4.1.1问题探索-----求自由落体的瞬时速度
(湘教版)高中数学选修2-2(全册)同步练习汇总
(湘教版)高中数学选修2 -2 (全册)同步练习汇总第4章导数及其应用4．1导数概念4．1.1问题探索- -求自由落体的瞬时速度一、根底达标1．设物体的运动方程s＝f(t) ,在计算从t到t＋d这段时间内的平均速度时,其中时间的增量d() A．d>0 B．d<0C．d＝0 D．d≠0答案 D2．一物体运动的方程是s＝2t2 ,那么从2 s到(2＋d) s这段时间内位移的增量为() A．8 B．8＋2dC．8d＋2d2D．4d＋2d2答案 C解析Δs＝2(2＋d)2－2×22＝8d＋2d2.3．一物体的运动方程为s＝3＋t2 ,那么在时间段[2,2.1]内相应的平均速度为() A．4.11 B．4.01 C．4.0答案 D解析v＝错误!＝4.1.4．一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之间的方程为s＝18t2 ,那么t＝2时,此木块水平方向的瞬时速度为()A．2 B．1 C.12 D.14答案 C解析ΔsΔt＝18(2＋Δt)2－18×22Δt＝12＋18Δt→12(Δt→0)．5．质点运动规律s＝2t2＋1 ,那么从t＝1到t＝1＋d时间段内运动距离对时间的变化率为________．答案4＋2d解析v＝2(1＋d)2＋1－2×12－11＋d－1＝4＋2d.6．某个物体走过的路程s(单位：m)是时间t(单位：s)的函数：s＝－t2＋1.(1)t＝2到t＝2.1；(2)t ＝2到t ＝2.01； (3)t ＝2到t ＝2.001.那么三个时间段内的平均速度分别为________ ,________ ,________ ,估计该物体在t ＝2时的瞬时速度为________． 答案 －4.1 m/s －4.01 m/s －4.001 m/s －4 m/s7．某汽车的紧急刹车装置在遇到特别情况时 ,需在2 s 内完成刹车 ,其位移 (单位：m)关于时间(单位：s)的函数为： s (t )＝－3t 3＋t 2＋20 ,求：(1)开始刹车后1 s 内的平均速度； (2)刹车1 s 到2 s 之间的平均速度； (3)刹车1 s 时的瞬时速度． 解 (1)刹车后1 s 内平均速度v 1＝s (1)－s (0)1－0＝(－3×13＋12＋20)－201＝－2(m/s)．(2)刹车后1 s 到2 s 内的平均速度为： v 2＝s (2)－s (1)2－1＝(－3×23＋22＋20)－(－3×13＋12＋20)1＝－18(m/s)．(3)从t ＝1 s 到t ＝(1＋d )s 内平均速度为： v 3＝s (1＋d )－s (1)d＝－3(1＋d )3＋(1＋d )2＋20－(－3×13＋12＋20)d＝－7d －8d 2－3d 3d ＝－7－8d －3d 2→－7(m/s)(d →0)即t ＝1 s 时的瞬时速度为－7 m/s. 二、能力提升8．质点M 的运动方程为s ＝2t 2－2 ,那么在时间段[2,2＋Δt ]内的平均速度为( )A ．8＋2ΔtB ．4＋2ΔtC ．7＋2ΔtD ．－8＋2Δt答案 A解析 Δs Δt ＝2(2＋Δt )2－2－(2×22－2)Δt＝8＋2Δt .9．自由落体运动的物体下降的距离h 和时间t 的关系式为h ＝12gt 2 ,那么从t ＝0到t ＝1时间段内的平均速度为________ ,在t ＝1到t ＝1＋Δt 时间段内的平均速度为________ ,在t ＝1时刻的瞬时速度为________． 答案 12g g ＋12g Δt g 解析 12g ×12－12g ×021－0＝12g .12g (1＋Δt )2－12g ×12Δt ＝g ＋12g Δt . 当Δt →0时 ,g ＋12g Δt →g .10．自由落体运动的物体下降距离h 和时间t 的关系式为h ＝12gt 2,t ＝2时的瞬时速度为19.6 ,那么g ＝________. 答案解析 12g (2＋Δt )2－12g ×22Δt ＝2g ＋12g Δt . 当Δt →0时 ,2g ＋12g Δt →2g . ∴2g ＝19.6 ,g ＝9.8.11．求函数s ＝2t 2＋t 在区间[2,2＋d ]内的平均速度． 解 ∵Δs ＝2(2＋d )2＋(2＋d )－(2×22＋2)＝9d ＋2d 2 , ∴平均速度为Δsd ＝9＋2d .12．甲、乙二人平时跑步路程与时间的关系以及百米赛跑路程和时间的关系分别如图①、②所示．问：(1)甲、乙二人平时跑步哪一个跑得快?(2)甲、乙二人百米赛跑,快到终点时,谁跑得快(设Δs为s的增量)?解(1)由题图①在(0 ,t]时间段内,甲、乙跑过的路程s甲<s乙,故有s甲t<s乙t即在任一时间段(0 ,t]内,甲的平均速度小于乙的平均速度,所以乙比甲跑得快．(2)由题图②知,在终点附近[t－d,t)时间段内,路程增量Δs乙>Δs甲,所以Δs乙d>Δs甲d即快到终点时,乙的平均速度大于甲的平均速度,所以乙比甲跑得快．三、探究与创新13．质量为10 kg的物体按照s(t)＝3t2＋t＋4的规律做直线运动,求运动开始后4秒时物体的动能．解s(Δt＋4)－s(4)Δt＝3(Δt＋4)2＋(Δt＋4)＋4－(3×42＋4＋4)Δt＝3Δt＋25 , 当Δt→0时,3Δt＋25→25.即4秒时刻的瞬时速度为25.∴物质的动能为12m v2＝12×10×252＝3 125(J)4．问题探索- -求作抛物线的切线一、根底达标1．曲线y＝2x2上一点A(1,2) ,那么A处的切线斜率等于() A．2 B．4C．6＋6d＋2d2D．6答案 B2．曲线y＝12x2－2上的一点P(1 ,－32) ,那么过点P的切线的倾斜角为()A．30°B．45°C．135°D．165°答案 B3．如果曲线y＝2x2＋x＋10的一条切线与直线y＝5x＋3平行,那么切点坐标为() A．(－1 ,－8) B．(1,13)C．(1,12)或(－1,8) D．(1,7)或(－1 ,－1)答案 B4．曲线y＝x－2在点P(3,1)处的切线斜率为()A．－12B．0 C.12D．1答案 C解析(3＋Δx)－2－3－2Δx＝Δx＋1－1Δx＝1Δx＋1＋1.当Δx→0时,1Δx＋1＋1→12.5．假设曲线y＝x2＋1在曲线上某点处的斜率为2 ,那么曲线上该切点的坐标为________．答案(1,2)6．曲线y＝x2＋2在点P(1,3)处的切线方程为________．答案2x－y＋1＝0解析(1＋Δx)2＋2－(12＋2)Δx＝Δx＋2 ,当Δx→0时,Δx＋2→2.所以曲线y＝x2＋2在点P(1,3)处的切线斜率为2 ,其方程为y－3＝2(x－1)．即为2x－y＋1＝0.7．抛物线y＝x2在点P处的切线与直线2x－y＋4＝0平行,求点P的坐标及切线方程．解设点P(x0 ,y0) ,f(x0＋d)－f(x0)d＝(x0＋d)2－x20d＝d＋2x0 ,d→0时,d＋2x0→2x0.抛物线在点P处的切线的斜率为2x0 ,由于切线平行于2x－y＋4＝0 ,∴2x0＝2 ,x0＝1 , 即P点坐标为(1,1) ,切线方程为y－1＝2(x－1) ,即为2x－y－1＝0.二、能力提升8．曲线y＝－1x在点(1 ,－1)处的切线方程为()A．y＝x－2 B．y＝xC．y＝x＋2 D．y＝－x－2 答案 A解析－1Δx＋1－(－11)Δx＝1－1Δx＋1Δx＝1Δx＋1,当Δx→0时,1Δx＋1→1.曲线y＝－1x在点(1 ,－1)处的切线的斜率为1 ,切线方程为y＋1＝1×(x－1) ,即y＝x－2.9．曲线f(x)＝x2＋3x在点A(2,10)处的切线的斜率为________．答案7解析f(2＋Δx)－f(2)Δx＝(2＋Δx)2＋3(2＋Δx)－(22＋3×2)Δx＝Δx＋7 ,当Δx→0时,Δx＋7→7 ,所以,f(x)在A处的切线的斜率为7.10．曲线f(x)＝x2＋3x在点A处的切线的斜率为7 ,那么A点坐标为________．答案(2,10)解析设A点坐标为(x0 ,x20＋3x0) ,那么f(x0＋Δx)－f(x0)Δx＝(x0＋Δx)2＋3(x0＋Δx)－(x20＋3x0)Δx＝Δx＋(2x0＋3) ,当Δx→0时,Δx＋(2x0＋3)→2x0＋3 ,∴2x0＋3＝7 ,∴x0＝2.x20＋3x0＝10.A点坐标为(2,10)．11．抛物线y＝x2＋1 ,求过点P(0,0)的曲线的切线方程．解设抛物线过点P的切线的切点为Q(x0 ,x20＋1)．那么(x0＋Δx)2＋1－(x20＋1)Δx＝Δx＋2x0.Δx→0时,Δx＋2x0→2x0.∴x20＋1－0x0－0＝2x0 ,∴x0＝1或x0＝－1.即切点为(1,2)或(－1,2)．所以,过P(0,0)的切线方程为y＝2x或y＝－2x.即2x－y＝0或2x＋y＝0.三、探究与创新12．直线l：y＝x＋a(a≠0)和曲线C：y＝x3－x2＋1相切,求切点的坐标及a的值．解设切点A(x0 ,y0) ,(x0＋d)3－(x0＋d)2＋1－(x30－x20＋1)d＝3x20d＋3x0d2＋d3－2x0d－d2d＝3x 20－2x 0＋(3x 0－1)d ＋d 2→3x 20－2x 0(d →0)． 故曲线上点A 处切线斜率为3x 20－2x 0 ,∴3x 20－2x 0＝1 ,∴x 0＝1或x 0＝－13 ,代入C的方程得 ⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝1 y 0＝1或⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝－13 y 0＝2327代入直线l ,当⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝1y 0＝1时 ,a ＝0(舍去) ,当⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝－13 y 0＝2327时 ,a ＝3227 ,即切点坐标为(－13 ,2327) ,a ＝3227.4． 导数的概念和几何意义一、根底达标1．设f ′(x 0)＝0 ,那么曲线y ＝f (x )在点(x 0 ,f (x 0))处的切线( )A ．不存在B ．与x 轴平行或重合C ．与x 轴垂直D ．与x 轴斜交答案 B2．函数y ＝f (x )的图象如图 ,那么f ′(x A )与f ′(x B )的大小关系是( )A．f′(x A)>f′(x B) B．f′(x A)<f′(x B)C．f′(x A)＝f′(x B) D．