题目
(1)设 ((x)^2+1)=(x)^4+(x)^2+1, 则 '((x)^2+1)= __ .

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查函数的复合关系及导数的计算,需要学生通过换元法将复合函数转化为基本初等函数,再利用导数的四则运算法则求解。
解题核心思路:
- 换元法:令$t = x^2 + 1$,将原函数$f(x^2 + 1)$转化为关于$t$的表达式$f(t)$。
- 化简表达式:将$x^2$用$t - 1$替换,展开并整理得到$f(t)$的显式表达式。
- 求导:对$f(t)$关于$t$求导,得到$f'(t)$,最后将$t = x^2 + 1$代入即可。
破题关键点:
- 正确换元:通过$t = x^2 + 1$消去原函数中的$x$,将复合函数转化为单变量函数。
- 准确展开与合并同类项:确保化简过程中代数运算无误。
- 导数计算:对多项式函数求导时注意系数和符号。
步骤1:换元法引入变量
令$t = x^2 + 1$,则$x^2 = t - 1$。原函数可表示为:
$f(t) = x^4 + x^2 + 1$
步骤2:用$t$表示$x^4$和$x^2$
将$x^4$写成$(x^2)^2$,代入$x^2 = t - 1$:
$x^4 = (t - 1)^2$
因此,原函数变为:
$f(t) = (t - 1)^2 + (t - 1) + 1$
步骤3:展开并化简
展开$(t - 1)^2$:
$(t - 1)^2 = t^2 - 2t + 1$
代入并合并同类项:
$\begin{aligned}f(t) &= t^2 - 2t + 1 + (t - 1) + 1 \\&= t^2 - 2t + 1 + t - 1 + 1 \\&= t^2 - t + 1\end{aligned}$
步骤4:对$t$求导
对$f(t) = t^2 - t + 1$求导:
$f'(t) = 2t - 1$
步骤5:代入$t = x^2 + 1$
将$t$替换为$x^2 + 1$:
$f'(x^2 + 1) = 2(x^2 + 1) - 1 = 2x^2 + 2 - 1 = 2x^2 + 1$