§1.1.1-2变化率问题
变化率问题举例
变化率问题举例前面我们从实际问题中抽象出了导数的概念，并利用导数的定义求一些函数的导数，这当然是很重要的一方面, 但另一方面，我们还应使抽象的概念回到具体的问题中去,在科学技术中常把导数称为变化率. 因为, 对于一个未赋予具体含义的一般函数)(x f y =来说x x f x x f x y ∆-∆+=∆∆)()(00是表示自变量x 在以0x 与x x ∆+0为端点的区间中每改变一个单位时，函数y 的平均变化量. 所以把x y∆∆称为函数)(x f y =在该区间中的平均变化率；把平均变化率当0→∆x 时的极限)('0x f 或0x x dx dy=称为函数0x 处的变化率. 变化率反映了函数y 随着自变量x 在0x 处的变化而变化的快慢程度. 显然，当函数有不同实际含义时，变化率的含义也不同. 如曲线上某一点处切线的斜率是曲线的纵坐标y 对横坐标x 的变化率；瞬时速度是物体位移s 对时间t 的变化率.下面我们通过实例来说明变化率在实际问题中的应用.一、变化率在工程技术上的几种常见类型例1 （电流模型）设在[0，t]这段时间内通过导线横截面的电荷为)(t Q Q =，求0t 时刻的电流.解 如果是恒定电流, 在t ∆时间段内通过导线横截面的电荷为Q ∆，那么它的电流为 t Q i ∆∆==时间电荷电流如果电流是非恒定电流，就不能直接用上面的公式求0t 时刻的电流，此时 t t Q t t Q t Q i ∆-∆+=∆∆=)()(00称为在t ∆这段时间内的平均电流.当t ∆很小时,平均电流i 的极限(如果极限存在),就称为时刻0t 的电流)(0t i ，即 )(')()(lim lim )(0000000t Q dt dQ t t Q t t Q t Q t i t t t t ==∆-∆+=∆∆==→∆→∆例2 （细杆的线密度模型）设一根质量非均匀分布的细杆放在x 轴上，在[0，x]上的质量m 是x 的函数m=m(x)，求杆上0x 处的线密度.解 如果细杆质量分布是均匀的, 长度为x ∆的一段的质量为m ∆，那么它的线密度为x m ∆∆==长度质量ρ O如果细杆是非均匀的，就不能直接用上 面的公式求0x 处的线密度（如图2—3）. 图2—3 设细杆[0，0x ]的质量m=m(x 0),在[0，x x ∆+0]的质量)(0x x m m ∆+=，于是在x ∆这段长度内，细杆的质量为)()(00x m x x m m -∆+=∆平均线密度为x x m x x m x m ∆-∆+=∆∆=)()(00ρ 当x ∆很小时，平均线密度ρ可作为细杆在0x 处的线密度的近似值，x ∆越小近似的程度越好.我们令0→∆x ，细杆的平均线ρ线的极限（如果极限存在），就称为细杆在0x 处的线密度，即)(')()(lim)(000000x m dx dm x x m x x m x x x x ==∆-∆+==→∆ρ例3 例3 （化学反应速度模型）在化学反应中某种物质的浓度N 和时间t 的关系为N=N(t)求在t 时刻该物质的瞬时反应速度.解 当时间从t 变到t t ∆+时，浓度的改变量为)()(t N t t N N -∆+=∆此时，浓度函数的平均变化率为t t N t t N t N ∆-∆+=∆∆)()(令0→∆t ，则该物质在t 时刻时瞬时反应速度为t t N t t N t N t N t t ∆-∆+=∆∆=→∆→∆)()(lim lim )('00二、变化率在经济分析中的应用（一）边际分析边际概念是经济学中的一个重要概念，一般指经济函数的变化率. 利用导数研究经济变量的边际变化的方法，称为边际分析法.边际分析法是经济理论中的一个重要方法.1．1．边际成本 在经济学中，边际成本定义为产量增加一个单位时所增加的成本. 设某产品产量为x 单位时所需的总成本为C=C(x)，称C(x)为总成本函数，简称成本函数. 当产量由x 变为x x ∆+时，总成本函数的改变量为)()(x C x x C C -∆+=∆这时，总成本函数的平均变化率为x x C x x C x C ∆-∆+=∆∆)()(它表示产量由x 变到x x ∆+时，在平均意义下的边际成本.当总成本函数C （x ）可导时，其变化率x x C x x C x C x C x x ∆-∆+=∆∆=→∆→∆)()(l i m l i m )('00表示该产品量为x 时的边际成本，即边际成本，即边际成本为成本函数关于产量的导数.2．2．边际收入 在经济学中，边际收入定义为多销售一个单位产品所增加的销售收入.设某产品的销售量为q 时的收入函数为)(q R R =.则收入函数关于销售量q 的导数就是该产品的边际收入)('q R .3．边际利润 设某产品的销售量为q 时的利润函数为)(q L L =，当)(q L 可导时，称)('q L 为销售量为q 时边际利润，它近似等于销售量为q 时再多销售一个单位产品所增加（或减小）的利润.由于利润函数为收入函数与总成本函数之差，即),()()(q C q R q L -=由导数运算法则可知).(')(')('q C q R q L -=即边际利润为边际收入与边际成本之差.例4 设某产品产量为q （单位：吨）时的总成本函数（单位：元）为.5071000)(q q q C ++=求：(1) 产量为100吨时的总成本；(2) 产量为100吨时的平均成本；(3) 产量从100吨增加到225吨时，总成本的平均变化率；(4) 产量为100吨时，总成本的变化率（边际成本）.解（1）产量为100吨时的总成本为22001005010071000)100(=+⨯+=C （元）.（2）产量为100吨时的平均成本为22100)100()100(==C C （元/吨）.（3）产量从100吨增加到225吨时，总成本的平均变化率为912522003325100225)100()225(=-=--=∆∆C C q C （元/吨）.（4）产量为100吨时，总成本的变化率即边际成本为|100)'5071000()100('=++=q q q C= 5.9257|100=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=q q （元）.这个结论的经济含义是：当产量为100吨时，再多生产一吨所增加的成本为9.5元. 例5 设某产品的需求函数为p q 5100-=，求边际收入函数以及20=q 、50和70时的边际收入.解 收入函数为pq q R =)(，式中的销售价格p 需要从需求函数中反解出来，即)100(51q p -=，于是收入函数为,)100(51)(q q q R -=边际收入函数为 ),2100(51)('q q R -=.8)70(',0)50(',12)20('-===R R R由所得结果可知，当销售量即需求量为20个单位时，再增加销售可使总收入增加，再多销售一个单位产品，总收入约增加12个单位；当销售量为50个单位时，在增加销售总收入不会再增加；当销售量为70个单位时，再多销售一个单位产品，反而使总收入大约减少8个单位.（二）弹性分析弹性概念是经济学中的另一个重要概念, 用来定量地描述一个经济变量对另一个经济变量变化的反应程度, 或者说一个经济变量变动百分之一时会使另一个经济变量变动百分之几.弹性分析也是经济分析中常用的一种方法,主要用于对生产、供给、需求等问题的研究.给定变量，它在某处的改变量称作绝对改变量.给定改变量与变量在该处的值之比称作相对改变量.定义 对于函数)(x f y =，如果极限x x y y x //l i m 0∆∆→∆存在，则)('lim //lim00x f y x dx dy y x y x x y x x y y x x =⋅=⋅∆∆=∆∆→∆→∆ 称作函数)(x f 在点x 处的弹性，记作E ，即.dx dy y x E =从定义可以看出, 函数)(x f 的弹性是函数相对改变量与自变量相对改变量比值的极限，它是函数的相对变化率，或解释成当自变量变化百分之一时函数变化的百分数.由需求函数)(p Q Q =可得需求弹性为.dp dQ Q p E Q =需求弹性Q E 表示某商品需求量Q 对价格p 的变动的反应程度. 根据经济理论，需求函数是单调减少函数，所以需求弹性一般为负值.利用供给函数)(p S S =，同样定义供给弹性.dp dS S p E S =例6 例6 设某商品的需求函数为,300002.0p e Q -= 求价格为100时的需求弹性, 并解释其经济含义.解 )'3000(300002.002.0p p Q e e p dp dQ Q p E --⋅==)02.0()3000(300002.002.0-⋅⋅=--p p e e p p 02.0-= 所以 .2)100(-=Q E它的经济意义是：当价格为100时，若价格增加1%，则需求减少2%.。
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(2)根据导数的定义
f′(x0)＝Δlixm→0
ΔΔyx＝Δlixm→0
fx0＋Δx－fx0 Δx
＝ lim Δx→0
2x0＋Δx2＋4x0＋Δx－2x20＋4x0 Δx
＝ lim Δx→0
4x0·Δx＋2Δx2＋4Δx Δx
＝ lim Δx→0
(4x0＋2Δx＋4)
＝4x0＋4，
∴f′(x0)＝4x0＋4＝12，解得 x0＝2.