不能确定答案 B解析分别作出A、B两点的切线,由题图可知k B>k A ,即f′(x B)>f′(x A)．3．曲线y＝2x2上一点A(2,8) ,那么在点A处的切线斜率为() A．4 B．16 C．8 D．2解析在点A处的切线的斜率即为曲线y＝2x2在x＝2时的导数,由导数定义可求y′＝4x ,∴f′(2)＝8.答案 C4．函数f(x)在x＝1处的导数为3 ,那么f(x)的解析式可能为() A．f(x)＝(x－1)2＋3(x－1)B．f(x)＝2(x－1)C．f(x)＝2(x－1)2D．f(x)＝x－1答案 A解析分别求四个选项的导函数分别为f′(x)＝2(x－1)＋3；f′(x)＝2；f′(x)＝4(x－1)；f′(x)＝1.5．抛物线y＝x2＋x＋2上点(1,4)处的切线的斜率是________ ,该切线方程为____________．答案33x－y＋1＝0解析Δy＝(1＋d)2＋(1＋d)＋2－(12＋1＋2)＝3d＋d2 ,故y′|x＝1＝limd→0Δy d＝limd→0(3＋d)＝3.∴切线的方程为y－4＝3(x－1) ,即3x－y＋1＝0.6．假设曲线y＝x2－1的一条切线平行于直线y＝4x－3 ,那么这条切线方程为____________．答案4x－y－5＝0解析∵f′(x)＝f(x＋d)－f(x)d＝(x＋d)2－1－(x2－1)d＝2xd＋d2d＝(2x＋d)＝2x.设切点坐标为(x0,y0) ,那么由题意知f′(x0)＝4 ,即2x0＝4 ,∴x0＝2 ,代入曲线方程得y0y－3＝4(x－2) ,即4x－y－5＝0.7．求曲线y＝x3在点(3,27)处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积．解∵f′(3)＝f(3＋d)－f(3)d＝(3＋d)3－33d＝(d2＋9d＋27)＝27 ,∴曲线在点(3,27)处的切线方程为y－27＝27(x－3) , 即27x－y－54＝0.此切线与x轴、y轴的交点分别为(2,0) ,(0 ,－54)．∴切线与两坐标轴围成的三角形的面积为S＝12×2×54＝54.二、能力提升8．曲线y＝－x3＋3x2在点(1,2)处的切线方程为() A．y＝3x－1 B．y＝－3x＋5C．y＝3x＋5 D．y＝2x答案 A解析－(Δx＋1)3＋3(Δx＋1)2－(－13＋3×12)Δx＝－Δx2＋3.Δx→0时,－Δx2＋3→3.∴f′(1)＝3.即曲线在(1,2)处的切线斜率为3. 所以切线方程为y－2＝3(x－1) ,即y＝3x－1.9．函数y＝f(x)图象在M(1 ,f(1))处的切线方程为y＝12x＋2 ,那么f(1)＋f′(1)＝________. 答案 3解析 由切点在切线上． ∴f (1)＝12×1＋2＝52.切线的斜率f ′(1)＝12.∴f (1)＋f ′(1)＝3.10．假设曲线y ＝x 2＋ax ＋b 在点(0 ,b )处的切线方程为x －y ＋1＝0 ,那么a ,b 的值分别为________ ,________. 答案 1 1解析 ∵点(0 ,b )在切线x －y ＋1＝0上 , ∴－b ＋1＝0 ,b ＝1.又f (0＋Δx )－f (0)Δx ＝Δx 2＋a Δx ＋b －b Δx ＝a ＋Δx ,∴f ′(0)＝a ＝1.11．曲线y ＝x 3＋1 ,求过点P (1,2)的曲线的切线方程． 解 设切点为A (x 0 ,y 0) ,那么y 0＝x 30＋1.(x 0＋Δx )3＋1－(x 30＋1)Δx ＝Δx 3＋3x 20Δx ＋3x 0Δx2Δx ＝Δx 2＋3x 0Δx ＋3x 20.∴f ′(x 0)＝3x 20 ,切线的斜率为k ＝3x 20.点(1,2)在切线上 ,∴2－(x 30＋1)＝3x 20(1－x 0)．∴x 0＝1或x 0＝－12. 当x 0＝1时 ,切线方程为3x －y －1＝0 , 当x 0＝－12时 ,切线方程为3x －4y ＋5＝0.所以 ,所求切线方程为3x －y －1＝0或3x －4y ＋5＝0. 12．求抛物线y ＝x 2的过点P (52 ,6)的切线方程． 解 由得 ,Δyd ＝2x ＋d , ∴当d →0时 ,2x ＋d →2x , 即y ′＝2x ,设此切线过抛物线上的点(x 0 ,x 20) , 又因为此切线过点(52 ,6)和点(x 0 ,x 20) ,其斜率应满足x20－6x0－52＝2x0 ,由此x0应满足x20－5x0＋6＝0.解得x0＝2或3.即切线过抛物线y＝x2上的点(2,4) ,(3,9)．所以切线方程分别为y－4＝4(x－2) ,y－9＝6(x－3)．化简得4x－y－4＝0,6x－y－9＝0 ,此即是所求的切线方程．三、探究与创新13．求垂直于直线2x－6y＋1＝0并且与曲线y＝x3＋3x2－5相切的直线方程．解设切点为P(a ,b) ,函数y＝x3＋3x2－5的导数为y′＝3x2＋6x.故切线的斜率k＝y′|x＝a＝3a2＋6a＝－3 ,得a＝－1 ,代入y＝x3＋3x2－5得,b＝－3 ,即P(－1 ,－3)．故所求直线方程为y＋3＝－3(x＋1) ,即3x＋y＋6＝0.4．导数的运算法那么一、根底达标1．设y＝－2e x sin x ,那么y′等于() A．－2e x cos x B．－2e x sin xC．2e x sin x D．－2e x(sin x＋cos x)答案 D解析y′＝－2(e x sin x＋e x cos x)＝－2e x(sin x＋cos x)．2．当函数y＝x2＋a2x(a>0)在x＝x0处的导数为0时,那么x0＝() A．a B．±a C．－a D．a2答案 B解析 y ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2＋a 2x ′＝2x ·x －(x 2＋a 2)x 2＝x 2－a 2x 2 ,由x 20－a 2＝0得x 0＝±a . 3．设曲线y ＝x ＋1x －1在点(3,2)处的切线与直线ax ＋y ＋1＝0垂直 ,那么a 等于( )A ．2 B.12 C ．－12 D ．－2 答案 D 解析 ∵y ＝x ＋1x －1＝1＋2x －1, ∴y ′＝－2(x －1)2.∴y ′|x ＝3＝－12. ∴－a ＝2 ,即a ＝－2.4．曲线y ＝x 3在点P 处的切线斜率为k ,那么当k ＝3时的P 点坐标为( )A ．(－2 ,－8)B ．(－1 ,－1)或(1,1)C ．(2,8)D.⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－12 －18 答案 B解析 y ′＝3x 2 ,∵k ＝3 ,∴3x 2＝3 ,∴x ＝±1 , 那么P 点坐标为(－1 ,－1)或(1,1)．5．设函数f (x )＝g (x )＋x 2 ,曲线y ＝g (x )在点(1 ,g (1))处的切线方程为y ＝2x ＋1 ,那么曲线y ＝f (x )在点(1 ,f (1))处切线的斜率为________． 答案 4解析 依题意得f ′(x )＝g ′(x )＋2x , f ′(1)＝g ′(1)＋2＝4.6．f (x )＝13x 3＋3xf ′(0) ,那么f ′(1)＝________. 答案 1解析 由于f ′(0)是一常数 ,所以f ′(x )＝x 2＋3f ′(0) , 令x ＝0 ,那么f ′(0)＝0 , ∴f ′(1)＝12＋3f ′(0)＝1. 7．求以下函数的导数： (1)y ＝(2x 2＋3)(3x －1)； (2)y ＝x －sin x 2cos x2.解 (1)法一 y ′＝(2x 2＋3)′(3x －1)＋(2x 2＋3)(3x －1)′＝4x (3x －1)＋ 3(2x 2＋3)＝18x 2－4x ＋9.法二 ∵y ＝(2x 2＋3)(3x －1)＝6x 3－2x 2＋9x －3 , ∴y ′＝(6x 3－2x 2＋9x －3)′＝18x 2－4x ＋9. (2)∵y ＝x －sin x 2cos x 2＝x －12sin x , ∴y ′＝x ′－⎝ ⎛⎭⎪⎫12sin x ′＝1－12cos x .二、能力提升8．曲线y ＝sin x sin x ＋cos x －12在点M ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫π4 0处的切线的斜率为( )A ．－12 B.12 C ．－22 D.22 答案B 解析 y ′＝cos x (sin x ＋cos x )－sin x (cos x －sin x )(sin x ＋cos x )2＝1(sin x ＋cos x )2,故y ′|x ＝π4＝12 ,∴曲线在点M ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫π4 0处的切线的斜率为12. 9．点P 在曲线y ＝4e x ＋1上 ,α为曲线在点P 处的切线的倾斜角 ,那么α的取值范围是( )A ．[0 ,π4) B ．[π4 ,π2) C ．(π2 ,3π4] D ．[3π4 ,π)答案 D解析 y ′＝－4e x (e x ＋1)2＝－4e xe 2x ＋2e x＋1 ,设t ＝e x ∈(0 ,＋∞) ,那么y ′ ＝－4tt 2＋2t ＋1＝－4t ＋1t ＋2,∵t ＋1t ≥2 ,∴y ′∈[－1,0) ,α∈[3π4 ,π)． 10．(2021·江西)设函数f (x )在(0 ,＋∞)内可导 ,且f (e x )＝x ＋e x ,那么f ′(1)＝________. 答案 2解析 令t ＝e x ,那么x ＝ln t ,所以函数为f (t )＝ln t ＋t ,即f (x )＝ln x ＋x ,所以f ′(x )＝1x ＋1 ,即f ′(1)＝11＋1＝2.11．求过点(2,0)且与曲线y ＝x 3相切的直线方程．解 点(2,0)不在曲线y ＝x 3上 ,可令切点坐标为(x 0 ,x 30)．由题意 ,所求直线方程的斜率k ＝x 30－0x 0－2＝y ′|x ＝x 0＝3x 20 ,即x 30x 0－2＝3x 20 ,解得x 0＝0或x 0＝3.当x 0＝0时 ,得切点坐标是(0,0) ,斜率k ＝0 ,那么所求直线方程是y ＝0； 当x 0＝3时 ,得切点坐标是(3,27) ,斜率k ＝27 , 那么所求直线方程是y －27＝27(x －3) , 即27x －y －54＝0.综上 ,所求的直线方程为y ＝0或27x －y －54＝0.12．曲线f (x )＝x 3－3x ,过点A (0,16)作曲线f (x )的切线 ,求曲线的切线方程． 