🦞 定积AI · 图说高数 · 第2章 导数与微分

导数与微分 · 求 f(x)=x3−3xf(x)=x^3-3x 的单调区间，并求极值

考研难度掌握 · 3/6
第2章 导数与微分 ｜ 题库题号 2-15 ｜ 增强版：强交互 · 沉浸式 · 工程思维 · 考研难度 ｜ 师生双视图同源
载体：自绘 SVG · 增强版（第2章）·零外链·数据不出本地
教师视图学生视图
题 干
求 f(x)=x3−3xf(x)=x^3-3x 的单调区间，并求极值
还原图过程图雷区图认知层级图
1还原图从题干取出已知与所求
已 知f(x) = x³ − 3x所 求求单调区间，并求极值缺口需架桥
先求 f′、找临界点，再画符号表定单调性与极值。
教师符号表是关键：不画表容易把区间写反。
学生三行表：区间 / f′ 符号 / 单调性。
2过程图解法链（CAS 复算核验）
推导链：每一步都可用 CAS 复算求导f′(x) = 3x² − 3 = 3(x²−1)找临界点x = −1，x = 1画符号表(−∞,−1) 增；( −1,1) 减；(1,∞) 增求极值极大 f(−1)=2，极小 f(1)=−2结果f'(x)=3x²-3=3(x²-1)，增区间 (-∞,-1)∪(1,∞)，减区间 (-1,1)；极大值 f(-1)=2，极小值 f(1)=-2
推导链末一步与题库答案逐字一致；各步已用 SymPy 复算或代回验证（可核验，非人工臆造）。
教师只讲卡点，不逐行念。
学生对照自查：卡在哪一步？
3方法矩阵识别特征 → 判别方法 → 实例
方法选择矩阵：看识别特征 → 定判别方法 → 对到实例（本行高亮本题）识别特征判别方法实例导数定义差商取极限，系数先配平（2h / −h）2-1 / 2-20四则与复合基本公式 + 链式法则逐层乘2-2 / 2-4 / 2-9幂指型取对数化成乘积再求导（x^x、x^sinx）2-11 / 2-28隐函数两边对 x 求导，y 视为 x 的复合函数2-10 / 2-24 / 2-32参数方程一阶 = (dy/dt)/(dx/dt)；二阶再除一次 dx/dt（一阶 2-12 / 2-46；二阶 2-31 / 2-37 / 2-38；切线 2-26 / 2-32 / 2-36）2-12 / 2-31 / 2-37高阶导数逐阶找规律；乘积用莱布尼茨公式2-5 / 2-13 / 2-30微分dy = f′(x)dx；近似误差 O(dx²)2-7 / 2-8 / 2-18导数应用切线法线 / 单调极值 / 最值 / 零点个数2-14 / 2-15 / 2-19概念辨析洛必达前提、拉格朗日中值定理的 ξ2-17 / 2-24
章级方法索引：先认结构，再定方法；本行高亮本题所用方法。
教师让学生自己把本题归到某一行，再讲这一行为什么成立。
学生先归位再看过程图：这题属于哪一行？
4思维导航图触发 → 反思 → 迁移（题库真实思维引导）
思维导航：看懂题目 → 回看过程 → 迁移条件触发研究单调性/极值，为什么先看 f'(x) 的符号？反思临界点一定是极值点吗？需要什么额外判断？迁移把 f(x)=x³-3x 改成 x³-ax，你能得到关于 a 的极值结论吗？
来自题库「思维引导」字段：看懂题目 → 回看过程 → 迁移条件。
教师把「为什么这么做」讲透，比讲「怎么做」更重要。
学生用自己的话回答「触发」那一问。
5路径图考场四步走
求 f′并因式分解找临界点f′=0 与不可导点画符号表区间 / 符号 / 单调性定极值由符号变化判定枢纽：第 3 步是全题咽喉，学生必须亲手补全这一步。
四步路径，每步产出一个可核验的中间结果。
教师提醒：第 3 步是全题枢纽。
学生如果卡住，先补第 3 步。
6雷区图错在哪一步（真实数据接入位）
雷区数据接入位　本图用于把「最易错处」钉在图上的具体位置；错误率来自题库作答聚合（脱敏·按知识点「Ch2 单调性与极值（导数判别）」）。
本知识点真实错误率：数据接入后显示（暂无则不显示，绝不编造）。
雷区图把「最容易错的地方」钉在具体位置；错误率数据接入后显示。
教师只点典型错误、不点名。
学生对照自查：这几个位置我有没有踩坑？
7认知层级图本题落在 Bloom 哪一层