(1)函数f(x)在x1处有定义． (2)Δx是变量x2在x1处的改变量，且x2是x1附近的任意一点， 即Δx＝x2－x1≠0，但Δx可以为正，也可以为负． (3)注意自变量与函数值的对应关系，公式中若Δx＝x2－x1， 则Δy＝f(x2)－f(x1)；若Δx＝x1－x2，则Δy＝f(x1)－f(x2)．
解析： (1)由已知∵Δy＝f(x0＋Δx)－f(x0) ＝2(x0＋Δx)2＋1－2x20－1＝2Δx(2x0＋Δx)， ∴ΔΔyx＝2Δx2Δx0x＋Δx＝4x0＋2Δx. (2)由(1)可知：ΔΔxy＝4x0＋2Δx，当 x0＝2，Δx＝0.01 时， ΔΔyx＝4×2＋2×0.01＝8.02.
(3)在 x＝2 处取自变量的增量 Δx，得一区间[2,2＋Δx]． ∴Δy＝f(2＋Δx)－f(2)＝2(2＋Δx)2＋1－(2·22＋1)＝2(Δx)2＋ 8Δx. ∴ΔΔyx＝2Δx＋8，当 Δx→0 时，ΔΔxy→8.
1.求瞬时变化率时要首先明确求哪个点处的瞬时
变化率，然后，以此点为一端点取一区间计算平均变化率，并逐步
已知f(x)＝x2＋3.
(1)求f(x)在x＝1处的导数；
(2)求f(x)在x＝a处的导数．
[思路点拨]
确定函数 的增量
变化率 问题
(x1, f(x1)) A
x O x1 x2
问题2
这是某市2007年3月18日至4月20日每天最高气温 的变化图，
T (℃ )
C (34, 33.4) 30
20
10
B (32, 18.6)
A (1, 3.5) 10 20 30 34 t(d)
2 0 2
t=1到t=32与t=32到t=34这两段时间,哪段气温变化大?
例题讲解
小远从出生到第12个月的体重变化如图所示， 试分别计算小远从出生到第3个月与第6个月到 第12个月体重的平均变化率。 比较这两个时间段小远体重变化的快慢情况。
W(kg)
11 8(月)
例2 在高台跳水运动中,运动
员相对于水面的高度h(单位：
m)与起跳后的时间t（单位：s）
“形” 曲线“陡峭”程度
2.平均变化率的几何意义. 曲线上A、B两点连线的斜率。
“数” 平均变化率
已知函数 f ( x) x 2 ，分别计算 f ( x) 在下列区 间上的平均变化率：
（1）[1，3]；
（2）[1，2]； （3）[1，1.1]； （4）[1，1.001]。
4
3 2.1
2.001
34 t(天)
（1）t=32到t=34这两天的温差达到了多少？
(2)t=1到t=32与t=32到t=34这两段时间,哪段气温变化大?
定义:
f ( x2 ) - f ( x1 ) 平均变化率: 式子 x2 - x1
称为函数 f (x)从x1到 x2的平均变化率.
令△x = x2 – x1 , △ y = f (x2) – f (x1) ,则
存在函数关系 h(t)=-4.9t2+6.5t+10. 分别计算运动员在0到0.5秒时 间段,1秒到2秒时间段,以及 65 时间段内的平均 0到 秒 49 速度. (1)运动员在这段时间里是静止的吗?
【精品课件】3.1.1-2变化率问题与导数的概念
1 2
变化率 谁创立了导数 与导数
导数是在怎样的背景之下产生的 呢
背景
十七与十八世纪的数学家们常把自己的数学活动跟各种 不同自然领域（物理、化学、力学、技术）中的研究活动联 系起来，并由实际需要提出了许多数学问题。历史上，导数
概念产生于以下两个实际问题的研究。第一：求曲线的切线
问题，这是一个非常古老的问题，可以追溯到希腊著名的科 学家阿基米德（Archimedes，287-212B．C）；第二：求非 均速运动的速度，它最早由开普勒(kepler:1571-1630)，伽 利略（Galileo:1564—1642），牛顿(Newton:1642-1727)等 提出来．
y
f (x2)
f f ( x2 ) f ( x1 ) 表示函数f(x) 的图像上 x x2 x1 的两点( x1 , f ( x1 )), ( x2 , f ( x2 ))连线的斜率.
f (x1)
x2 – x1 x1 x2
y = f (x)
f (x 2) – f (x1)
4）物体从3s到3 ts的平均速度 v s(3 t ) s(3) 30 5t (m / s)
(3 t ) 3
平均速度 v 近似地刻画了在某一时间段内物体运动的快慢. 如何精确地刻画物体在某一时刻的速度呢?
物体在某一时刻的速度称为瞬时速度。
即如何求物体在t=3s的瞬时速度呢？
t 0
10t0
定义:
函数 y = f (x) 在 x = x0 处的瞬时变化率是
f ( x0 Δx) f ( x0 ) y lim lim x 0 x x 0 x 称为函数 y = f (x) 在 x = x0 处的导数, 记作 f ( x0 )
高二数学理科下学期一课一练答案
1．1.1--1．1.2 变化率问题 导数的概念答案1．D 2．A 3．C 4．B 5．B 6．B 7．－9 8．2.1 9．－210．解 因为Δy ＝－2(2＋Δx )2＋5－(－2×22＋5)＝－8Δx －2(Δx )2，所以函数在区间[2,2＋Δx ]内的平均变化率为ΔyΔx＝错误!＝－8－2Δx . 11．解 Δy ＝2(3＋Δx )2＋4(3＋Δx )－(2×32＋4×3)＝12Δx ＋2(Δx )2＋4Δx ＝2(Δx )2＋16Δx ， ∴ΔyΔx＝错误!＝2Δx ＋16. ∴y ′|x ＝3＝lim Δx→0 ΔyΔx ＝lim Δx→0(2Δx ＋16) ＝16.12．解 ∵f (1＋Δx )－f (1)＝a (1＋Δx )2＋c －a －c＝a (Δx )2＋2a Δx . ∴f ′(1)＝lim Δx→0 错误! ＝lim Δx→0 错误!＝lim Δx→0 (a Δx ＋2a )＝2，即2a ＝2， ∴a ＝1.13．解 (1)∵物体在t ∈[3,5]内的时间变化量为Δt ＝5－3＝2，物体在t ∈[3,5]内的位移变化量为Δs ＝3×52＋2－(3×32＋2)＝3×(52－32)＝48， ∴物体在t ∈[3,5]内的平均速度为 Δs Δt ＝482＝24 (m/s)． (2)求物体的初速度v 0即求物体在t ＝0时的瞬时速度． ∵物体在t ＝0附近的平均变化率为 ΔsΔt ＝错误! ＝错误! ＝3Δt －18，∴物体在t ＝0处的瞬时变化率为 lim Δt→0 Δs Δt ＝lim Δt→0 (3Δt －18)＝－18， 即物体的初速度为－18 m/s.(3)物体在t ＝1时的瞬时速度即为函数在t ＝1处的瞬时变化率． ∵物体在t ＝1附近的平均变化率为 ΔsΔt＝错误! ＝错误!＝3Δt －12.∴物体在t ＝1处的瞬时变化率为 lim Δt→0 Δs Δt ＝lim Δt→0(3Δt －12)＝－12. 即物体在t ＝1时的瞬时速度为－12 m/s.1.1.3 导数的几何意义答案1．C 2．B 3．D 4．A 5．A 6．3 7．B 8．3 9.⎣⎡⎦⎤－1，－1210．解 曲线y ＝3x 2－4x ＋2在点M (1,1)处的切线斜率k ＝y ′|x ＝1 ＝lim Δx→0 错误! ＝lim Δx→0 (3Δx ＋2)＝2.∴过点P (－1,2)的直线的斜率为2， 由点斜式得y －2＝2(x ＋1)， 即2x －y ＋4＝0.所以所求直线方程为2x －y ＋4＝0.11．解 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧ y ＝x2＋4，y ＝x ＋10，解得⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝－2y ＝8或⎩⎪⎨⎪⎧x ＝3y ＝13.∴抛物线与直线的交点坐标为(－2,8)或(3,13)． (2)∵y ＝x 2＋4， ∴y ′＝lim Δx→0 错误! ＝lim Δx→0 错误! ＝lim Δx→0 (Δx ＋2x )＝2x . ∴y ′|x ＝－2＝－4，y ′|x ＝3＝6，即在点(－2,8)处的切线斜率为－4，在点(3,13)处的切线斜率为6.∴在点(－2,8)处的切线方程为4x＋y＝0；在点(3,13)处的切线方程为6x－y－5＝0.12．解∵Δy＝f(x0＋Δx)－f(x0)＝(x0＋Δx)3＋a(x0＋Δx)2－9(x0＋Δx)－1－(x30＋ax20－9x0－1) ＝(3x20＋2ax0－9)Δx＋(3x0＋a)(Δx)2＋(Δx)3，∴ΔyΔx＝3x20＋2ax0－9＋(3x0＋a)Δx＋(Δx)2.当Δx无限趋近于零时，ΔyΔx无限趋近于3x20＋2ax0－9. 