解 设切点为(x 0 ,y 0) ,那么由导数定义得切线的斜率k ＝f ′(x 0)＝3x 20－3 ,∴切线方程为y ＝(3x 20－3)x ＋16 , 又切点(x 0 ,y 0)在切线上 , ∴y 0＝3(x 20－1)x 0＋16 ,即x 30－3x 0＝3(x 20－1)x 0＋16 ,解得x 0＝－2 ,∴切线方程为9x －y ＋16＝0. 三、探究与创新13．设函数f (x )＝ax －bx ,曲线y ＝f (x )在点(2 ,f (2))处的切线方程为7x －4y －12＝0.(1)求f (x )的解析式；(2)证明：曲线y ＝f (x )上任一点处的切线与直线x ＝0和直线y ＝x 所围成的三角形的面积为定值 ,并求此定值． (1)解 由7x －4y －12＝0得y ＝74x －3.当x ＝2时 ,y ＝12 ,∴f (2)＝12 ,①又f ′(x )＝a ＋bx 2 , ∴f ′(2)＝74 ,②由① ,②得⎩⎪⎨⎪⎧2a －b 2＝12 a ＋b 4＝74.解之得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1b ＝3.故f (x )＝x －3x .(2)证明 设P (x 0 ,y 0)为曲线上任一点 ,由y ′＝1＋3x 2知 曲线在点P (x 0 ,y 0)处的切线方程为 y －y 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋3x 20(x －x 0) ,即y －⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0－3x 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋3x 20(x －x 0)．令x ＝0得y ＝－6x 0,从而得切线与直线x ＝0的交点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫0 －6x 0. 令y ＝x 得y ＝x ＝2x 0 ,从而得切线与直线y ＝x 的交点坐标为(2x 0,2x 0)． 所以点P (x 0 ,y 0)处的切线与直线x ＝0 ,y ＝x 所围成的三角形面积为12⎪⎪⎪⎪⎪⎪－6x 0||2x 0＝6.故曲线y ＝f (x )上任一点处的切线与直线x ＝0 ,y ＝x 所围成的三角形的面积为定值 ,此定值为6.4．2 导数的运算4．2.1 几个幂函数的导数 4．2.2 一些初等函数的导数表一、根底达标1．以下结论中正确的个数为( )①y ＝ln 2 ,那么y ′＝12；②y ＝1x 2 ,那么y ′|x ＝3＝－227；③y ＝2x ,那么y ′＝2x ln 2；④y ＝log 2x ,那么y ′＝1x ln 2. A ．0 B ．1 C ．2 D ．3 答案 D解析 ①y ＝ln 2为常数 ,所以y ′＝0.①错．②③④正确． 2．过曲线y ＝1x 上一点P 的切线的斜率为－4 ,那么点P 的坐标为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12 2B.⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12 2或⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－12 －2C.⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－12 －2D.⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12 －2 答案 B解析 y ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ′＝－1x 2＝－4 ,x ＝±12 ,应选B. 3．f (x )＝x a ,假设f ′(－1)＝－4 ,那么a 的值等于( )A ．4B ．－4C ．5D ．－5 答案 A解析 f ′(x )＝ax a －1 ,f ′(－1)＝a (－1)a －1＝－4 ,a ＝4. 4．函数f (x )＝x 3的斜率等于1的切线有( )A ．1条B ．2条C ．3条D ．不确定 答案 B解析∵f ′(x )＝3x 2 ,设切点为(x 0 ,y 0) ,那么3x 20＝1 ,得x 0＝±33 ,即在点⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫33 39和点⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－33 －39处有斜率为1的切线． 5．曲线y ＝9x 在点M (3,3)处的切线方程是________． 答案 x ＋y －6＝0解析 ∵y ′＝－9x 2 ,∴y ′|x ＝3＝－1 , ∴过点(3,3)的斜率为－1的切线方程为： y －3＝－(x －3)即x ＋y －6＝0. 6．假设曲线在点处的切线与两个坐标轴围成的三角形的面积为18 ,那么a ＝________. 答案 64 解析∴曲线在点处的切线斜率,∴切线方程为．令x ＝0得；令y ＝0得x ＝3a .∵该切线与两坐标轴围成的三角形的面积为 S ＝12·3a ·＝18 ,∴a ＝64.7．求以下函数的导数：(1) y ＝7x 3；(2)y ＝1x 4；(3)y ＝－2sin x 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1－2cos 2x 4；(4)y ＝log 2x 2－log 2x . 解 (1)y ′＝⎝⎛⎭⎫7x 3′＝＝377x 4.(2)y ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 4′＝(x －4)′＝－4x －4－1＝－4x －5＝－4x 5.(3)∵y ＝－2sin x 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1－2cos 2x 4 ＝2sin x 2⎝ ⎛⎭⎪⎫2cos 2x 4－1＝2sin x 2cos x 2＝sin x ,∴y ′＝(sin x )′＝cos x . (4)∵y ＝log 2x 2－log 2x ＝log 2x , ∴y ′＝(log 2x )′＝1x ·ln 2. 二、能力提升8．直线y ＝kx 是曲线y ＝e x 的切线 ,那么实数k 的值为( )A.1e B ．－1e C ．－e D ．e 答案 D解析y ′＝e x,设切点为(x 0 ,y 0) ,那么⎩⎪⎨⎪⎧y 0＝kx 0 y 0＝e x 0k ＝e x 0.∴e x 0＝e x 0·x 0 ,∴x 0＝1 ,∴k ＝e.9．曲线y ＝ln x 在x ＝a 处的切线倾斜角为π4 ,那么a ＝______. 答案 1解析 y ′＝1x ,∴y ′|x ＝a ＝1a ＝1 ,∴a ＝1.10．点P 是曲线y ＝e x 上任意一点 ,那么点P 到直线y ＝x 的最|小距离为________． 答案 22解析 根据题意设平行于直线y ＝x 的直线与曲线y ＝e x 相切于点(x 0 ,y 0) ,该切点即为与y ＝x 距离最|近的点 ,如图．那么在点(x 0 ,y 0)处的切线斜率为1 ,即y ′|x ＝x 0＝1.∵y ′＝(e x )′＝e x ,∴e x 0＝1 ,得x 0＝0 ,代入y ＝e x ,得y 0＝1 ,即P (0,1)．利用点到直线的距离公式得距离为22.11．f (x )＝cos x ,g (x )＝x ,求适合f ′(x )＋g ′(x )≤0的x 的值． 解 ∵f (x )＝cos x ,g (x )＝x ,∴f ′(x )＝(cos x )′＝－sin x ,g ′(x )＝x ′＝1 , 由f ′(x )＋g ′(x )≤0 ,得－sin x ＋1≤0 , 即sin x ≥1 ,但sin x ∈[－1,1] , ∴sin x ＝1 ,∴x ＝2k π＋π2 ,k ∈Z .12．抛物线y ＝x 2 ,直线x －y －2＝0 ,求抛物线上的点到直线的最|短距离． 解 根据题意可知与直线x －y －2＝0平行的抛物线y ＝x 2的切线 ,对应的切点到直线x－y－2＝0的距离最|短,设切点坐标为(x0 ,x20) ,那么y′|x＝x＝2x0＝1 ,所以x0＝12,所以切点坐标为⎝⎛⎭⎪⎪⎫1214,切点到直线x－y－2＝0的距离d＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪12－14－22＝728,所以抛物线上的点到直线x－y－2＝0的最|短距离为728.三、探究与创新13．设f0(x)＝sin x ,f1(x)＝f′0(x) ,f2(x)＝f′1(x) ,… ,f n＋1(x)＝f′n(x) ,n∈N ,试求f2 014(x)．解f1(x)＝(sin x)′＝cos x ,f2(x)＝(cos x)′＝－sin x ,f3(x)＝(－sin x)′＝－cos x ,f4(x)＝(－cos x)′＝sin x ,f5(x)＝(sin x)′＝f1(x) ,f6(x)＝f2(x) ,… ,f n＋4(x)＝f n(x) ,可知周期为4 ,∴f2 014(x)＝f2(x)＝－sin x.4.3导数在研究函数中的应用4．3.1利用导数研究函数的单调性一、根底达标1．命题甲：对任意x∈(a ,b) ,有f′(x)>0；命题乙：f(x)在(a ,b)内是单调递增的,那么甲是乙的() A．充分不必要条件B．必要不充分条件C．充要条件D．既不充分也不必要条件答案 A解析f(x)＝x3在(－1,1)内是单调递增的,但f′(x)＝3x2≥0(－1<x<1) ,故甲是乙的充分不必要条件,选A.2．函数y＝12x2－ln x的单调减区间是()A．(0,1) B．(0,1)∪(－∞ ,－1) C．(－∞ ,1) D．(－∞ ,＋∞)答案 A解析∵y＝12x2－ln x的定义域为(0 ,＋∞) ,∴y′＝x－1x,令y′<0 ,即x－1x<0 ,解得：0<x<1或x<－1.又∵x>0 ,∴0<x<1 ,应选A.3．函数f(x)＝x3＋ax2＋bx＋c ,其中a ,b ,c为实数,当a2－3b＜0时,f(x)是() A．增函数B．减函数C．常函数D．既不是增函数也不是减函数答案 A解析求函数的导函数f′(x)＝3x2＋2ax＋b ,导函数对应方程f′(x)＝0的Δ＝4(a2－3b)＜0 ,所以f′(x)＞0恒成立,故f(x)是增函数．