Задания по математике для 11 класса: производная сложной функции в простых случаях
Углублённый практикум · 11 класс · 28 заданий. Перед вами последовательный маршрут по простым случаям производной сложной функции. Работайте по ступеням: сначала функции вида (ax + b)n, затем функции со внутренним квадратным многочленом, после них — контрольные задачи на распознавание внутреннего выражения. Смысл цепного правила: производная внешней функции умножается на производную внутренней.
Содержание статьи6 разделов
Маршрут: правило, которое нельзя обрезать
Пусть z = g(x), а f(x) = [g(x)]n. Тогда f′(x) = n[g(x)]n−1·g′(x). Важно дифференцировать не только степень, но и «то, что внутри». Например, [(3x + 1)4]′ = 4(3x + 1)3·3 = 12(3x + 1)3. Самая частая ошибка — оставить множитель 3 за кадром. Если внутренняя функция равна x, её производная действительно 1; это лишь частный случай.
Подсказка доступна после попытки, поэтому сначала подчеркните внутреннее выражение самостоятельно. После вычисления проверьте результат методом двух слоёв: внешняя степень стала меньше на единицу, а производная внутреннего выражения появилась отдельным множителем. Если внутреннее выражение содержит x², эта последняя часть уже зависит от x.
Ступень I — внутренняя функция линейная
Номера 1–10 удобно выполнять устно с короткой письменной записью. Здесь все внутренние производные — постоянные числа; поэтому результат легко привести к виду «коэффициент · степень скобки». После первых трёх примеров проверьте, не забыли ли вы умножить на производную выражения внутри скобок.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (2·x + 1)4.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 2. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (3·x − 2)3.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 3. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (x + 5)6.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 1. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (4·x − 1)2.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 4. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (−2·x + 3)5.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна −2. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (5·x + 2)3.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 5. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (3·x + 4)4.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 3. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (−3·x + 1)3.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна −3. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (2·x − 5)5.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 2. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (7·x + 1)2.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 7. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
Ступень II — внутренняя функция квадратная
Номера 11–20 требуют внимательности: g′(x) теперь обычно содержит x, поэтому после дифференцирования остаются два множителя. Не обязательно полностью раскрывать высокие степени; фактическая запись произведением часто лучше отражает ход рассуждения и подходит для проверки. Для каждого пункта полезно отдельно вычислить g′ и указать, где именно он появился.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (x2 + 1)4.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 2·x. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (2·x2 + 3)3.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 4·x. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (x2 + 2·x)4.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 2·x + 2. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (3·x2 − 1)3.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 6·x. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (x2 − 4·x + 2)2.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 2·x − 4. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (2·x2 + x + 1)3.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 4·x + 1. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (−x2 + 2·x + 5)4.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна −2·x + 2. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (3·x2 + 2·x)3.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 6·x + 2. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (x2 + 3·x + 4)5.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 2·x + 3. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (4·x2 − x + 2)2.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 8·x − 1. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
Ступень III — перенести навык в новую запись
Номера 21–28 смешивают линейные и квадратные внутренние выражения. Нельзя определять метод по внешнему виду коэффициентов: сначала выделите внешнюю операцию «возведение в степень». Попробуйте не открывать подсказку хотя бы в пяти номерах. Для ускоренной самопроверки запишите ответ в виде цепочки, даже если его можно красиво раскрыть.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (5·x − 2)7.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 5. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (2·x2 − 3·x)4.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 4·x − 3. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (−3·x + 1)5.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна −3. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (x2 − x + 3)3.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 2·x − 1. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (3·x2 + 1)4.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 6·x. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (6·x + 5)3.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 6. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (2·x2 + 5·x + 1)2.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна 4·x + 5. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
- Вычислите f′(x), если f(x) = (−2·x2 + 7)5.
Подсказка после попытки
Внутренняя производная равна −4·x. Сначала примените правило степени ко всей скобке.
Почему работает самопроверка
В школьной программе РФ и Казахстана порядок введения сложной функции может различаться, поэтому при необходимости эту карточку удобно оставить для этапа после освоения основных правил производной. Результат проверяется двумя уровнями: для (ax + b)n ищем коэффициент a·n; для [q(x)]n проверяем появление множителя q′(x). Не переписывайте исходное выражение с прежним показателем степени — он обязан уменьшиться на единицу.
| Тип ошибки | Что спросить у себя |
|---|---|
| Записан только множитель n | Где производная внутренней функции? |
| Внешняя степень не изменилась | Уменьшен ли показатель на единицу? |
| Раскрыты огромные скобки без необходимости | Можно ли сохранить точный ответ в виде произведения? |
| Внутри x², а множителя x нет | Верно ли вычислено g′(x)? |
Развёрнутый ключ к 28 заданиям
- f′(x) = 4·(2·x + 1)3·(2).
- f′(x) = 3·(3·x − 2)2·(3).
- f′(x) = 6·(x + 5)5·(1).
- f′(x) = 2·(4·x − 1)1·(4).
- f′(x) = 5·(−2·x + 3)4·(−2).
- f′(x) = 3·(5·x + 2)2·(5).
- f′(x) = 4·(3·x + 4)3·(3).
- f′(x) = 3·(−3·x + 1)2·(−3).
- f′(x) = 5·(2·x − 5)4·(2).
- f′(x) = 2·(7·x + 1)1·(7).
- f′(x) = 4·(x2 + 1)3·(2·x).
- f′(x) = 3·(2·x2 + 3)2·(4·x).
- f′(x) = 4·(x2 + 2·x)3·(2·x + 2).
- f′(x) = 3·(3·x2 − 1)2·(6·x).
- f′(x) = 2·(x2 − 4·x + 2)1·(2·x − 4).
- f′(x) = 3·(2·x2 + x + 1)2·(4·x + 1).
- f′(x) = 4·(−x2 + 2·x + 5)3·(−2·x + 2).
- f′(x) = 3·(3·x2 + 2·x)2·(6·x + 2).
- f′(x) = 5·(x2 + 3·x + 4)4·(2·x + 3).
- f′(x) = 2·(4·x2 − x + 2)1·(8·x − 1).
- f′(x) = 7·(5·x − 2)6·(5).
- f′(x) = 4·(2·x2 − 3·x)3·(4·x − 3).
- f′(x) = 5·(−3·x + 1)4·(−3).
- f′(x) = 3·(x2 − x + 3)2·(2·x − 1).
- f′(x) = 4·(3·x2 + 1)3·(6·x).
- f′(x) = 3·(6·x + 5)2·(6).
- f′(x) = 2·(2·x2 + 5·x + 1)1·(4·x + 5).
- f′(x) = 5·(−2·x2 + 7)4·(−4·x).
Ответы даны в точной факторизованной форме, и дополнительное раскрытие скобок не требуется. Каждая строка проверена дифференцированием соответствующей исходной функции. Учителю удобно оценивать отдельно два действия: внешнюю производную и внутреннюю. Если ошибка только во внутреннем множителе, разберите № 1, 5, 11 и 16 и затем повторите соседние пункты.
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