即f′(x0)＝3x20＋2ax0－9∴f′(x0)＝3(x0＋a3)2－9－a23.当x0＝－a3时，f′(x0)取最小值－9－a2 3 .∵斜率最小的切线与12x＋y＝6平行，∴该切线斜率为－12.∴－9－a23＝－12.解得a＝±3.又a<0，∴a＝－3.13．解相应图象如下图所示．§1.2导数的计算1．2.1 几个常用函数的导数1．2.2 基本初等函数的导数公式及导数的运算法则(一答案1．D2．B3．A4．B5．A6．10ln 107．－3 48．D 9．ln 2－110．解 (1)y ′＝(x x )′＝⎝⎛⎭⎫x 32′＝32x 32－1＝32x . (2)y ′＝⎝⎛⎭⎫1x4′＝(x －4)′＝－4x －4－1 ＝－4x －5＝－4x5. (3)y ′＝(5x3)′＝⎝⎛⎭⎫x 35′＝35x 35－1＝35x －25＝355x2. (4)∵y ＝log 2x 2－log 2x ＝log 2x ， ∴y ′＝(log 2x )′＝1x·ln 2.(5)∵y ＝－2sin x2⎝⎛⎭⎫1－2cos2x 4＝2sin x2⎝⎛⎭⎫2cos2x 4－1＝2sin x 2cos x2＝sin x ，∴y ′＝(sin x )′＝cos x . 11．解 ∵y ＝3x2，∴y ′＝(3x2)′＝⎝⎛⎭⎫x 23′＝23x －13，∴y ′|x ＝8＝23×8－13＝13.即在点P (8,4)处的切线的斜率为13.∴适合题意的直线的斜率为－3. 从而适合题意的直线方程为 y －4＝－3(x －8)， 即3x ＋y －28＝0.12．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(x 0，x 20)，则y ′|x ＝x 0＝2x 0＝1， 所以x 0＝12，所以切点坐标为⎝⎛⎭⎫12，14，切点到直线x －y －2＝0的距离d ＝⎪⎪⎪⎪12－14－22＝728，13．解 f 1(x )＝(sin x )′＝cos x ，f 2(x )＝(cos x )′＝－sin x ， f 3(x )＝(－sin x )′＝－cos x ， f 4(x )＝(－cos x )′＝sin x ， f 5(x )＝(sin x )′＝f 1(x )， f 6(x )＝f 2(x )，…，f n ＋4(x )＝f n (x )，可知周期为4， ∴f 2 014(x )＝f 2(x )＝－sin x .1.2.2 基本初等函数的导数公式及导数的运算法则(二答案1．D 2．B 3．B 4．D 5．A 6.12 7．0.4 m/s 8．D 9．610．解 (1)方法一 y ′＝(2x 2＋3)′(3x －1)＋(2x 2＋3)(3x －1)′＝4x (3x －1)＋3(2x 2＋3) ＝18x 2－4x ＋9.方法二 ∵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 －2)2＝x －4x ＋4，∴y ′＝x ′－(4x )′＋4′＝1－4·12x －12＝1－2x －12.(3)∵y ＝x －sin x 2cos x 2＝x －12sin x ，∴y ′＝x ′－(12sin x )′＝1－12cos x .11．解 设f (x )＝ax 2＋bx ＋c (a ≠0)，则f ′(x )＝2ax ＋b .又已知f ′(x )＝2x ＋2，∴a ＝1，b ＝2. ∴f (x )＝x 2＋2x ＋c .又方程f (x )＝0有两个相等实根， ∴判别式Δ＝4－4c ＝0， 即c ＝1.故f (x )＝x 2＋2x ＋1.12．(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 ＋b x2，∴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＋3x2知 曲线在点P (x 0，y 0)处的切线方程为 y －y 0＝(1＋3x20)(x －x 0)， 即y －(x 0－3x0)＝(1＋3x20)(x －x 0)． 令x ＝0得y ＝－6x0，从而得切线与直线x ＝0的交点坐标为(0，－6x0)． 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|－6x0||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. 13．解 设l 与C 1相切于点P (x 1，x 21)，与C 2相切于点Q (x 2，－(x 2－2)2)．对于C 1：y ′＝2x ，则与C 1相切于点P 的切线方程为y －x 21＝2x 1(x －x 1)， 即y ＝2x 1x －x 21.①对于C 2：y ′＝－2(x －2)，则与C 2相切于点Q 的切线方程为y ＋(x 2－2)2＝－2(x 2－2)(x －x 2)， 即y ＝－2(x 2－2)x ＋x 2－4.②因为两切线重合， 所以由①②，得错误!解得⎩⎪⎨⎪⎧x1＝0，x2＝2或⎩⎪⎨⎪⎧x1＝2，x2＝0.所以直线l 的方程为y ＝0或y ＝4x －4.1.2.2 基本初等函数的导数公式及导数的运算法则(三)答案1．A2．C3．B4．B5．－24(2 011－8x)26．－27．18．B9．D10．解(1)设y＝u8，u＝1＋2x2，∴y′＝(u8)′(1＋2x2)′＝8u7·4x＝8(1＋2x2)7·4x＝32x(1＋2x2)7.(2)设y＝u－12，u＝1－x2，则y′＝(u－12)′(1－x2)′＝(－12u－32)·(－2x)＝x(1－x2)－3 2 .(3)y′＝(sin 2x－cos 2x)′＝(sin 2x)′－(cos 2x)′＝2cos 2x＋2sin 2x＝22sin (2x＋π4 )．(4)设y＝cos u，u＝x2，则y′＝(cos u)′·(x2)′＝(－sin u)·2x＝(－sin x2)·2x＝－2x sin x2.11．解f(x)＝ax2－2x＋1＋ln(x＋1)，f(0)＝1.∴f′(x)＝2ax－2＋1 x＋1＝错误!，f′(0)＝－1，∴切点P的坐标为(0,1)，l的斜率为－1，∴切线l的方程为x＋y－1＝0.12．解函数s＝5－25－9t2可以看作函数s＝5－x和x＝25－9t2的复合函数，其中x是中间变量．由导数公式表可得s x′＝－12x－12，x t′＝－18t.故由复合函数求导法则得s t′＝s x′·x t′＝(－12x －12)·(－18t )＝9t 25－9t2，将t ＝715代入s ′(t )， 得s ′(715)＝0.875 (m/s)． 它表示当t ＝715s 时，梯子上端下滑的速度为0.875 m/s. 13．证明 设y ＝f (x )是奇函数，即f (－x )＝－f (x )，两边对x 求导，得f ′(－x )·(－x )′＝－f ′(x )，即－f ′(－x )＝－f ′(x )，f ′(－x )＝f ′(x )，故原命题成立．1．3.1 函数的单调性与导数答案1．A 2．D 3．A 4．B 5.⎣⎡⎦⎤－13，1∪[2,3) 6.⎝⎛⎭⎫π3，5π3 7．解 由y ＝f ′(x )的图象可以得到以下信息：x <－2或x >2时，f ′(x )<0，－2<x <2时，f ′(x )>0， f ′(－2)＝0，f ′(2)＝0.故原函数y ＝f (x )的图象大致如下：8．A 9．C 10．a ≤011．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)函数的定义域为{x |x ≠0}， y ′＝－12x2， ∵当x ≠0时，y ′＝－12x2<0恒成立． ∴函数y ＝12x的单调减区间为(－∞，0)，(0，＋∞)，没有单调增区间．12．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 ＝－3b －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 2－6x －3.令f ′(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)．13．解 (1)由已知条件得f ′(x )＝3mx 2＋2nx ，又f ′(2)＝0，∴3m ＋n ＝0，故n ＝－3m . (2)∵n ＝－3m ，∴f (x )＝mx 3－3mx 2， ∴f ′(x )＝3mx 2－6mx .