4．以下函数中,在(0 ,＋∞)内为增函数的是() A．y＝sin x B．y＝x e2C．y＝x3－x D．y＝ln x－x答案 B解析 显然y ＝sin x 在(0 ,＋∞)上既有增又有减 ,故排除A ；对于函数y ＝x e 2 ,因e 2为大于零的常数 ,不用求导就知y ＝x e 2在(0 ,＋∞)内为增函数； 对于C ,y ′＝3x 2－1＝3⎝⎛⎭⎪⎫x ＋33⎝ ⎛⎭⎪⎫x －33 ,故函数在⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞ －33 ,⎝ ⎛⎭⎪⎫33 ＋∞上为增函数 , 在⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－33 33上为减函数；对于D ,y ′＝1x －1 (x ＞0)． 故函数在(1 ,＋∞)上为减函数 , 在(0,1)上为增函数．应选B.5．函数y ＝f (x )在其定义域⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－32 3内可导 ,其图象如下图 ,记y ＝f (x )的导函数为y＝f ′(x ) ,那么不等式f ′(x )≤0的解集为________．答案 ⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤－13 1∪[2,3)6．函数y ＝ln(x 2－x －2)的递减区间为________． 答案 (－∞ ,－1) 解析 f ′(x )＝2x －1x 2－x －2,令f ′(x )＜0得x ＜－1或12＜x ＜2 ,注意到函数定义域为(－∞ ,－1)∪(2 ,＋∞) ,故递减区间为(－∞ ,－1)．7．函数f (x )＝x 3＋ax ＋8的单调递减区间为(－5,5) ,求函数y ＝f (x )的递增区间． 解 f ′(x )＝3x 2＋a .∵(－5,5)是函数y ＝f (x )的单调递减区间 ,那么－5,5是方程3x 2＋a ＝0的根 ,∴af′(x)＝3x2－75 ,令f′(x)＞0 ,那么3x2－75＞0 ,解得x＞5或x＜－5 ,∴函数y＝f(x)的单调递增区间为(－∞ ,－5)和(5 ,＋∞)．二、能力提升8．如果函数f(x)的图象如图,那么导函数y＝f′(x)的图象可能是()答案 A解析由f(x)与f′(x)关系可选A.9．设f(x) ,g(x)在[a ,b]上可导,且f′(x)＞g′(x) ,那么当a＜x＜b时,有() A．f(x)＞g(x)B．f(x)＜g(x)C．f(x)＋g(a)＞g(x)＋f(a)D．f(x)＋g(b)＞g(x)＋f(b)答案 C解析∵f′(x)－g′(x)＞0 ,∴(f(x)－g(x))′＞0 ,∴f (x )－g (x )在[a ,b ]上是增函数 , ∴当a ＜x ＜b 时f (x )－g (x )＞f (a )－g (a ) , ∴f (x )＋g (a )＞g (x )＋f (a )．10．(2021·大纲版)假设函数f (x )＝x 2＋ax ＋1x 在⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12 ＋∞是增函数 ,那么a 的取值范围是________． 答案 [3 ,＋∞)解析 因为f (x )＝x 2＋ax ＋1x 在⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12 ＋∞上是增函数 ,故f ′(x )＝2x ＋a －1x 2≥0在⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12 ＋∞上恒成立 , 即a ≥1x 2－2x 在⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12 ＋∞上恒成立． 令h (x )＝1x 2－2x ,那么h ′(x )＝－2x 3－2 , 当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12 ＋∞时 ,h ′(x )＜0 ,那么h (x )为减函数 , 所以h (x )＜h ⎝ ⎛⎭⎪⎫12＝3 ,所以a ≥3.11．求以下函数的单调区间： (1)y ＝x －ln x ； (2)y ＝ln(2x ＋3)＋x 2.解 (1)函数的定义域为(0 ,＋∞) ,y ′＝1－1x , 由y ′＞0 ,得x ＞1；由y ′＜0 ,得0＜x ＜1.∴函数y ＝x －ln x 的单调增区间为(1 ,＋∞) ,单调减区间为(0,1)． (2)函数y ＝ln(2x ＋3)＋x 2的定义域为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－32 ＋∞.∵y ＝ln(2x ＋3)＋x 2 ,∴y ′＝22x ＋3＋2x ＝4x 2＋6x ＋22x ＋3＝2(2x ＋1)(x ＋1)2x ＋3.当y ′＞0 ,即－32＜x ＜－1或x ＞－12时 , 函数y ＝ln(2x ＋3)＋x 2单调递增； 当y ′＜0 ,即－1＜x ＜－12时 , 函数y ＝ln(2x ＋3)＋x 2单调递减．故函数y ＝ln(2x ＋3)＋x 2的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－32 －1 ,⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－12 ＋∞ ,单调递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－1 －12. 12．函数f (x )＝x 3＋bx 2＋cx ＋d 的图象经过点P (0,2) ,且在点M (－1 ,f (－1))处的切线方程为6x －y ＋7＝0. (1)求函数y ＝f (x )的解析式； (2)求函数y ＝f (x )的单调区间．解 (1)由y ＝f (x )的图象经过点P (0,2) ,知d ＝2 , ∴f (x )＝x 3＋bx 2＋cx ＋2 ,f ′(x )＝3x 2＋2bx ＋c . 由在点M (－1 ,f (－1))处的切线方程为6x －y ＋7＝0 , 知－6－f (－1)＋7＝0 ,即f (－1)＝1 ,f ′(－1)＝6. ∴⎩⎪⎨⎪⎧ 3－2b ＋c ＝6 －1＋b －c ＋2＝1 即⎩⎪⎨⎪⎧2b －c ＝－3 b －c ＝0 解得b ＝c ＝－3.故所求的解析式是f (x )＝x 3－3x 2－3x ＋2. (2)f ′(x )＝3x 2－6xf ′(x )＞0 , 得x ＜1－2或x ＞1＋2； 令f ′(x )＜0 ,得1－2＜x ＜1＋ 2.故f (x )＝x 3－3x 2－3x ＋2的单调递增区间为(－∞ ,1－2)和(1＋ 2 ,＋∞) ,单调递减区间为(1－ 2 ,1＋2)． 三、探究与创新13．函数f(x)＝mx3＋nx2(m、n∈R ,m≠0) ,函数y＝f(x)的图象在点(2 ,f(2))处的切线与x轴平行．(1)用关于m的代数式表示n；(2)求函数f(x)的单调增区间．解(1)由条件得f′(x)＝3mx2＋2nx ,又f′(2)＝0 ,∴3m＋n＝0 ,故n＝－3m.(2)∵n＝－3m ,∴f(x)＝mx3－3mx2 ,∴f′(x)＝3mx2－6mx.令f′(x)＞0 ,即3mx2－6mx＞0 ,当m＞0时,解得x＜0或x＞2 ,那么函数f(x)的单调增区间是(－∞,0)和(2 ,＋∞)；当m＜0时,解得0＜x＜2 ,那么函数f(x)的单调增区间是(0,2)．综上,当m＞0时,函数f(x)的单调增区间是(－∞ ,0)和(2 ,＋∞)；当m＜0时,函数f(x)的单调增区间是(0,2).4.3.2函数的极大值和极小值一、根底达标y＝f(x)的定义域为(a,b) ,y＝f′(x)的图象如图,那么函数y＝f(x)在开区间(a ,b)内取得极小值的点有()A．1个B．2个C．3个D．4个答案 A解析当满足f′(x)＝0的点,左侧f′(x)＜0 ,右侧f′(x)＞0时,该点为极小值点,观察题图,只有一个极小值点．2． "函数y＝f(x)在一点的导数值为0”是 "函数y＝f(x)在这点取得极值〞的() A．充分不必要条件B．必要不充分条件C．充要条件D．既不充分也不必要条件答案 B解析对于f(x)＝x3 ,f′(x)＝3x2 ,f′(0)＝0 ,不能推出f(x)在x＝0处取极值,反之成立．应选B.3．假设a＞0 ,b＞0 ,且函数f(x)＝4x3－ax2－2bx＋2在x＝1处有极值,那么ab的最|大值等于() A．2 B．3 C．6 D．9答案 D解析f′(x)＝12x2－2ax－2b ,∵f(x)在x＝1处有极值,∴f′(1)＝12－2a－2b＝0 ,∴a＋b＝6.又a＞0 ,b＞0 ,∴a＋b≥2ab,∴2ab≤6 ,∴ab≤9 ,当且仅当a＝b＝3时等号成立,∴ab的最|大值为9.4．函数y＝x3－3x2－9x(－2＜x＜2)有() A．极大值5 ,极小值－27B．极大值5 ,极小值－11C．极大值5 ,无极小值D．极小值－27 ,无极大值答案 C解析由y′＝3x2－6x－9＝0 ,得x＝－1或x＝3 ,当x＜－1或x＞3时,y′＞0 ,当－1＜x＜3时,y′x＝－1时,函数有极大值5；x取不到3 ,故无极小值．5．函数f(x)＝x3＋3ax2＋3(a＋2)x＋3既有极大值又有极小值,那么实数a的取值范围是________．答案(－∞ ,－1)∪(2 ,＋∞)解析∵f′(x)＝3x2＋6ax＋3(a＋2) ,令3x2＋6ax＋3(a＋2)＝0 ,即x2＋2ax＋a ＋2＝0 ,∵函数f(x)有极大值和极小值,∴方程x2＋2ax＋a＋2＝0有两个不相等的实数根 ,即Δ＝4a 2－4a －8＞0 ,解得a ＞2或a ＜－1.6．假设函数y ＝x 3－3ax ＋a 在(1,2)内有极小值 ,那么实数a 的取值范围是________． 答案 (1,4)解析 y ′＝3x 2－3a ,当a ≤0时 ,y ′≥0 ,函数y ＝x 3－3ax ＋a 为单调函数 ,不合题意 ,舍去；当a ＞0时 ,y ′＝3x 2－3a ＝0⇒x ＝±a ,不难分析 ,当 1＜a ＜2 ,即1＜a ＜4时 ,函数y ＝x 3－3ax ＋a 在(1,2)内有极小值． 7．求函数f (x )＝x 2e －x 的极值． 