认知层级（Bloom）：本题在主序列中的位置记忆●理解●应用●分析评价创造绿=本题涉及；灰=本题不涉及（层级递进，但不要求每题都到顶）
本题涉及的认知层级（绿）——级别递进，但不要求每题都到顶。
教师据此定课堂标高。
学生知道要练到哪一层：会算 ≠ 会用。
⬆ 认知再上一级评价 / 创造 · 只增不改
⚖ 多解反思 · 解法比较（评价层）
做完别急着走，再问一层：临界点一定是极值点吗？需要什么额外判断？
能说清「为什么选它、别的为什么不行」，才算把方法用活。　溯源：题库 2-15 · thinking_guide.reflection
✍ 命题人 · 我来改一题（创造层）
试着把题改一处条件，编一个新题：把 f(x)=x^3-3x 改成 x^3-ax，你能得到关于 a 的极值结论吗？
能自己出题并给出答案，说明你摸到了这道题的「命门」。　溯源：题库 2-15 · thinking_guide.transfer
🔧 工程视角 · 学以致用（第2章题库·真实应用/建模题 #2-8 ｜ 微分概念）
工程问题→数学建模→本章工具→工程结论
利用微分近似计算 4.01\sqrt{4.01}
看工程结论
≈ 2.0025（实际约2.0025）
把本章工具落到一个真实应用场景——这就是「学以致用」。
🎯 小试一刀 · 先想再对
求 f(x)=x3−3xf(x)=x^3-3x 的单调区间，并求极值
你自己做到哪一步？（如实自评，用于生成你的复习路径）
💡 求 f'(x)=0 的临界点并画符号表
🎯 从会做 → 会迁移解题能力 · 只增不改
🔁 举一反三 · 同型变式回练
以下为本题的同型题（题库真源 · 可溯源）——先自己做，再展开答案：
  1. 讨论函数 f(x)=x3−3x+af(x)=x^3-3x+a 的零点个数随参数 aa 的变化情况
    看答案对一对
    f'(x)=3(x^2-1)，极大值点 x=-1: f(-1)=2+a；极小值点 x=1: f(1)=-2+a。若 a>2 则 f(1)>0，只有1个零点；若 a<-2 则 f(-1)<0，只有1个零点；若 -2<a<2 则有3个零点；若 a=±2 则有2个零点（重根）
    题库 2-19 · 导数与单调性（含参数）
  2. 若 f(x)=x2ln⁡xf(x)=x^2\ln x，则 f′(x)=f'(x)= ____。
    看答案对一对
    2xln⁡x+x2x\ln x + x
    题库 2-22 · 导数计算
  3. 求曲线 {x=t2−2ty=t3−3t\begin{cases}x = t^2 - 2t \\ y = t^3 - 3t\end{cases} 在 t=1t=1 处的切线方程和法线方程。
    看答案对一对
    切线 y=−32(x+1)y = -\frac{3}{2}(x+1)，法线 y=23(x+1)y = \frac{2}{3}(x+1)
    题库 2-26 · 参数方程求导
🧭 解题策略卡 · 识别式
拿到题先问自己：研究单调性/极值，为什么先看 f'(x) 的符号？
把「看见什么信号 → 想到什么方法」记成条件反射，比记题型更耐用。　溯源：题库 2-15 · thinking_guide.trigger
📈 考研真题角 · 命题规律（题库真题池 · 可溯源 id · 每章 2 道）
判断：若f(x)在x=0处可导，则|f(x)|在x=0处一定可导。
#HC0221-023 ｜ Ch2 导数概念 ｜ 挑战
看答案与命题人视角
C
命题人视角：本章是考研「工具型 + 综合型」考点，常与相邻章交叉命题，考查「识别结构 → 选方法」的熟练度。
函数 f(x)f(x) 在 [0,1][0,1] 上二阶可导，f(0)=f(1)=0f(0)=f(1)=0，且 min⁡[0,1]f(x)=−1\min_{[0,1]} f(x) = -1。证明：存在 ξ∈(0,1)\xi\in(0,1) 使得 f′′(ξ)≥8f''(\xi) \ge 8。
#HC02211-001 ｜ Ch2 微分中值定理 ｜ 挑战
看答案与命题人视角
见解析
命题人视角：本章是考研「工具型 + 综合型」考点，常与相邻章交叉命题，考查「识别结构 → 选方法」的熟练度。