令f ′(x )>0，即3mx 2－6mx >0，当m >0时，解得x <0或x >2，则函数f (x )的单调增区间是(－∞，0)和(2，＋∞)； 当m <0时，解得0<x <2，则函数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)．1.3.2 函数的极值与导数答案1．A 2．D 3．D 4．C 5．C 6．B 7．3 8．9 9．③10．解 (1)函数的定义域为(－∞，1)∪(1，＋∞)．∵f ′(x )＝错误!，令f ′(x )＝0，得x 1＝－1，x 2＝2.当x 变化时，f ′(x )，f (x )的变化情况如下表：故当x ＝－并且极大值为f (－1)＝－38.(2)函数的定义域为R ，f ′(x )＝2x e －x ＋x 2·⎝⎛⎭⎫1ex ′ ＝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：当x ＝2时，函数有极大值，且为f (2)＝4e －2. 11．解 ∵f ′(x )＝3x 2＋mx －2m 2＝(x ＋m )(3x －2m )，令f ′(x )＝0，则x ＝－m 或x ＝23m .当x 变化时，f ′(x )，f (x )的变化情况如下表：∴f (x )极大值＝f (－m )＝－m 3＋2m 3＋2m 3－4＝－2，∴m ＝1.12．解 (1)f ′(x )＝3x 2－2x －1.令f ′(x )＝0，则x ＝－13或x ＝1.当x 变化时，f ′(x )，f (x )的变化情况如下表：所以f (x )的极大值是f (－3)＝27＋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．13．解(1)当a＝0时，f(x)＝x2e x，f′(x)＝(x2＋2x)e x，故f′(1)＝3e.(2)f′(x)＝[x2＋(a＋2)x－2a2＋4a]e x.令f′(x)＝0，解得x＝－2a或x＝a－2，由a≠23知，－2a≠a－2.以下分两种情况讨论：①若a>23，则－2a<a－2.当x变化时，f′(x)，f(x)的变化情况如下表：所以f(x)函数f(x)在x＝－2a处取得极大值f(－2a)，且f(－2a)＝3a e－2a.函数f(x)在x＝a－2处取得极小值f(a－2)，且f(a－2)＝(4－3a)e a－2.②若a<23，则－2a>a－2.当x变化时，f′(x)，f(x)的变化情况如下表：所以f(x)在(a－2，－2a)内是减函数．函数f(x)在x＝a－2处取得极大值f(a－2)，且f(a－2)＝(4－3a)e a－2.函数f (x )在x ＝－2a 处取得极小值f (－2a )，且f (－2a )＝3a e －1.3.3函数的最大(小)值与导数答案1．B 2．C 3．A 4．C 5．C 6．－1e7．[－4，－2] 8．D9．(－∞，2ln 2－2]10．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：∴当x min ＝－37，得a ＝3.当x ＝0时，f (x )的最大值为3. 11．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.当x 变化时，f ′(x )，f (x )随x 的变化如下表：而∴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．解 (1)f ′(x )＝3x 2＋2ax ，由已知条件错误!即⎩⎪⎨⎪⎧a ＋b ＋1＝02a ＋3＝－3，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－3b ＝2.(2)由(1)知f (x )＝x 3－3x 2＋2， f ′(x )＝3x 2－6x ＝3x (x －2)． f ′(x )与f (x )随x 的变化情况如下：由f (x )＝f (0)因此根据f (x )图象，当0<t ≤2时，f (x )的最大值为 f (0)＝2，最小值为f (t )＝t 3－3t 2＋2； 当2<t ≤3时，f (x )的最大值为 f (0)＝2，最小值为f (2)＝－2； 当t >3时，f (x )的最大值为f (t )＝t 3－3t 2＋2，最小值为f (2)＝－2. 13．解 (1)f ′(x )＝(x －k ＋1)e x .令f ′(x )＝0，得x ＝k －1， f (x )与f ′(x )的变化情况如下表：所以f (x )(2)当k －1≤0，即k ≤1时， 函数f (x )在[0,1]上单调递增，所以f (x )在区间[0,1]上的最小值为f (0)＝－k ；当0<k －1<1，即1<k <2时，由(1)知f (x )在[0，k －1]上单调递减，在(k －1,1)上单调递增， 所以f (x )在区间[0,1]上的最小值为f (k －1)＝－e k －1. 当k －1≥1，即k ≥2时，函数f (x )在[0,1]上单调递减， 所以f (x )在区间[0,1]上的最小值为f (1)＝(1－k )e.习题课答案1．A 2．B 3．A 4．D 5．3 6．27．A 8．B 9．(－2,2)10．解 f ′(x )＝3x 2－2ax ＋3，由已知得f ′(3)＝0， ∴3×9－6a ＋3＝0.∴a ＝5， ∴f (x )＝x 3－5x 2＋3x ＋6. 令f ′(x )＝3x 2－10x ＋3＝0， 得x 1＝13，x 2＝3.则x ，f ′(x )，f (x )的变化关系如下表.∴f (x )在最小值为f (3)＝－3. 11．(1)解 f ′(x )＝1＋2ax ＋bx.由已知条件得错误!即⎩⎪⎨⎪⎧ 1＋a ＝0，1＋2a ＋b ＝2.解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－1，b ＝3.(2)证明 因为f (x )的定义域为(0，＋∞)， 由(1)知f (x )＝x －x 2＋3ln x . 设g (x )＝f (x )－(2x －2) ＝2－x －x 2＋3ln x ， 则g ′(x )＝－1－2x ＋3x＝－错误!.当0<x <1时，g ′(x )>0，当x >1时， g ′(x )<0.所以g (x )在(0,1)内单调递增， 在(1，＋∞)内单调递减．而g (1)＝0，故当x >0时，g (x )≤0， 即f (x )≤2x －2.12．解 当a ＝2时，f (x )＝(－x 2＋2x )e x ，f ′(x )＝(－x 2＋2)e x .当f ′(x )>0时，(－x 2＋2)e x >0， 注意到e x >0，所以，函数f (x )的单调递增区间为(－2，2)．同理可得，函数f (x )的单调递减区间为(－∞，－2)和(2，＋∞)． (2)因为函数f (x )在(－1,1)上单调递增， 所以f ′(x )≥0在(－1,1)上恒成立． 又f ′(x )＝[－x 2＋(a －2)x ＋a ]e x ， 即[－x 2＋(a －2)x ＋a ]e x ≥0， 注意到e x >0，因此－x 2＋(a －2)x ＋a ≥0在(－1,1)上恒成立， 也就是a ≥x2＋2x x ＋1＝x ＋1－1x ＋1在(－1,1)上恒成立． 设y ＝x ＋1－1x ＋1，则y ′＝1＋错误!>0， 即y ＝x ＋1－1x ＋1在(－1,1)上单调递增， 则y <1＋1－11＋1＝32，故a ≥32.§1.4 生活中的优化问题举例答案1．C 2．C 3．C 4．B 5．A 6．32米，16米 7．5 8．6 39．解 设广告的高和宽分别为x cm ，y cm ，则每栏的高和宽分别为x －20，y －252，其中x >20，y >25. 两栏面积之和为2(x －20)·y －252＝18 000， 由此得y ＝18 000x －20＋25. 广告的面积S ＝xy ＝x (18 000x －20＋25)＝18 000xx －20＋25x . ∴S ′＝错误!＋25＝错误!＋25. 令S ′>0得x >140， 令S ′<0得20<x <140.∴函数在(140，＋∞)上单调递增，在(20,140)上单调递减， ∴S (x )的最小值为S (140)．当x ＝140时，y ＝175.即当x ＝140，y ＝175时，S 取得最小值24 500，故当广告的高为140 cm ，宽为175 cm 时，可使广告的面积最小． 10．