解 函数的定义域为R , f ′(x )＝2x e －x＋x 2·⎝ ⎛⎭⎪⎫1e x ′ ＝2x e －x －x 2e －x ＝x (2－x )e －x , 令f ′(x )＝0 ,得x ＝0或x ＝2.当x 变化时 ,f ′(x ) ,f (x )的变化情况如下表： x (－∞ ,0) 0 (0,2) 2 (2 ,＋∞) f ′(x ) －0 ＋0 －f (x )4e －2当x ＝2时 ,函数有极大值 ,且为f (2)＝4e －2. 二、能力提升8．函数f (x ) ,x ∈R ,且在x ＝1处 ,f (x )存在极小值 ,那么( )A ．当x ∈(－∞ ,1)时 ,f ′(x )＞0；当x ∈(1 ,＋∞)时 ,f ′(x )＜0B ．当x ∈(－∞ ,1)时 ,f ′(x )＞0；当x ∈(1 ,＋∞)时 ,f ′(x )＞0C ．当x ∈(－∞ ,1)时 ,f ′(x )＜0；当x ∈(1 ,＋∞)时 ,f ′(x )＞0D ．当x ∈(－∞ ,1)时 ,f ′(x )＜0；当x ∈(1 ,＋∞)时 ,f ′(x )＜0 答案 C解析 ∵f (x )在x ＝1处存在极小值 , ∴x ＜1时 ,f ′(x )＜0 ,x ＞1时 ,f ′(x )＞0.9．(2021·福建)设函数f (x )的定义域为R ,x 0(x 0≠0)是f (x )的极大值点 ,以下结论一定正确的选项是( )A ．∀x ∈R ,f (x )≤f (x 0)B ．－x 0是f (－x )的极小值点C ．－x 0是－f (x )的极小值点D ．－x 0是－f (－x )的极小值点 答案 D解析 x 0(x 0≠0)是f (x )的极大值点 ,并不是最|大值点．故A 错；f (－x )相当于f (x )关于y 轴的对称图象的函数 ,故－x 0应是f (－x )的极大值点 ,B 错；－f (x )相当于f (x )关于x 轴的对称图象的函数 ,故x 0应是－f (x )的极小值点．跟－x 0没有关系 ,C 错；－f (－x )相当于f (x )关于坐标原点的对称图象的函数．故D 正确．y ＝f (x )的导函数的图象如下图 ,给出以下判断： ①函数y ＝f (x )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－3 －12内单调递增； ②函数y ＝f (x )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－12 3内单调递减； ③函数y ＝f (x )在区间(4,5)内单调递增； ④当x ＝2时 ,函数y ＝f (x )有极小值； ⑤当x ＝－12时 ,函数y ＝f (x )有极大值． 那么上述判断正确的选项是________．(填序号) 答案 ③解析 函数的单调性由导数的符号确定 ,当x ∈(－∞ ,－2)时 ,f ′(x )＜0 ,所以f (x )在(－∞ ,－2)上为减函数 ,同理f (x )在(2,4)上为减函数 ,在(－2,2)上是增函数 ,在(4 ,＋∞)上为增函数 ,所以可排除①和② ,可选择③.由于函数在x ＝2的左侧递增 ,右侧递减 ,所以当x ＝2时 ,函数有极大值；而在x ＝ －12的左右两侧 ,函数的导数都是正数 ,故函数在x ＝－12的左右两侧均为增函数 ,所以x ＝－12不是函数的极值点．排除④和⑤.11．f (x )＝x 3＋12mx 2－2m 2x －4(m 为常数 ,且m ＞0)有极大值－52 ,求m 的值． 解 ∵f ′(x )＝3x 2＋mx －2m 2＝(x ＋m )(3x －2m ) , 令f ′(x )＝0 ,那么x ＝－m 或x ＝23m . 当x 变化时 ,f ′(x ) ,f (x )的变化情况如下表：x (－∞ ,－m ) －m⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－m 23m 23m ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫23m ＋∞ f ′(x ) ＋0 －0 ＋f (x )极大值极小值∴f (x )极大值＝f (－m )＝－m 3＋12m 3＋2m 3－4＝－52 ,∴m ＝1. 12．设a 为实数 ,函数f (x )＝x 3－x 2－x ＋a . (1)求f (x )的极值；(2)当a 在什么范围内取值时 ,曲线y ＝f (x )与x 轴仅有一个交点 ? 解 (1)f ′(x )＝3x 2－2x －1. 令f ′(x )＝0 ,那么x ＝－13或x ＝1.当x 变化时 ,f ′(x ) ,f (x )的变化情况如下表：x ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－∞ －13 －13 ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－13 1 1 (1 ,＋∞) f ′(x ) ＋0 －0 ＋f (x )极大值极小值所以f (x )的极大值是f ⎝ ⎛⎭⎪⎫－13＝527＋a ,极小值是f (1)＝a －1.(2)函数f (x )＝x 3－x 2－x ＋a ＝(x －1)2(x ＋1)＋a －1 , 由此可知 ,x 取足够大的正数时 ,有f (x )＞0 , x 取足够小的负数时 ,有f (x )＜0 ,所以曲线y ＝f (x )与x 轴至|少有一个交点．由(1)知f (x )极大值＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫－13＝527＋a ,f (x )极小值＝f (1)＝a －1.∵曲线y ＝f (x )与x 轴仅有一个交点 ,∴f (x )极大值＜0或f (x )极小值＞0 , 即527＋a ＜0或a －1＞0 ,∴a ＜－527或a ＞1 ,∴当a ∈⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫－∞ －527∪(1 ,＋∞)时 ,曲线y ＝f (x )与x 轴仅有一个交点． 三、探究与创新13．(2021·新课标Ⅱ)函数f (x )＝e x －ln(x ＋m )．(1)设x ＝0是f (x )的极值点 ,求m ,并讨论f (x )的单调性； (2)当m ≤2时 ,证明f (x )＞0. (1)解 f ′(x )＝e x －1x ＋m. 由x ＝0是f (x )的极值点得f ′(0)＝0 ,所以m ＝1. 于是f (x )＝e x －ln(x ＋1) ,定义域为(－1 ,＋∞) , f ′(x )＝e x －1x ＋1. 函数f ′(x )＝e x －1x ＋1在(－1 ,＋∞)单调递增 ,且f ′(0)＝0 ,因此当 x ∈(－1,0)时 ,f ′(x )＜0；当x ∈(0 ,＋∞)时 ,f ′(x )＞0. 所以f (x )在(－1,0)单调递减 ,在(0 ,＋∞)单调递增． (2)证明 当m ≤2 ,x ∈(－m ,＋∞)时 ,ln(x ＋m )≤ ln(x ＋2) ,故只需证明当m ＝2时 ,f (x )＞0. 当m ＝2时 , 函数f ′(x )＝e x －1x ＋2在(－2 ,＋∞)单调递增．又f′(－1)＜0 ,f′(0)＞0 ,故f′(x)＝0在(－2 ,＋∞)有唯一实根x0 , 且x0∈(－1,0)．当x∈(－2 ,x0)时,f′(x)＜0；当x∈(x0 ,＋∞)时,f′(x)＞0 ,从而当x＝x0时,f(x)取得最|小值．由f′(x0)＝0得e x0＝1x0＋2,ln(x0＋2)＝－x0 ,故f(x)≥f(x0)＝1x0＋2＋x0＝(x0＋1)2x0＋2＞0.综上,当m≤2时,f(x)＞0.4.3.3三次函数的性质：单调区间和极值一、根底达标1．函数y＝f(x)在[a ,b]上() A．极大值一定比极小值大B．极大值一定是最|大值C．最|大值一定是极大值D．最|大值一定大于极小值答案 D解析由函数的最|值与极值的概念可知,y＝f(x)在[a,b]上的最|大值一定大于极小值．2．函数y＝x e－x ,x∈[0,4]的最|大值是()A．0 B.1e C.4e4 D.2e2答案 B解析y′＝e－x－x·e－x＝e－x(1－x) ,令y′＝0 ,∴x＝1 ,∴f(0)＝0 ,f(4)＝4e4,f(1)＝e－1＝1e,∴f(1)为最|大值,应选B.3．函数y＝ln xx的最|大值为()A．e－1B．e C．e2 D.10 3答案 A解析令y′＝(ln x)′x－ln x·x′x2＝1－ln xx2＝0.(x＞0)解得xx>e时,y′<0；当0＜x<e时,y′＞0.y极大值＝f(e)＝1e,在定义域(0 ,＋∞)内只有一个极值,所以y max＝1 e.4．函数y＝4xx2＋1在定义域内() A．有最|大值2 ,无最|小值B．无最|大值,有最|小值－2 C．有最|大值2 ,最|小值－2 D．无最|值答案 C解析令y′＝4(x2＋1)－4x·2x(x2＋1)2＝－4x2＋4(x2＋1)2＝0 ,得xx变化时,y′ ,y随x的变化如下表：x (－∞ ,－1)－1(－1,1)1(1 ,＋∞) y′－0＋0－y 极小值极大值最|大值2.5．函数f(x)＝e x－2x＋a有零点,那么a的取值范围是________．答案(－∞ ,2ln 2－2]解析 函数f (x )＝e x －2x ＋a 有零点 ,即方程e x －2x ＋a ＝0有实根 ,即函数 g (x )＝2x －e x ,y ＝a 有交点 ,而g ′(x )＝2－e x ,易知函数g (x )＝2x －e x 在 (－∞ ,ln 2)上递增 ,在(ln 2 ,＋∞)上递减 ,因而g (x )＝2x －e x 的值域为 (－∞ ,2ln 2－2] ,所以要使函数g (x )＝2x －e x ,y ＝a 有交点 ,只需 a ≤2ln 2－2即可．6．函数y ＝x ＋2cos x 在区间⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤0 π2上的最|大值是________． 答案π6＋ 3 解析 y ′＝1－2sin x ＝0 ,x ＝π6 ,比拟0 ,π6 ,π2处的函数值 ,得y max ＝π6＋ 3. 7．函数f (x )＝2x 3－6x 2＋a 在[－2,2]上有最|小值－37 ,求a 的值及f (x )在 [－2,2]上的最|大值．解 f ′(x )＝6x 2－12x ＝6x (x －2) , 令f ′(x )＝0 ,得x ＝0或x ＝2 ,当x 变化时 ,f ′(x ) ,f (x )的变化情况如下表：x －2 (－2,0) 0 (0,2) 2 f ′(x ) ＋0 － 0 f (x )－40＋a极大值a－8＋amin 当x ＝0时 ,f (x )的最|大值为3. 