第2章 变化率与导数总讲义.doc
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1、2.1变化的快慢与变化率【学习要求】1理解函数的平均变化率和瞬时变化率的概念2会求物体运动的平均速度并估计瞬时速度【学法指导】从平均速度和瞬时速度的概念推广到函数的平均变化率与瞬时变化率,用来刻画事物变化的快慢,为导数的学习作准备.一基础知识回顾1对一般的函数yf(x)来说,当自变量x从x1变为x2时,函数值从f(x1)变为f(x2),它的平均变化率为2对于一般的函数yf(x),在自变量x从x0变到x1的过程中,若设xx1x0,yf(x1)f(x0),则函数的平均变化率为;当x趋于0时,平均变化率就趋于函数在x0点的瞬时变化率3平均变化率用来刻画函数值在某个范围内变化的快慢,瞬时变化率刻画的是
2、函数在一点处变化的快慢 二问题探究探究点一:平均变化率例1:已知函数f(x)2x23x5.(1)求当x14,且x1时,函数增量y和平均变化率;(2)求当x14,且x0.1时,函数增量y和平均变化率;(3)若设x2x1x.分析(1)(2)题中的平均变化率的几何意义解:f(x)2x23x5,yf(x1x)f(x1) 2(x1x)23(x1x)5(2x3x15) 2(x)22x1x3x2(x)2(4x13)x. (1)当x14,x1时,y2(443)121,21. (2)当x14,x0.1时,y20.12(443)0.10.021.91.92,19.2. (3)在(1)题中,它表示抛物线上P1(4,
3、39)与点P2(5,60)连线的斜率在(2)题中,它表示抛物线上点P1(4,39)与点P2(4.1,40.92)连线的斜率跟踪训练1:已知函数f(x)x2x,计算f(x)在区间x0,x0x上的平均变化率,并求当x02,x0.1时平均变化率的值解:函数f(x)x2x在区间x0,x0x上的平均变化率为2x01x,当x02,x0.1时,函数f(x)x2x在区间2,2.1上的平均变化率为2210.15.1.探究点二:瞬时变化率例2一辆汽车按规律s3t21做直线运动,估计汽车在t3 s时的瞬时速度(时间单位:s;位移单位:m)解:当时间从3变到3t时,3t18. 当t趋于0时,趋于常数18. 这辆汽车在
4、t3 s时的瞬时速度为18 m/s.跟踪训练2:求函数f(x)x23x在x2处的瞬时变化率解:x1. 当x趋于0时,趋于1. 即函数f(x)在x2处的瞬时变化率为1.三练一练1已知函数yf(x)2x21的图像上一点(1,1)及邻近一点(1x,1y),则=(C)A4 B4x C42x D42(x)22一木块沿某一斜面自由下滑,测得下滑的水平距离s与时间t之间的函数关系式为st2,则t2时,此木块在水平方向的瞬时速度为 (C)A2 B1 C D3质点运动方程为st23,则在时间(3,3t)内,相应的平均速度等于6t 4函数yf(x)2在x1处的瞬时变化率为2四课时小结1平均变化率反映函数在某个范围
5、内变化的快慢;瞬时变化率反映函数在某点处变化的快慢2可以使用逼近的思想理解瞬时变化率,同时结合变化率的实际意义.五作业设计1 一物体的运动方程是s3t2,则在一小段时间2,2.1内相应的平均速度为 (D)A0.41 B3 C4 D4.12 函数y1在2,2x上的平均变化率是 (A)A0 B1 C2 Dx3 在曲线yx22的图像上取一点(1,3)及附近一点(1x,3y),则等于(C)Ax2 Bx2 Cx2 D2x4 函数y2x2x在x2附近的平均变化率是 (C)A7 B7x C72x D72(x)25 一质点按规律s(t)2t3运动,则t1时的瞬时速度为(B)A4 B6 C24 D486 自由落
6、体运动方程为s(t)gt2,g9.8 m/s2,若,则t趋于0时,趋于9.8 m/s,它是 (C)A01秒内的平均速度 B1(1t)秒内的速度C1秒这一时刻的瞬时速度 D1(1t)秒内的平均速度7 甲、乙两厂污水的排放量W与时间t的关系如图所示,治污效果较好的(B)A甲 B乙 C相同 D不确定8 函数f(x)53x2在区间1,2上的平均变化率为99 过曲线yx21上两点P(1,2)和Q(1x,2y)作曲线的割线,当x0.1时,割线的斜率k2.110自由落体运动物体在t4 s时刻的瞬时速度为39.2 m/s(取g9.8 m/s2)11求函数y2x25在区间2,2x内的平均变化率解:因为y2(2x