解 (1)当x ＝1时，f (1)＝p (1)＝37；当2≤x ≤12时， f (x )＝p (x )－p (x －1)＝12x (x ＋1)(39－2x )－12(x －1)x (41－2x ) ＝－3x 2＋40x (x ∈N *，且2≤x ≤12)． 验证x ＝1符合f (x )＝－3x 2＋40x ， ∴f (x )＝－3x 2＋40x (x ∈N *，且1≤x ≤12)． (2)该商场预计销售该商品的月利润为 g (x )＝(－3x 2＋40x )(185－150－2x ) ＝6x 3－185x 2＋1 400x (x ∈N *,1≤x ≤12)， g ′(x )＝18x 2－370x ＋1 400， 令g ′(x )＝0，解得x ＝5，x ＝1409(舍去)． 当1≤x <5时，g ′(x )>0； 当5<x ≤12时，g ′(x )<0， ∴当x ＝5时，g (x )max ＝g (5)＝3 125(元)．综上5月份的月利润最大是3 125元． 11．解 设速度为x km/h ，甲、乙两城距离为a km.则总费用f (x )＝(kx 3＋200)·a x＝a (kx 2＋200x)． 由已知条件，得40＝k ·203，∴k ＝1200， ∴f (x )＝a (1200x 2＋200x)． 令f ′(x )＝错误!＝0， 得x ＝10320.当0<x <10320时，f ′(x )<0； 当10320<x <100时，f ′(x )>0. ∴当x ＝10320时，f (x )有最小值， 即速度为10320 km/h 时，总费用最少．12．解(1)设容器的容积为V，由题意知V＝πr2l＋43πr3，又V＝80π3，故l＝V－43πr3πr2＝803r2－43r＝43(20r2－r)．由于l≥2r，因此0<r≤2.所以建造费用y＝2πrl×3＋4πr2c＝2πr×43(20r2－r)×3＋4πr2c，因此y＝4π(c－2)r2＋160πr，0<r≤2.(2)由(1)得y′＝8π(c－2)r－160πr2＝错误!(r3－错误!)，0<r≤2. 由于c>3，所以c－2>0.当r3－20c－2＝0时，r＝320c－2.令320c－2＝m，则m>0，所以y′＝错误!(r－m)(r2＋rm＋m2)．①当0<m<2，即c>92时，令y′＝0，得r＝m.当r∈(0，m)时，y′<0；当r∈(m,2]时，y′>0，所以r＝m是函数y的极小值点，也是最小值点．②当m≥2，即3<c≤92时，当r∈(0,2]时，y′≤0，函数单调递减，所以r＝2是函数y的最小值点．综上所述，当3<c≤92时，建造费用最小时r＝2；当c>92时，建造费用最小时r＝320c－2.1．5.1---1．5.2曲边梯形的面积汽车行驶的路程答案1．C 2．B3．D4．B5．D6．C7.n＋1 28．[n＋i－1n，n＋in]9．5510．解令f(x)＝x2.(1)分割将区间[0,2]n 等分，分点依次为x 0＝0，x 1＝2n ，x 2＝4n ，…，x n －1＝错误!，x n ＝2.第i 个区间为[2i －2n ，2i n ](i ＝1,2，…，n )，每个区间长度为Δx ＝2i n －2i －2n ＝2n. (2)近似代替、求和 取ξi ＝2in(i ＝1,2，…，n )，S n ＝∑n i ＝1f (2i n )·Δx ＝∑n i ＝1 (2i n )2·2n ＝8n3∑n i ＝1i 2＝8n3(12＋22＋…＋n 2)＝8n3·错误! ＝43(2＋3n ＋1n2)． (3)取极限S ＝li m n→∞S n ＝li m n→∞ 43(2＋3n ＋1n2)＝83，即所求曲边梯形的面积为83.11．解 (1)分割：将时间区间[0，t ]分成n 等份．把时间[0，t ]分成n 个小区间，则第i 个小区间为[i －1n t ，itn](i ＝1,2，…，n )， 每个小区间所表示的时间段 Δt ＝it n －i －1n t ＝t n， 在各个小区间物体下落的距离记作Δs i (i ＝1,2，…，n )．(2)近似代替：在每个小区间上以匀速运动的路程近似代替变速运动的路程． 在[i －1n t ，itn]上任取一时刻ξi (i ＝1,2，…，n )， 可取ξi 使v (ξi )＝g ·i －1n t 近似代替第i 个小区间上的速度，因此在每个小区间上自由落体Δt ＝tn 内所经过的距离可近似表示为Δs i ≈g ·i －1n t ·tn(i ＝1,2，…，n )．。
第一章导数及其应用练习题
第一章导数及其应用1．1变化率与导数1．1.1变化率问题1．1.2导数的概念1．已知函数f(x)＝2x2－4的图象上一点(1，－2)及邻近一点(1＋Δx，－2＋Δy)，则ΔyΔx等于()．A．4 B．4x C．4＋2Δx D．4＋2(Δx)22．如果质点M按规律s＝3＋t2运动，则在一小段时间[2,2.1]中相应的平均速度是()．A．4 B．4.1 C．0.41 D．33．如果某物体的运动方程为s＝2(1－t2)(s的单位为m，t的单位为s)，那么其在1.2 s末的瞬时速度为()．A．－4.8 m/s B．－0.88 m/s C．0.88 m/s D．4.8 m/s4．已知函数y＝2＋1x，当x由1变到2时，函数的增量Δy＝________.5．已知函数y＝2x，当x由2变到1.5时，函数的增量Δy＝________.6．利用导数的定义，求函数y＝1x2＋2在点x＝1处的导数．7．已知函数y＝f(x)＝x2＋1，则在x＝2，Δx＝0.1时，Δy的值为()．A．0.40 B．0.41 C．0.43 D．0.448．设函数f(x)可导，则limΔx→0f(1＋Δx)－f(1)3Δx等于()．A．f′(1) B．3f′(1) C.13f′(1) D．f′(3)9．一做直线运动的物体，其位移s与时间t的关系是s＝3t－t2，则物体的初速度是________．10．某物体作匀速运动，其运动方程是s＝v t，则该物体在运动过程中其平均速度与任何时刻的瞬时速度的关系是________．11．子弹在枪筒中的运动可以看作是匀变速运动，如果它的加速度是a＝5×105 m/s2，子弹从枪口射出时所用的时间为t0＝1.6×10－3s，求子弹射出枪口时的瞬时速度．12．(创新拓展)已知f(x)＝x2，g(x)＝x3，求满足f′(x)＋2＝g′(x)的x的值．导数练习题 2015年春第 3 页 共 16 页1.1.3 导数的几何意义1．已知曲线y ＝12x 2－2上一点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫1，－32，则过点P 的切线的倾斜角为( )．A ．30°B ．45°C ．135°D ．165°2．已知曲线y ＝2x 3上一点A (1,2)，则A 处的切线斜率等于( )． A ．2 B ．4 C ．6＋6Δx ＋2(Δx )2 D ．63．设y ＝f (x )存在导函数，且满足lim Δx →0f (1)－f (1－2Δx )2Δx＝－1，则曲线y ＝f (x )上点(1，f (1))处的切线斜率为( )． A ．2 B ．－1 C ．1 D ．－24．曲线y ＝2x －x 3在点(1,1)处的切线方程为________． 5．设y ＝f (x )为可导函数，且满足条件 lim x →0f (1)－f (1－x )2x＝－2，则曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线的斜率是________．6．求过点P (－1,2)且与曲线y ＝3x 2－4x ＋2在点M (1,1)处的切线平行的直线．7．设函数f (x )在x ＝x 0处的导数不存在，则曲线y ＝f (x )( )．A ．在点(x 0，f (x 0))处的切线不存在B ．在点(x 0，f (x 0))处的切线可能存在C ．在点x 0处不连续D ．在x ＝x 0处极限不存在 8．函数y ＝－1x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫12，－2处的切线方程是( )．A ．y ＝4xB ．y ＝4x －4C ．y ＝4x ＋4D ．y ＝2x －49．若曲线y＝2x2－4x＋p与直线y＝1相切，则p的值为________．10．已知曲线y＝1x－1上两点A⎝⎛⎭⎪⎫2，－12、B（2＋Δx，－12＋Δy），当Δx＝1时割线AB的斜率为________．11．曲线y＝x2－3x上的点P处的切线平行于x轴，求点P的坐标．12．(创新拓展)已知抛物线y＝ax2＋bx＋c通过点P(1,1)，Q(2，－1)，且在点Q 处与直线y＝x－3相切，求实数a、b、c的值．