二、能力提升8．设直线x ＝t 与函数f (x )＝x 2 ,g (x )＝ln x 的图象分别交于点M ,N ,那么当|MN |到达最|小时t 的值为( )A ．1 B.12 C.52 D.22 答案 D解析 由题意画出函数图象如下图 ,由图可以看出|MN |＝y ＝t 2－ln t (t >0)．y′＝2t－1t＝2t2－1t＝2⎝⎛⎭⎪⎫t＋22⎝⎛⎭⎪⎫t－22t.当0＜t＜22时,y′＜0 ,可知y在⎝⎛⎭⎪⎫22上单调递减；当t＞22时,y′＞0 ,可知y在⎝⎛⎭⎪⎫22＋∞上单调递增．故当t＝22时,|MN|有最|小值．9．(2021·湖北重点中学检测)函数f(x)＝x3－tx2＋3x,假设对于任意的a∈[1,2] ,b ∈(2,3] ,函数f(x)在区间[a ,b]上单调递减,那么实数t的取值范围是() A．(－∞ ,3] B．(－∞ ,5] C．[3 ,＋∞) D．[5 ,＋∞)答案 D解析∵f(x)＝x3－tx2＋3x,∴f′(x)＝3x2－2tx＋3 ,由于函数f(x)在(a,b)上单调递减,那么有f′(x)≤0在[a ,b]上恒成立,即不等式3x2－2tx＋3≤0在[a,b]上恒成立,即有t≥32⎝⎛⎭⎪⎫x＋1x在[a,b]上恒成立,而函数y＝32⎝⎛⎭⎪⎫x＋1x在[1,3]上单调递增,由于a∈[1,2] ,b∈(2,3] ,当b＝3时,函数y＝32⎝⎛⎭⎪⎫x＋1x取得最|大值,即y max＝32⎝⎛⎭⎪⎫3＋13＝5 ,所以t≥5 ,应选D.10．如果函数f(x)＝x3－32x2＋a在[－1,1]上的最|大值是2 ,那么f(x)在[－1,1]上的最|小值是________．答案－1 2解析f′(x)＝3x2－3x ,令f′(x)＝0得x＝0 ,或x＝1.∵f(0)＝a ,f(－1)＝－52＋a ,f(1)＝－12＋a ,∴f(x)max＝a＝2.∴f (x )min ＝－52＋a ＝－12.11．函数f (x )＝x 3－ax 2＋bx ＋c (a ,b ,c ∈R )．(1)假设函数f (x )在x ＝－1和x ＝3处取得极值 ,试求a ,b 的值； (2)在(1)的条件下 ,当x ∈[－2,6]时 ,f (x )＜2|c |恒成立 ,求c 的取值范围． 解 (1)f ′(x )＝3x 2－2ax ＋b ,∵函数f (x )在x ＝－1和x ＝3处取得极值 , ∴－1,3是方程3x 2－2ax ＋b ＝0的两根． ∴⎩⎪⎨⎪⎧－1＋3＝23a －1×3＝b3,∴⎩⎨⎧a ＝3b ＝－9.(2)由(1)知f (x )＝x 3－3x 2－9x ＋c ,f ′(x )＝3x 2－6x －9 ,令f ′(x )＝0 ,得x ＝－1或x ＝3. 当x 变化时 ,f ′(x ) ,f (x )随x 的变化如下表：x (－∞ ,－1)－1 (－1,3) 3 (3 ,＋∞) f ′(x ) ＋0 －0 ＋f (x )极大值c ＋5极小值 c －27∴当x ∈[－2,6]时 ,f (x )的最|大值为c ＋54 , 要使f (x )＜2|c |恒成立 ,只要c ＋54＜2|c |即可 , 当c ≥0时 ,c ＋54＜2c ,∴c ＞54； 当c ＜0时 ,c ＋54＜－2c ,∴c ＜－18.∴c ∈(－∞ ,－18)∪(54 ,＋∞) ,此即为参数c 的取值范围． 12．函数f (x )＝－x 3＋3x 2＋9x ＋a . (1)求f (x )的单调递减区间；(2)假设f (x )在区间[－2,2]上的最|大值为20 ,求它在该区间上的最|小值．解(1)∵f′(x)＝－3x2＋6x＋9.令f′(x)＜0 ,解得x＜－1或x＞3 ,∴函数f(x)的单调递减区间为(－∞ ,－1) ,(3 ,＋∞)．(2)∵f(－2)＝8＋12－18＋a＝2＋a ,f(2)＝－8＋12＋18＋a＝22＋a ,∴f(2)＞f(－2)．于是有22＋a＝20 ,∴a＝－2.∴f(x)＝－x3＋3x2＋9x－2.∵在(－1,3)上f′(x)＞0 ,∴f(x)在[－1,2]上单调递增．又由于f(x)在[－2 ,－1]上单调递减,∴f(2)和f(－1)分别是f(x)在区间[－2,2]上的最|大值和最|小值,∴f(－1)＝1＋3－9－2＝－7 ,即f(x)最|小值为－7.三、探究与创新13．(2021·新课标Ⅰ)函数f(x)＝x2＋ax＋b,g(x)＝e x(cx＋d) ,假设曲线y＝f(x)和曲线y＝g(x)都过点P(0,2) ,且在点P处有相同的切线y＝4x＋2.(1)求a ,b ,c ,d的值；(2)假设x≥－2时,f(x)≤kg(x) ,求k的取值范围．解(1)由得f(0)＝2 ,g(0)＝2 ,f′(0)＝4 ,g′(0)＝4 ,而f′(x)＝2x＋a ,g′(x)＝e x(cx＋d＋c) ,∴a＝4 ,b＝2 ,c＝2 ,d＝2.(2)由(1)知,f(x)＝x2＋4x＋2 ,g(x)＝2e x(x＋1) ,设函数F(x)＝kg(x)－f(x)＝2k e x(x＋1)－x2－4x－2(x≥－2) ,F′(x)＝2k e x(x＋2)－2x－4＝2(x＋2)(k e x－1)．有题设可得F(0)≥0 ,即k≥1 ,令F′(x)＝0得,x1＝－ln k ,x2＝－2 ,①假设1≤k＜e2 ,那么－2＜x1≤0 ,∴当x∈(－2 ,x1)时,F′(x)＜0 ,当x∈(x1 ,＋∞)时,F′(x)＞0 ,即F(x)在(－2 ,x1)单调递减,在(x1 ,＋∞)单调递增,故F(x)在x＝x1取最|小值F(x1) ,而F(x1)＝2x1＋2－x21－4x1－2＝－x1(x1＋2)≥0.∴当≥－2时,F(x)≥0 ,即f(x)≤kg(x)恒成立．②假设k＝e2 ,那么F′(x)＝2e2(x＋2)(e x－e2) ,∴当x ≥－2时 ,F ′(x )≥0 ,∴F (x )在(－2 ,＋∞)单调递增 ,而F (－2)＝0 ,∴当x ≥－2时 ,F (x )≥0 ,即f (x )≤kg (x )恒成立 ,③假设k ＞e 2 ,那么F (－2)＝－2k e －2＋2＝－2e －2(k －e 2)＜0 ,∴当x ≥－2时 ,f (x )≤kg (x )不可能恒成立．综上所述 ,k 的取值范围为[1 ,e 2].4.4 生活中的优化问题举例一、根底达标1．方底无盖水箱的容积为256 ,那么最|省材料时 ,它的高为( )A ．4B ．6C ．4.5D ．8 答案 A解析 设底面边长为x ,高为h , 那么V (x )＝x 2·h ＝256 ,∴h ＝256x 2 ,∴S (x )＝x 2＋4xh ＝x 2＋4x ·256x 2＝x 2＋4×256x ,∴S ′(x )＝2x －4×256x 2.令S ′(x )＝0 ,解得x ＝8 ,∴h ＝25682＝4.2．某银行准备新设一种定期存款业务 ,经预算 ,存款量与存款利率的平方成正比 ,比例系数为k (k >0)．贷款的利率为0.0486 ,且假设银行吸收的存款能全部放贷出去．设存款利率为x ,x ∈(0,0.0486) ,假设使银行获得最|大收益 ,那么x 的取值为( )A ．0.016 2B ．0.032 4C ．0.024 3D ．0.048 6 答案 B。
数学求瞬时速度的公式(一)
数学求瞬时速度的公式(一)
数学求瞬时速度的公式
什么是瞬时速度
瞬时速度是指物体在某一瞬间的速度，可以理解为物体在该时刻的瞬时位移与时间的比值。
瞬时速度的公式
瞬时速度可以使用微积分中的导数来表示，其公式为：
v = lim(Δs / Δt)
其中，v表示瞬时速度，Δs表示瞬时位移，Δt表示瞬时时间间隔，lim表示当Δt趋近于0时的极限。
瞬时速度的计算示例
假设一个物体在t=3秒时的位置为s=51米，在t=4秒时的位置为s=61米。
我们可以使用瞬时速度的公式来计算物体在t=3秒时刻的瞬时速度。
根据公式：v = lim(Δs / Δt)，我们可以计算得到：
v = lim((s2 - s1) / (t2 - t1)) = lim((61 - 51) / (4 - 3)) = lim(10 / 1) = 10
所以，在t=3秒时刻，该物体的瞬时速度为10米/秒。
总结
瞬时速度是物体在某一瞬间的速度。
通过使用瞬时速度的公式v = lim(Δs / Δt)，我们可以计算物体在某一时刻的瞬时速度。
在具体计算中，我们可以通过给定的位置信息和时间信息，利用公式求解出瞬时速度的具体数值。
高二数学课件：第二学期 4.1.1求自由落体的瞬时速度
其步骤为： （1）计算时刻t0至t0+d的平均速度
（2）求d趋向于0时，平均速度所趋向的值 也可以先求导函数，再把t用t0代入
课后作业：P5习题3
4.9(1 d )2 4.9 v d
9 .8 4 .9 d
9.8
时刻2~2+d秒时间段的平均速度
4.9( 2 d )2 4.9 4 v d
19.6 4.9d
19.6
不列表计算，你能从公式发现 d趋向于0时， 平均速度所趋向的值（极限值）吗？
相当于用d=0代入化简后的式子
例：设物体在t秒内所经过的路程为s米，且s(t) =4t2+2t-3,
（1）求t=0时的瞬时速度 v=s`(0)=2
（2）求t=5时的瞬时速度
（3）求任意时刻t的瞬时速度
v=s`(5)=42
v=s`(t)=8t+2
运动方程s= s(t)在某一具体时刻的导数是一个具体值 运动方程s= s(t)在某任一时刻t的导数仍是一个函数 简称为导数 称为导函数
4.1导数的概念
4.1.1求自由落体的瞬时速度
问题1：自由落体运动位移s与时间t有何关系？ 瞬时速度是多少？ 1 2 s( t ) gt v gt 2 问题2：如何求1~2秒时间段的平均速度？
问题3：如何求1~1+d秒时间段的平均速度？ 问题4：如何求2~2+d秒时间段的平均速度？
观察下表，分析时间间隔d与平均速度 v 的变化规律
时间区间 [2,2.1] [2,2.01] 时间间 隔d 0.1 0.01 平均速 度 时间区间 时间间 隔d 0.1 0.01 平均速 度 19.1100 19.5510
20.0900 [1.9,2] 19.6490 [1.99,2]
4.1.1问题探索——求自由落体的瞬时速度_课件-湘教版数学选修2-2
自我挑战 求曲线 y＝1x3 上横坐标为 2的点处的 2
切线方程．
解：将 x＝ 2代入 y＝1x3 得 y＝ 2， 2
∴切点的坐标是( 2， 2)．
1 Δy＝2 d
2＋ d3－ d
2 ＝3＋32 2d＋12d2.