7、)25(2225)8x2(x)2,所以函数在区间2,2x上的平均变化率为82x.12将原油精炼为汽油、柴油、塑胶等各种不同产品,需要对原油进行冷却和加热如果第x h时,原油的温度(单位:)为yf(x)x27x15(0x8)计算第2 h时,原油温度的瞬时变化率,并说明它们的意义解:x3,当x趋于0时,趋于3,即第2 h时,瞬时变化率为3. 它说明在第2 h附近,原油温度大约以3 /h的速率下降13若一物体运动方程如下:(位移单位:m,时间单位:s)s求:(1)物体在t3,5内的平均速度;(2)物体的初速度v0; (3)物体在t1时的瞬时速度解:(1)物体在t3,5内的时间变化量为t532,物体在
8、t3,5内的位移变化量为s3522(3322)3(5232)48,物体在t3,5上的平均速度为24 (m/s)(2)求物体的初速度v0即求物体在t0时的瞬时速度物体在t0附近的平均变化率为3t18,当t趋于0时,趋于18,物体在t0处的瞬时变化率为18,即物体的初速度为18 m/s.(3)物体在t1时的瞬时速度即为函数在t1处的瞬时变化率物体在t1附近的平均变化率为3t12.当t趋于0时,趋于12,物体在t1处的瞬时变化率为12.即物体在t1时的瞬时速度为12 m/s.2.2导数的概念及其几何意义【学习要求】1理解导数的概念以及导数和变化率的关系2会计算函数在某点处的导数,理解导数的实际意义3
9、理解导数的几何意义,会求曲线上某点处的切线方程【学法指导】通过导数的定义体会其中蕴涵的逼近思想,利用数形结合思想进一步直观感受这种思想一基础知识回顾1函数f(x)在xx0处的导数函数yf(x)在x0点的瞬时变化率称为函数yf(x)在x0点的导数,通常用符号f(x0)表示,记作f(x0) 2曲线的切线如图,曲线yf(x)的一条割线AB,其中A(x0,f(x0),B(x0x,f(x0x)当x趋于零时,割线AB将绕点A转动最后趋于直线l ,称直线l为曲线yf(x)在点A处的切线3函数的平均变化率的几何意义是曲线yf(x)割线的斜率;函数yf(x)在x0处的导数f(x0)表示曲线f(x)在点A处的切线
10、的斜率 二问题探究探究点一:函数在一点处的导数例1:蜥蜴的体温与阳光的照射有关,其关系为T(t)15,其中T(t)为体温(单位:),t为太阳落山后的时间(单位:min),计算T(2),并解释它的实际意义解:T(2) (/min)T(2)(/min)表示太阳落山后2分钟蜥蜴的体温以 /min的速度下降跟踪训练1:已知正方形的面积S是边长x的函数Sx2,计算S(5)并说出S(5)的意义解:S(5) (10x)10. S(5)10说明正方形的面积在边长为5时以10的速度增加探究点二:导数的几何意义问题1:如图,当点Pn(xn,f(xn)(n1,2,3,4)沿着曲线f(x)趋近于点P(x0,f(x0)
11、时,割线PPn的变化趋势是什么?答:当点Pn趋近于点P时,割线PPn趋近于确定的位置这个确定位置的直线PT称为点P处的切线问题2:曲线的切线是不是一定和曲线只有一个交点?答:不一定曲线的切线和曲线不一定只有一个交点,和曲线只有一个交点的直线和曲线也不一定相切如图,曲线的切线是通过逼近将割线趋于确定位置的直线例2:如图,它表示跳水运动中高度随时间变化的函数h(t)4.9t26.5t10的图像根据图像,请描述、比较曲线h(t)在t0,t1,t2附近的变化情况解:我们用曲线h(t)在t0,t1,t2处的切线,刻画曲线h(t)在上述三个时刻附近的变化情况(1)当tt0时,曲线h(t)在t0处的切线l0