导数练习题2015年春1．2导数的计算1．2.1几个常用函数的导数1．2.2基本初等函数的导数公式及导数的运算法则第1课时基本初等函数的导数公式1．已知f(x)＝x2，则f′(3)()．A．0 B．2x C．6 D．92．f(x)＝0的导数为()．A．0 B．1 C．不存在D．不确定3．曲线y＝x n在x＝2处的导数为12，则n等于()．A．1 B．2 C．3 D．44．设函数y＝f(x)是一次函数，已知f(0)＝1，f(1)＝－3，则f′(x)＝________. 5．函数f(x)＝x x x的导数是________．6．在曲线y＝x3＋x－1上求一点P，使过P点的切线与直线y＝4x－7平行．7．设f0(x)＝sin x，f1(x)＝f0′(x)，f2(x)＝f1′(x)，…，f n＋1(x)＝f n′(x)，n∈N，则f2010(x)＝()．A．sin x B．－sin x C．cos x D．－cos x第 5 页共16 页8．下列结论①(sin x )′＝－cos x ；②⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ′＝1x 2；③(log 3x )′＝13ln x ；④(ln x )′＝1x .其中正确的有( )．A ．0个B ．1个C ．2个D ．3个 9．曲线y ＝4x 3在点Q (16,8)处的切线的斜率是________． 10．曲线y ＝9x 在点M (3,3)处的切线方程是________．11．已知f (x )＝cos x ，g (x )＝x ，求适合f ′(x )＋g ′(x )≤0的x 的值．12．(创新拓展)求下列函数的导数：(1)y ＝log 4x 3－log 4x 2；(2)y ＝2x 2＋1x －2x ；(3)y ＝－2sin x 2(2sin 2x4－1)．导数练习题 2015年春第 7 页 共 16 页第2课时 导数的运算法则及复合函数的导数1．函数y ＝cos x1－x的导数是( )． A.－sin x ＋x sin x (1－x )2B.x sin x －sin x －cos x (1－x )2C.cos x －sin x ＋x sin x (1－x )2D.cos x －sin x ＋x sin x 1－x2．已知f (x )＝ax 3＋3x 2＋2，若f ′(－1)＝4，则a 的值为( )． A.193 B.103 C.133 D.163 3．已知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ＝x 1＋x ，则f ′(x )等于( )．A.11＋x B ．－11＋x C.1(1＋x )2 D ．－1(1＋x )24．若质点的运动方程是s ＝t sin t ，则质点在t ＝2时的瞬时速度为________． 5．若f (x )＝log 3(x －1)，则f ′(2)＝________.6．过原点作曲线y ＝e x 的切线，求切点的坐标及切线的斜率．7．函数y＝(x－a)(x－b)在x＝a处的导数为()．A．ab B．－a(a－b) C．0 D．a－b8．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．a29．若f(x)＝(2x＋a)2，且f′(2)＝20，则a＝________.10．函数f(x)＝x3＋4x＋5的图象在x＝1处的切线在x轴上的截距为________．11．曲线y＝e2x·cos 3x在(0,1)处的切线与直线L的距离为5，求直线L的方程．12．(创新拓展)求证：可导的奇函数的导函数是偶函数．导数练习题 2015年春第 9 页 共 16 页1.3 导数在研究函数中的应用1．3.1 函数的单调性与导数1．在下列结论中，正确的有( )． (1)单调增函数的导数也是单调增函数； (2)单调减函数的导数也是单调减函数； (3)单调函数的导数也是单调函数；(4)导函数是单调的，则原函数也是单调的． A ．0个 B ．2个 C ．3个 D ．4个 2．函数y ＝12x 2－ln x 的单调减区间是( )．A ．(0,1)B ．(0,1)∪(－∞，－1)C ．(－∞，1)D ．(－∞，＋∞)3．若函数f (x )＝x 3－ax 2－x ＋6在(0,1)内单调递减，则实数a 的取值范围是( )． A ．a ≥1 B ．a ＝1 C ．a ≤1 D ．0<a <1 4．函数y ＝ln(x 2－x －2)的递减区间为________．5．若三次函数f (x )＝ax 3＋x 在区间(－∞，＋∞)内是增函数，则a 的取值范围是________．6．已知x >1，证明：x >ln(1＋x )．7．当x >0时，f (x )＝x ＋2x 的单调递减区间是( )．A ．(2，＋∞)B ．(0,2)C ．(2，＋∞)D ．(0，2) 8．已知函数y ＝f (x )的导函数f ′(x )＝ax 2＋bx ＋c 的图象如图所示，则y ＝f (x )的图象可能是( )．9．使y ＝sin x ＋ax 为R 上的增函数的a 的范围是________． 10．已知f (x )＝x 2＋2xf ′(1)，则f ′(0)＝________.11．已知函数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．12．(创新拓展)求下列函数的单调区间，并画出大致图象： (1)y ＝x ＋9x ； (2)y ＝ln(2x ＋3)＋x 2.导数练习题 2015年春第 11 页 共 16 页1.3.2 函数的极值与导数1．下列函数存在极值的是( )．A ．y ＝1xB ．y ＝x －e xC ．y ＝x 3＋x 2＋2x －3D ．y ＝x 32．函数y ＝1＋3x －x 3有( )．A ．极小值－1，极大值1B ．极小值－2，极大值3C ．极小值－2，极大值2D ．极小值－1，极大值33．函数f (x )的定义域为R ，导函数f ′(x )的图象如图所示，则函数f (x )( )．A ．无极大值点，有四个极小值点B ．有三个极大值点，两个极小值点C ．有两个极大值点，两个极小值点D ．有四个极大值点，无极小值点4．设方程x 3－3x ＝k 有3个不等的实根，则常数k 的取值范围是________．5．已知函数y ＝x 2x －1，当x ＝________时取得极大值________；当x ＝________时取得极小值________．6．求函数f (x )＝x 2e －x 的极值．7．函数f (x )＝2x 3－6x 2－18x ＋7( )．A ．在x ＝－1处取得极大值17，在x ＝3处取得极小值－47B ．在x ＝－1处取得极小值17，在x ＝3处取得极大值－47C．在x＝－1处取得极小值－17，在x＝3处取得极大值47D．以上都不对8．三次函数当x＝1时有极大值4，当x＝3时有极小值0，且函数过原点，则此函数是()．A．y＝x3＋6x2＋9x B．y＝x3－6x2＋9xC．y＝x3－6x2－9x D．y＝x3＋6x2－9x9．函数f(x)＝x3＋3ax2＋3(a＋2)x＋3既有极大值又有极小值，则实数a的取值范围是________．10．函数y＝x3－6x＋a的极大值为________，极小值为________．11．已知函数y＝ax3＋bx2，当x＝1时函数有极大值3，(1)求a，b的值；(2)求函数y的极小值．12．(创新拓展)设函数f(x)＝a3x3＋bx2＋cx＋d(a>0)，且方程f′(x)－9x＝0的两个根分别为1,4.(1)当a＝3且曲线y＝f(x)过原点时，求f(x)的解析式；(2)若f(x)在(－∞，＋∞)内无极值点，求a的取值范围．导数练习题 2015年春第 13 页 共 16 页1．3.3 函数的最大(小)值与导数1．函数y ＝x e －x ，x ∈[0,4]的最大值是( )．A ．0 B.1e C.4e 4 D.2e 22．函数f (x )＝x 3－3ax －a 在(0,1)内有最小值，则a 的取值范围为( )．A ．0≤a <1B ．0<a <1C ．－1<a <1D ．0<a <123．设f (x )＝x (ax 2＋bx ＋c )(a ≠0)在x ＝1和x ＝－1处均有极值，则下列点中一定在x 轴上的是( )．A ．(a ，b )B ．(a ，c )C ．(b ，c )D ．(a ＋b ，c )4．函数y ＝x ＋2cos x 在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值是________． 