答

用 (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹、常數微分為 0、逐項相加。

f′(x) = 3x²。

g′(x) = 2x + 3。

h′(x) = 6x² − 4(常數 7 微分為 0)。

3x²;2x + 3;6x² − 4

1-2高次多項式基礎

求 f(x) = x⁴ − 2x² + 5 的導數。

解答

逐項:(x⁴)′ = 4x³、(−2x²)′ = −4x、(5)′ = 0。

f′(x) = 4x³ − 4x

群組 2 · 切線
2-1切線方程式進階

求 f(x) = x² 在 x = 2 處的切線斜率與切線方程式。

解答

f′(x) = 2x → 切線斜率 f′(2) = 4。

切點 (2, f(2)) = (2, 4)。

切線:y − 4 = 4(x − 2) → y = 4x − 4。

斜率 4,切線 y = 4x − 4

2-2水平切線進階

求 f(x) = x³ − 3x 在 x = 1 處的切線方程式。

解答

f′(x) = 3x² − 3 → f′(1) = 3 − 3 = 0(水平切線)。

切點 (1, f(1)) = (1, 1 − 3) = (1, −2)。

斜率 0 的切線是水平線:y = −2。

y = −2

斜率為 0 → 此處為極值點(極小)。

群組 3 · 極值與增減
3-1二次的極值進階

求 f(x) = x² − 4x + 3 的極值。

解答

f′(x) = 2x − 4 = 0 → x = 2。

開口向上(係數正),x = 2 為極小。

f(2) = 4 − 8 + 3 = −1。

極小值 −1(在 x = 2)

3-2三次的極大極小挑戰

求 f(x) = x³ − 3x 的極大值與極小值。

解答

f′(x) = 3x² − 3 = 3(x² − 1) = 0 → x = −1 或 x = 1。

f′ 的符號:x<−1 為正、−1<x<1 為負、x>1 為正(增→減→增)。

x = −1 由增轉減 → 極大;f(−1) = −1 + 3 = 2。

x = 1 由減轉增 → 極小;f(1) = 1 − 3 = −2。

極大值 2(x=−1);極小值 −2(x=1)

3-3增減區間與極值挑戰

求 f(x) = x³ − 6x² + 9x 的遞增/遞減區間與極值。

解答

f′(x) = 3x² − 12x + 9 = 3(x² − 4x + 3) = 3(x − 1)(x − 3)。

臨界點 x = 1, 3。符號:x<1 正、1<x<3 負、x>3 正。

遞增 (−∞, 1) 與 (3, ∞);遞減 (1, 3)。

x = 1 極大:f(1) = 1 − 6 + 9 = 4;x = 3 極小:f(3) = 27 − 54 + 27 = 0。

增:x<1、x>3;減:1<x<3;極大 4(x=1)、極小 0(x=3)