当
d
趋于
0
时，Δy趋于 d
3.
∴( 2， 2)点处的切线斜率为 3.
∴过点( 2， 2)的切线方程为 y－ 2＝3(x－ 2)，
问题探索——求自由落体的瞬时速度 问题探索——求作抛物线的切线
学习目标
1.会求函数在某一点附近的平均速度． 2．会求具体函数的瞬时速度． 3．会求曲线上的任一点的切线方程．
课前自主学案
温故夯基
1．已知直线上两点A(x1，y1)，B(x2，y2)，则直线 AB的斜率kAB＝_yx_22－－__yx_11_(_x_1≠__x_2_)__. 2．某物体产生的位移s(单位：m)与时间t(单位：s) 的关系为s＝2t2，那么2秒内的平均速度是_4_m_/_s_.
v(常数)．
例2 若一物体运动方程为：
s＝
3t2 ＋ 2， 0≤ 体在 t＝1 和 t＝3 时的速度．
【思路点拨】 t＝1时，s＝3t2＋2；t＝3时，s＝ 29＋3(t－3)2，分别求Δs，再由d→0求瞬时速度．
【解】 当 t＝1 时，s＝3t2＋2
【思路点拨】 t＝0 时的速度即为初速度，求平均 速度时先求路程改变量 Δs，再求时间改变量 Δt，最 后求Δs就得到平均速度．
Δt
【解】 (1)由于 v＝st＝3t－t t2＝3－t， 当 t＝0 时，v0＝3，即为物体初速度． (2)Δs＝ 3× 2－ 22－ 0＝ 2， Δt＝2－0＝2，∴ v ＝ΔΔst＝22＝1， ∴从 t＝0 到 t＝2 的平均速度为 1.
湘教版数学选修2-2配套课件：4-1-1问题探索——求自由落体的瞬时 速度
要点二 求瞬时速度
例2
已知一物体做自由落体运动，s＝
1 2
gt2(位移单位：m，时
间单位：s，g＝9.8 m/s2)．
(1)计算t从3 s到3.1 s,3.01 s,3.001 s各段时间内平均速度；
(2)求t＝3 s时的瞬时速度．
解 (1)当t在区间[3,3.1]时，d＝3.1－3＝0.1(s)， s(3.1)－s(3)＝12g×3.12－12g×32＝2.989(m)， v 1＝s3.1d－s3＝2.09.819＝29.89(m/s)． 同理，当t在区间[3,3.01]时， v 2＝29.449(m/s)， 当t在区间[3,3.001]时， v 3＝29.404 9(m/s)．
高中数学·选修2-2·湘教版
第4章 导数及其应用
4．1 导数概念
4．1.1 问题探索——求自由落体的瞬时 速度
[学习目标]
1．理解并掌握平均速度的概念．
2．通过实例的分析，经历平均速度过渡到瞬时速度 的过程．
[知识链接] 1．一物体的位移s与时间t满足函数关系s＝t2，则在时间段[1,2]
内的平均速度 v ＝________. 答案 v ＝222－－112＝3. 2．质点运动规律s＝t2＋3，则在时间(3,3＋d)中，相应的平均 速度等于________． 答案 v ＝3＋d3＋2＋d3－－332－3＝6＋d.
者有本质区别．
跟踪演练2 枪弹在枪筒中运动可以看作匀加速运动， 如果它的加速度是5.0×105 m/s2，枪弹从枪口中射
出时所用的时间为1.6×10－3 s，求枪弹射出枪口时
的瞬时速度．
解 运动方程为s＝12at2. v(t，d)＝12at＋dd2－12at2 ＝12ad2d＋atd＝12ad＋at. 当d趋于0时，12ad ∴枪弹射出枪口时的瞬时速度为5×105×1.6×10－3 m/s， 即800 m/s.
瞬时速度的计算
瞬时速度的计算瞬时速度是物体在某一瞬间的速度，即物体在瞬间所运动的距离与所用的时间的比值。
瞬时速度的计算可以通过以下几种方法进行。
可以通过图像法来计算瞬时速度。
我们可以将物体运动的过程以图像的形式表示出来，并通过该图像来计算物体在某一瞬间的速度。
例如，当物体做匀速直线运动时，其图像为一条直线。
我们可以计算出图线上某一点的切线斜率，该切线的斜率即为该点的瞬时速度。
可以通过运动方程来计算瞬时速度。
运动方程是描述物体运动规律的数学方程，可以用来计算物体在不同时刻的速度。
其中，平均速度等于位移除以时间，即v=Δx/Δt。
当时间间隔无限接近于0时，即Δt趋近于0，该平均速度就变成了瞬时速度。
因此，我们可以通过求解运动方程，将Δt趋近于0，来计算物体在某一瞬间的速度。
可以通过速度-时间图像法来计算瞬时速度。
速度-时间图像是描述物体速度随时间变化规律的图像，我们可以通过该图像来直观地看出物体在某一瞬间的速度。
例如，当物体做匀变速直线运动时，其速度-时间图像为一条抛物线。
我们可以计算出图线上某一点的切线斜率，该切线的斜率即为该点的瞬时速度。
对于复杂的运动情况，可以通过微分来计算瞬时速度。
微分是微积分的重要工具，可以用来求解瞬时速度。
通过对物体的运动方程进行微分，可以得到物体在某一时刻的瞬时速度的表达式。
例如，对于匀变速直线运动，速度随时间的变化满足v(t)=v0+at，其中v(t)为瞬时速度，v0为初始速度，a为加速度，t为时间。
通过对该式进行微分，即可得到瞬时速度的表达式。
综上所述，瞬时速度的计算可以通过图像法、运动方程法、速度-时间图像法和微分法等多种方法进行。
这些方法在不同的情况下有各自的适用性，我们可以根据实际情况选择合适的方法来计算瞬时速度。
瞬时速度的计算对于我们研究物体运动规律，理解运动过程中的变化，具有重要的意义。
湘教版高中数学选修2-2《问题探索——求自由落体的瞬时速度》导学案
4.1.1 问题探索——求自由落体的瞬时速度典例剖析题型一 平均速度例1.已知自由落体运动的位移s(m)与时间t(s)的关系为s=221gt ，计算t 从3秒到3.1秒 、3.001秒 、 3.0001秒….各段内平均速度（8.9g =）。
题型二 瞬时速度例 2.以初速度为)0(>o o v v 做竖直上抛运动的物体，t 秒时的高度为,21)(2gt t v t s o -=求物体在时刻t=m 处的瞬时速度。
备选题例3.设函数1)(2-=x x f ，求：（1）当自变量x 由1变到1.1时，自变量的增量x ∆；（2）当自变量x 由1变到1.1时，函数的增量y ∆；（3）当自变量x 由1变到1.1时，函数的平均变化率；点击双基1. 在求平均变化率中，自变量的增量x ∆（ ）A.0>∆xB.0<∆xC.0=∆xD.0≠∆x2. 一质点的运动方程是，则在一段时间[]t ∆+1,1内相应得平均速度为：（ ）A.63+∆tB.63+∆-tC.63-∆tD.63-∆-t3.在曲线y =x 2+1的图象上取一点（1,2）及邻近一点（1+Δx ,2+Δy ）,则y x ∆∆为（ ） A.Δx +x ∆1+2 B.Δx －x ∆1－2 C.Δx +2 D.2+Δx －x∆1 4.一物体位移s 和时间t 的关系是s=2t-32t ,则物体的初速度是 .5.一个物体的运动方程为21t t s +-=其中s 的单位是米，t 的单位是秒，那么物体在3秒末的瞬时速度是 .课外作业：一．选择题1、若质点M 按规律3s t =运动，则3t =秒时的瞬时速度为（ ）A.2B.9C.27D.812、任一做直线运动的物体，其位移s 与时间t 的关系是23t t s -=，则物体的初速度是（ ）A.0B.3C.－2D.t 23-3、设函数()x f y =，当自变量x 由0x 改变到x x ∆+0时，函数的改变量y ∆为（ ）A.()x x f ∆+0B.()x x f ∆+0C.()x x f ∆⋅0D.()()00x f x x f -∆+4、物体的运动方程是=s t t 1642+-，在某一时刻的速度为零，则相应时刻为（ ）A.=t 1B.=t 2C.=t 3D.=t 45、一个物体的运动方程为21t t s +-=其中s 的单位是米，t 的单位是秒，那么物体在1秒末的瞬时速度是（ ）A.3米/秒B.2米/秒C.1米/秒D.4米/秒6、在曲线223x y =的图象上取一点（1,23）及附近一点⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆+y x 23,1，则x y ∆∆为（ ） A.x x ∆++∆1323 B.x x ∆--∆1323 C.323+∆x D.x x ∆-+∆1323 7、物体的运动规律是)(t s s =，物体在[]t t t ∆+,时间内的平均速度是（ ） A.t t s t s v ∆∆=∆∆=)( B.tt s t t s v ∆-∆+=)()( C.t t s v )(= D.当0→∆t 时，0)()(→∆-∆+=t t s t t s v 8、将边长为8的正方形的边长增加∆a,则面积的增量∆S 为（ ）A.16∆a 2B.64C.2a +8D.16∆a+∆a 2二．填空题：9、已知一物体的运动方程是=s 7562+-t t ，则其在=t ________时刻的速度为7.10、物体运动方程y=2x +3x ，则物体在时间段[]4,2上的平均速度为 .11、当球半径r 变化时，体积V 关于r 的瞬时变化率是 .三．解答题：12、环城自行车比赛运动员的位移s 与比赛时间t 满足2510t t s +=（的单位：米，s 的单位：秒）t 求ts s t t ∆∆∆=∆=与时1.0,20.13、设一物体在t 秒内所经过的路程为s 米，并且3242-+=t t s ，试求物体在运动第5秒末的速度.14、求函数y=-2x +4x +6在x =2时的瞬时变化率.思悟小结求瞬时速度的步骤：1.设物体的运动方程为)(t f s =；2.先求时间改变量d 和位置改变量);()(t f d t f s -+=∆3.再求平均速度 ()()s f t d f t d d∆+-= 4.后求瞬时速度：当d 无限趋近于0，()()s f t d f t d d ∆+-=无限趋近于常数v ，即为瞬时速度。