5．函数f (x )＝sin x ＋cos x 在x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2的最大、最小值分别是________． 6．求函数f (x )＝x 5＋5x 4＋5x 3＋1在区间[－1,4]上的最大值与最小值．7．函数y ＝x 33＋x 2－3x －4在[0,2]上的最小值是( )．A ．－173B ．－103C ．－4D ．－6438．已知函数f (x )＝2x 3－6x 2＋m (m 为常数)在[－2,2]上有最大值3，那么此函数在[－2,2]上的最小值为()．A．－37 B．－29 C．－5 D．－119．函数f(x)＝4xx2＋1，x∈[－2,2]的最大值是________，最小值是________．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________．11．已知函数f(x)＝－x3＋3x2＋9x＋a.(1)求f(x)的单调递减区间；(2)若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．12．(创新拓展)已知函数f(x)＝x2e－ax(a>0)，求函数在[1,2]上的最大值．导数练习题 2015年春第 15 页 共 16 页1.4 生活中的优化问题举例1．如果圆柱截面的周长l 为定值，则体积的最大值为( )．A.⎝ ⎛⎭⎪⎫l 63πB.⎝ ⎛⎭⎪⎫l 33πC.⎝ ⎛⎭⎪⎫l 43πD.14⎝ ⎛⎭⎪⎫l 43π 2．若一球的半径为r ，作内接于球的圆柱，则其侧面积最大为( )．A ．2πr 2B ．πr 2C ．4πr D.12πr 2 3．某公司生产一种产品， 固定成本为20000元，每生产一单位的产品，成本增加100元，若总收入R 与年产量x 的关系是R (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧ －x 3900＋400x ，0≤x ≤390，90 090，x >390，则当总利润最大时，每年生产产品的单位数是( )． A ．150 B ．200 C ．250 D ．3004．有矩形铁板，其长为6，宽为4，现从四个角上剪掉边长为x 的四个小正方形，将剩余部分折成一个无盖的长方体盒子，要使容积最大，则x ＝________.5．如图所示，某厂需要围建一个面积为512平方米的矩形堆料场，一边可以利用原有的墙壁，其他三边需要砌新的墙壁，当砌壁所用的材料最省时，堆料场的长和宽分别为________．6．如图所示，已知矩形的两个顶点位于x 轴上，另两个顶点位于抛物线y ＝4－x 2在x 轴上方的曲线上，求这个矩形面积最大时的边长．7．设底为正三角形的直棱柱的体积为V，那么其表面积最小时，底面边长为()．A.3V B.32V C.34V D．23V8．把长为12 cm的细铁丝截成两段，各自摆成一个正三角形，那么这两个正三角形的面积之和的最小值是()．A.32 3 cm2B．4 cm2 C．3 2 cm2D．2 3 cm29．在半径为r的圆内，作内接等腰三角形，当底边上的高为________时它的面积最大．10．做一个无盖的圆柱形水桶，若要使其体积是27π，且用料最省，则圆柱的底面半径为________．11．某地建一座桥，两端的桥墩已建好，这两墩相距m米，余下工程只需建两端桥墩之间的桥面和桥墩．经测算，一个桥墩的工程费用为256万元；距离为x米的相邻两墩之间的桥面工程费用为(2＋x)x万元．假设桥墩等距离分布，所有桥墩都视为点，且不考虑其他因素，记余下工程的费用为y万元．(1)试写出y关于x的函数关系式；(2)当m＝640米时，需新建多少个桥墩才能使y最小？12．(创新拓展)如图所示，在边长为60 cm的正方形铁片的四角上切去相等的正方形，再把它沿虚线折起，做成一个无盖的长方体箱子，箱底的边长是多少时，箱子的容积最大？最大容积是多少？。
高中数学课件-第2章 §1 变化的快慢与变化率
(2)自变量 x 从 1 变到 2 时，函数 f(x)的平均变化率为 f（2）2－－1f（1）＝2＋12－（1 1＋1）＝12； 自变量 x 从 3 变到 5 时，函数 f(x)的平均变化率为 f（5）5－－3f（3）＝5＋15－23＋13＝1145. 因为12<1145，所以函数 f(x)＝x＋1x在自变量 x 从 3 变到 5 时函数值变化得较快.
1.求函数平均变化率的三个步骤 第一步，求自变量的增量Δx＝x2－x1. 第二步，求函数值的增量Δy＝f(x2)－f(x1). 第三步，求平均变化率Δ Δyx＝f（x2）x2－ －fx（1 x1）. 2.求平均变化率的一个关注点 求点 x0 附近的平均变化率，可用f（x0＋ΔxΔ）x－f（x0）的形式.
[构建·体系]
1.在曲线 y＝x2＋1 的图像上取一点(1，2)及附近一点(1＋Δx，2＋Δy)，则Δ Δyx
为( )
A.Δx＋Δ1x＋2
B.Δx－Δ1x－2
C.Δx＋2 【解析】
D.2＋Δx－Δ1x Δ Δyx＝（1＋ΔΔx）x2＋1－2＝2＋Δx，故选 C.
【答案】 C
2.一质点运动的方程为 s＝5－3t2，则在一段时间[1，1＋Δt]内相应的平均速
阶
阶
段
段
一三Leabharlann §1 变化的快慢与变化率学
阶 段 二
业 分 层 测
评
通常我们把自变量的变化x2－x1 称作自变量的改变量，记作 Δx ，函数值的 变化 f(x2)－f(x1)称作函数值的改变量，记作 Δy .这样，函数的平均变化率就可以 表示为函数值 的改变量与自变量的改变量之比，即Δ Δyx＝ f（x2）x2－ －fx（1 x1）.
求函数 f(x)在点 x＝x0 处的瞬时变化率的步骤： (1)求Δy＝f(x0＋Δx)－f(x0)； (2)计算Δ Δyx，并化简，直到当Δx＝0 时有意义为止； (3)将Δx＝0 代入化简后的Δ Δyx即得瞬时变化率.
函数的平均变化率
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RB . 数学 . 选修2-2
求函数的平均变化率 已知函数f(x)＝3x＋1和g(x)＝2x2＋1，分别计算f(x)与g (x)在－3到－1之间和在1到1＋Δx之间的平均变化率． 【思路探究】 后代入公式求解． 先求自变量的增量和函数值的增量，然
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f(x)表示．自变量x表示某旅游者的水平位置，函数值y＝f(x)表
示此时旅游者所在的高度．设点A的坐标为(x0，y0)，点B的坐 标为(x1，y1)．
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RB . 数学 . 选修2-2
图 1－1－1
1．若旅游者从点A爬到点B，且这段山路是平直的，自变 量x和函数值y的改变量分别是多少？
【思路探究】 因为Δs 是质点在Δt 这段时间内的位移， Δs 所以 就是质点在Δt 这段时间内的平均速度． Δt
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RB . 数学 . 选修2-2
【自主解答】 (1)由题设知，Δt＝3 s， Δs＝s(3)－s(0)＝24 m， Δs ∴平均速度为 v＝ ＝8 m/s. Δt (2)由题设知：Δt＝3－2＝1 s，Δs＝s(3)－s(2)＝12 m. Δs ∴平均速度为 v＝ ＝12 m/s. Δt
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RB . 数学 . 选修2-2 函数的平均变化率的定义
一般地，已知函数y＝f(x)，x0、x1是其定义域内不同的两
点，记Δx＝x1－x0，Δy＝y1－y0＝f(x1)－f(x0)
称作函数y＝f(x)在区间[x0，x0＋Δx](或[x0＋Δx，x0])的平
高中数学第2章导数及其应用1平均变化率与瞬时变化率1-1平均变化率1-2瞬时变化率北师大版选择性必修
对点训练❷ 一辆汽车按规律s＝2t2＋3做直线运动，求这辆 汽车在t＝2时的瞬时速度．(时间单位：s，位移单位：m)
[解析] 设这辆汽车在 t＝2 附近的时间改变量为 Δt，则位移的改变 量 Δs＝[2(2＋Δt)2＋3]－(2×22＋3)＝8Δt＋2(Δt)2，则ΔΔst＝8＋2Δt.当 Δt 趋 于 0 时，平均变化率ΔΔst趋于 8.