12、平行于t轴所以,在tt0附近曲线比较平坦,几乎没有升降(2)当tt1时,曲线h(t)在t1处的切线l1的斜率h(t1)0.所以,在tt1附近曲线下降,即函数h(t)在tt1附近单调递减(3)当tt2时,曲线h(t)在t2处的切线l2的斜率h(t2)0,所以,在tt3,tt4附近单调递增,且曲线h(t)在t3附近比在t4附近递增得快(2)若函数yf(x)的导函数在区间a,b上是增函数,则函数yf(x)在区间a,b上的图像可能是(A)解析:依题意,yf(x)在a,b上是增函数,则在函数f(x)的图像上,各点的切线的斜率随着x的增大而增大,观察四个选项的图像,只有A满足探究点三:求切线的方程问题1:
13、怎样求曲线f(x)在点(x0,f(x0)处的切线方程?答:根据导数的几何意义,求出函数yf(x)在点(x0,f(x0)处的导数,即曲线在该点处的切线的斜率,再由直线方程的点斜式求出切线方程问题2:曲线f(x)在点(x0,f(x0)处的切线与曲线过某点(x0,y0)的切线有何不同?答:曲线f(x)在点(x0,f(x0)处的切线,点(x0,f(x0)一定是切点,只要求出kf(x0),利用点斜式写出切线即可;而曲线f(x)过某点(x0,y0)的切线,给出的点(x0,y0)不一定在曲线上,既使在曲线上也不一定是切点例3:已知曲线f(x)x2,(1)求曲线在点P(1,1)处的切线方程;(2)求曲线过点P
14、(3,5)的切线方程解:(1)设切点为(x0,y0), 2x0,f(1)2. 曲线在点P(1,1)处的切线方程为y12(x1),即y2x1. (2)点P(3,5)不在曲线f(x)x2上,设切点为(x0,y0) 由(1)知,f(x0)2x0,切线方程为yy02x0(xx0),由P(3,5)在所求直线上得5y02x0(3x0),再由A(x0,y0)在曲线yx2上得y0x,联立,得,x01或x05. 从而切点A的坐标为(1,1)或(5,25) 当切点为(1,1)时,切线的斜率为k12x02,此时切线方程为y12(x1),即y2x1,当切点为(5,25)时,切线的斜率为k22x010,此时切线方程为y
15、2510(x5),即y10x25. 综上所述,过点P(3,5)且与曲线yx2相切的直线方程为y2x1或y10x25.跟踪训练3:已知曲线y2x27,求:(1)曲线上哪一点的切线平行于直线4xy20?(2)曲线过点P(3,9)的切线方程解:y (4x2x)4x. (1)设切点为(x0,y0),则4x04,x01,y05,切点坐标为(1,5)(2)由于点P(3,9)不在曲线上设所求切线的切点为A(x0,y0),则切线的斜率k4x0,故所求的切线方程为yy04x0(xx0)将P(3,9)及y02x7代入上式,得9(2x7)4x0(3x0)解得x02或x04,所以切点为(2,1)或(4,25)从而所求
16、切线方程为8xy150和16xy390.三练一练1函数f(x)在x0处可导,则 (B)A与x0、h都有关 B仅与x0有关,而与h无关C仅与h有关,而与x0无关 D与x0、h均无关2函数y3x2在x1处的导数为 (B)A12 B6 C3 D23若曲线yx2axb在点(0,b)处的切线方程是xy10,则(A)Aa1,b1 Ba1,b1 Ca1,b1 Da1,b14已知曲线f(x)2x24x在点P处的切线斜率为16,则P点坐标为(3,30) 四课时小结1导数f(x0)的几何意义是曲线yf(x)在点(x0,f(x0)处的切线的斜率,即k f(x0),物理意义是运动物体在某一时刻的瞬时速度2利用导数求曲
17、线的切线方程,要注意已知点是否在曲线上如果已知点在曲线上,则以该点为切点的切线方程为yf(x0)f(x0)(xx0);若已知点不在切线上,则设出切点(x0,f(x0),表示出切线方程,然后求出切点.五作业设计1 函数f(x)x21在x1处的导数是(C)A0 B1 C2 D以上都不对2 设函数f(x)ax32,且f(1)3,则a等于(D)A1 B. C. D13. 已知yf(x)的图像如图所示,则f(xA)与f(xB)的大小关系是 (B)Af(xA)f(xB) Bf(xA)f(xB) Cf(xA)f(xB) D不能确定4 在曲线yx2上切线倾斜角为的点是 (D)A(0,0) B(2,4) C(,
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