瞬时速度怎么求有哪些方法
瞬时速度怎么求有哪些方法瞬时速度是物理学中常用到的一个知识点。
下面是由编辑为大家整理的“瞬时速度怎么求有哪些方法”，仅供参考，欢迎大家阅读本文。
瞬时速度运动物体在某时刻或某位置的速度，叫做瞬时速度，表示运动物体在某一时刻或某一位置时的速度，简称速度。
瞬时速度是矢量，某一时刻(或经某一位置时)瞬时速度的方向，即是这一时刻(或经过一位置时)物体运动的方向。
如果物体做匀速直线运动，他在运动过程中速度保持不变，那么他任何时刻的瞬时速度和整个运动过程的平均速度也相同。
瞬时速度是一个矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体运动方向相同，它的大小叫做瞬时速率。
求解方法匀变速直线运动：物体从t到t+△t的时间间隔内的平均速度为△s/△t，如果△t无限接近于0，就可以认为△s/△t表示的是物体在t时刻的速度。
在匀变速直线运动中，某一段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度(即中间时刻的瞬时速度)。
在匀变速直线运动中，中间位移瞬时速度应为：普通运动：只能求出估计值。
向左右两边各延伸一段趋于0的时间△x/△t即可。
匀速运动：平均速度即是瞬时速度。
匀速直线运动的速度即为平均速度。
瞬时速度简称速度(通常说的.速度是指平均速度)，但是在解题、学术方面碰到“速度”一词，如果没有特别说明均指瞬时速度。
理论上来说，瞬时速度只是一个估计值，精确计算的时间应无限接近于0，但不为0。
方向：瞬时速度的方向，即该点在轨迹上运动的切线方向。
瞬时速度和平均速度：在匀变速直线运动中，物体运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。
瞬时速率和瞬时速度：瞬时速度是矢量，既有大小又有方向;而瞬时速率是标量，只有大小没有方向;瞬时速度的大小是瞬时速率。
计算公式针对不同运动形式，计算公式是不一样的。
1、如果是匀速运动，瞬时速度不变;2、如果是匀变速直线运动，其公式为：v(t)=v0+at;3、如果是自由落体运动：v(t)=gt;4、如果是上抛运动：v(t)=v0-gt;5、如果是下抛运动：v(t)=v0+gt;6、如果是平抛运动，需要利用平行四边形定则分解，再求合速度：v(t)=根号[v0平方+(gt)平方]。
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当d越来越接近于0时，这个平均速度就越来越接近12m/s 数学语言： 时间段的长度趋于0时，这段时间内的平均速度就以12m/s为 极限,这个极限数值,就叫作小球开始运动后2s时的瞬时速度
明确小球在任意时刻t的瞬时速度求法： （1）先计算出时刻t和t+d之间小球运动的距离，再除以时间段的 长度d，求出平均速度； （2）让d趋向于0，得到小球在该时刻t的瞬时速度
牛顿的基本思想
如果小球在斜面上向下滚动的运动方程是s(t)=3t2,要计算小 球在开始运动2s时的速度，不妨先看看它在2s到2.1s之间的平 均速度，即在区间[2，2.1]上的平均速度，同理，可以计算[2， 2.01]，[2，2.001]…上的平均速度 也可以计算[1.99，2]，[1.999，2]，[1.9999，2]…上的平均速度
所以，运动员在2s时的瞬时速度是-13.1m/s
下面是数值计算的结果:
时间区间 [2,2.1] [2,2.01] [2,2.001] [2,2.0001] [2,2.00001] …… 间隔S 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 …… 平均速度(m/s) -13.59 -13.149 -13.1049 -13.10049 -13.100049 ……
解决问题的思路与方法： 1、知道运动方程，如何求某个时刻的瞬时速度？
2、如何用数学语言描述瞬时速度
3、建立瞬时速度的数学概念，并掌握其求法
4、要计算时刻t的瞬时速度，先求在时刻t跟时刻t+d之 间的平均速度v(t,d)
5、再在平均速度v(t,d)中让d趋向于0，得到的极限值 就叫瞬时速度v(t)
练习课本P5
导数的概念
4.1.1问题探索---求自由落体的瞬时速度
飞矢不动
芝诺有一次问他的学生：“一支射出的箭是动的还是不动的？” “那还用说，当然是动的。” “确实是这样，在每个人的眼里它都是动的。可是，这支箭在每 一个瞬间里都有它的位置吗？” “有的，老师。” “在这一瞬间里，它占据的空间和它的体积一样吗？” “有确定的位置，又占据着和自身体积一样大小的空间。” “那么，在这一瞬间里，这支箭是动的，还是不动的？” “不动的，老师” “这一瞬间是不动的，那么其他瞬间呢？” “也是不动的，老师” “所以，射出去的箭是不动的？”
[1.9,2] [1.99,2]
[1.999,2] [1.9999,2] [1.99999,2] ……
0.1 0.01
0.001 0.0001 0.00001 ……
[2,2.00001] 0.00001 …… ……
……
……
用字母代替数,进行研究（一般化）
设d是一个绝对值很小的非零的数,在[2,2+d]或[2+d, 2]这段时 2 2 2 3(2 d ) 3 2 3(4 d d ) 间里,小球的平均速度是 (12 3d )(m / s) 归纳：
问题1: 手执两根粉笔，一根拿稳、一根抛动 问：两根粉笔的运动状态是否相同？
古希腊的大哲学家芝诺 : 两根粉笔是一样的，因为在某个瞬间给它们拍照， 它们的状态是一模一样的（在0时间里，位移为0）．
现代物理学: 一根是静止的，一根是运动的
问题2：大家在高速路上有时会看到交警警示牌“前方 500米，雷达测速，请减速缓行”那么大家思考一下， 如何测量在该路段上的汽车是否超速呢？
2、解：(1)由题1得运动员在任意时刻t的瞬时速度为-4.9t+6.5 m/s,
令t=0得运动员在起跳时刻的瞬时速度为6.5m/s;
(2) ∵H(t)=-4.9t2+6.5t+10,当t=6.5/9.8时，H(t)取到最大值，
∴运动员到达最高点处的瞬时速度为6.5m/s.
小结： 1、瞬时速度的数学语言描述
时间区间
[1.9,2] [1.99,2] [1.999,2]
间隔S
0.1 0.01 0.001
平均速度(m/s)
-12.61 -13.051 -13.0951
[1.9999,2]
[1.99999,2] ……
0.0001
0.00001 ……
-13.09951
-13.099951 ……
从计算结果看出,当时间间隔越来越小时,运动员的平均速度趋 于-13.1m/s,这和上面的代数推导的结论是一致的.
时间区间 间隔S 平均速度(m/s)
12.3
12.03 12.003 12.0003 12.00003
时间区间
间隔S
平均速度(m/s)
11.7
11.97 11.997 11.9997 11.99997
[2,2.1]
[2,2.01] [2,2.001] [2,2.0001]
0.1
0.01 0.001 0.0001
伽利略的困惑
伽利略发现，小球在斜面上滚下的距离S和所用的时 间t之间，有函数关系是 s(t ) at 2 ,这叫做小球的运动方 程,这里,下滚的小球,每 时每刻都滚的更快.但是,他只知道计算在一个时间段 里的平均速度,却不知道如何计算小球在某一时刻的 速度,即瞬时速度.
1、 2（1） （2） (3)
1、解：H(t)=-4.9t2+6.5t+10,则[t,t+d]上的平均速度为
H (t d ) H (t ) 4.9(2dt d 2 ) 6.5d 9.8t 49d 6.5 d d
令d趋向于0，则得到运动员在任意时刻t的瞬时速度 为-4.9t+6.5 m/s
时间段的长度趋于0时，这段时间内的平均速度的极限数值, 就叫作小球开始运动后t秒时的瞬时速度
2、瞬时速度的求法
（1）先计算出时刻t和t+d之间小球运动的距离，再除以时 间段的长度d，求出平均速度； （2）让d趋向于0，得到小球在该时刻t的瞬时速度
作业
学案课后作业
雷达测速的原理：
雷达测速仪是根据接收到的反射波频移量的计算而得出被 测物体的运动速度。雷达波束照射面大，因此雷达测速易于捕 捉目标，无须精确瞄准。雷达设备不仅可以固定在路面，也可 安装在巡逻车上，在运动中的实现检测车速，是 “ 流动电子 警察 ” 非常重要的组成部分；其次，雷达固定测速的误差为 ±1Km/h ，运动时测误差为 ±2Km/h ，完全可以满足对交通违 章查处的要求；国际上采用雷达测速亦有 20 多年的历史，且 技术成熟，成本低廉。 因为有了雷达测速，所以雷达警示器就顺应而生。雷达 警示器，一旦捕捉接收到雷达波信号后，马上报警，提示车主 前方有雷达检测设备，提前减速。
例题讲解
运动员从10m高台跳水时，从腾空到进入水面的过程中，不 同时刻的速度是不同的。设起跳t秒后运动员相对水面的高度为： H (t) 4.9t 2 6.5t 10。用代数推导方法计算在2s时运动员的速 度（瞬时速度），再用数值计算列表观察检验计算的结果。
解：计算步骤是： (1)求[2，2+d]上的平均速度： H (2 d ) H (2) 4.9d 2 13.1d 4.9d 13.1 d d (2)在平均速度表达式 4.9d 13.1 中让d趋于0，得到-13.1；