第二章 导数及其应用
§1 平均变化率与瞬时变化率 1．1 平均变化率 1．2 瞬时变化率
素养目标•定方向 必备知识•探新知 关键能力•攻重难 课堂检测•固双基
素养目标•定方向
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． 3．会求函数在某点附近的平均变化率．
练一练： 1．如图，函数y＝f(x)在A，B两点间的平均变化率是( B )
A．1 C．2
[解析]
B．－1 D．－2 ΔΔxy＝f33－－f11＝1－2 3＝－1.
2．一质点的运动方程是s＝5－3t2，则在一段时间[1,1＋Δt]内相应的
平均速度为( D )
A．3Δt＋6
B．－3Δt＋6
C．3Δt－6
[规律方法] 求函数平均变化率的步骤 (1)求自变量的改变量 Δx＝x2－x1. (2)求函数值的改变量 Δy＝f(x2)－f(x1)． (3)求平均变化率ΔΔxy＝fxx22－ －fx1x1.
对点训练❶ 球的半径从1增加到2时，球的体积平均膨胀率
28π 为___3___.
[解析]
因为 Δy＝43π×23－43π×13＝283π，
28π 所以ΔΔyx＝2－3 1＝283π.
题型二
瞬时变化率(瞬时速度)的求法
典例 2 以初速度 v0(v0>0)竖直上抛的物体，t 秒时的高度 s 与 t 的 函数关系为 s＝v0t－12gt2，求物体在时刻 t0 处的t)－12g(t0＋Δt)2－v0t0－12gt20＝(v0－gt0)Δt－
§1.1.1平均变化率
世界充满着变化，有些变化几乎不为人们察 觉，而有些变化却让人们发出感叹与惊呼！下面
是一个案例： 某市2004年4月20日最高气温为33.4℃，而此前的两 天，4月19日和4月18日最高气温分别为24.4℃和18.6℃， 短短两天时间，气温“陡增” 14.8℃，闷热中的人们无不 感叹：“天气热的太快了！” 但是，如果我们将该市2004年3月18日的最高气温3.5℃ 与4月18日最高气温18.6℃进行比较，我们发现两者温差 为15.1℃，甚至超过了14.8℃。而人们却不会发出上述感 叹。这是什么原因呢？ 原来前者变化得“太快”，而后者变化得“缓慢”。
请分别计算出下面两个图象表示的函 数h(t)在区间[0，3]上的平均变化率。
h
10
h
10
OLeabharlann 1A3t
O
1
3
B
t
容易看出点B，C之间的曲线较点A，B之间的曲 线更加“陡峭”， 陡峭的程度反映了气温变化的快与慢。 *如何量化陡峭程度呢？ 联想到用斜率来量化直线的倾斜程度，我们用 比值 33 .4 18 .6 即（ y c y B ）
例4、已知函数 的平均变化率。
思考： y=kx+b在区间[m，n]上的平 均变化率有什么特点？
一次函数在任意区间上的平均变化率都是斜率.
分层训练：
必做题：P7
选做题： P7
练习 1
练习 3
2
作业： P7
练习 4
课堂小结
形 曲线陡峭程度
数 平均变化率
变量变化的快慢
用怎样的数学模型刻画变量变化的快与慢？ 这样的数学模型有哪些应用？
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课 题 §1.1.1-2变化率问题及导数的概念
备课时间 年 月 日 上课时间 年 月 日 主备
审核
教 学 目 标
知识技能
1．理解平均变化率的概念；2．了解平均变化率的几何意义；
3.了解瞬时速度、瞬时变化率的概念；
4.理解导数的概念，知道瞬时变化率就是导数，体会导数的思想及其内涵；
5.会求函数在某点的导数．
过程与方法
通过典例分析让学生会求函数在某点处附近的平均变化率会求物体在某一时
刻的瞬时速度,理解函数在某点的导数以及在某个区间内导函数的关系 情感价值
让学生通过学习了解变化率的广泛应用,培养学生多方面素养
教学重点 平均变化率的概念、函数在某点处附近的平均变化率、瞬时速度、瞬时变化率
的概念、导数的概念
教学难点
平均变化率的概念、导数的概念
教学步骤：（体现教学过程、时间安排、板书设计、学法指导、小结、
作业布置、教后反思（实际教学效果及改进设想）等） 教学手段、方法 一．创设情景[来源:学&科&网Z&X&X&K][来源:学科网ZXXK]
为了描述现实世界中运动、过程等变化着的现象，在数学中引入了函数，随着对函数的研究，产生了微积分，微积分的创立以自然科学中四类问题的处理直接相关：
一、已知物体运动的路程作为时间的函数,求物体在任意时刻的速度与加速度等;二、求曲线的切线; 三、求已知函数的最大值与最小值;四、求长度、面积、体积和重心等。
导数是微积分的核心概念之一它是研究函数增减、变化快慢、最大（小）值等问题最一般、最有效的工具。
导数研究的问题即变化率问题：研究某个变量相对于另一个变量变化的快慢程度．
二．新课讲授
（一）问题提出
问题1 气球膨胀率 （阅读课本P2）
思考：当空气容量从V 1增加到V 2时,气球的平均膨胀率是多少?
1
212)
()(V V V r V r --
问题2 高台跳水（阅读课本P2） 探究：计算运动员在49
65
≤
≤t 这段时间里的平均速度，并思考以下问题：[来源:学.科.网][来源:学,科, ⑴运动员在这段时间内使静止的吗？ ⑵你认为用平均速度描述运动员的运动状态有什么问题吗？ （二）平均变化率概念: 1．上述问题中的变化率可用式子
1
212)
()(x x x f x f --表示, 称为函数f (x )从x 1
到x 2
的平均变化率
2．若设12x x x
-=∆, )()(12x f x f f -=∆ (这里x ∆看作是对于
x 1的一个“增量”可用x 1+x ∆代替
x 2,同样)()(12x f x f y f
-=∆=∆)
则平均变化率为
=∆∆=∆∆x
f
x y x x f x x f x x x f x f ∆-∆+=--)()()()(111212
思考：观察函数f (x )的图象书本P4,平均变化率
=
∆∆x
f 1212)()(x x x f x f --表示什么?
（三）瞬时速度
我们把物体在某一时刻的速度称为瞬时速度。
运动员的平均速度不能反映他在某一时刻的瞬时速度，那么，如何求运动员的瞬时速度呢？如，2t
=时的瞬时速度是？考察2t =附近的情况
（见课本P4表格）： 思考：当t ∆趋近于0时，平均速度v 有什么样的变化趋势？
结论：当t ∆趋近于0时，即无论t 从小于2还是从大于2的一边趋近于2时，平均速度v 都趋近于一个确定的值13.1-． 从物理的角度看，时间
t ∆间隔无限变小时，平均速度v 就无限趋近于史的瞬时速度，因此，运动员在
2t =时的瞬时速度是13.1/m s - 为了表述方便，我们用0(2)(2)
lim
13.1t h t h t
∆→+∆-=-∆
表示“当2t
=，t ∆趋近于0时，平均速度v 趋近于定值13.1-”
小结：局部以匀速代替变速，以平均速度代替瞬时速度，然后通过取极限，从瞬时速度的近似值过渡到瞬时速度的精确值。
（四）导数的概念
从函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率是:0000()()lim
lim
x x f x x f x f
x x
∆→∆→+∆-∆=∆∆我们称它为函数()y f x =在0x
x =出的导数，记作
'0()f x 或0'|x x y =，即0000()()
()lim
x f x x f x f x x
∆→+∆-'=∆
说明：（1）导数即为函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率 （2）0x
x x ∆=-，当0x ∆→时，0x x →，所以000
()()
()lim
x f x f x f x x x ∆→-'=-
三．典例分析
例1．函数f (x )=x x +-2
图象上点)2,1(--A 及临近点)2,1(y x B ∆+-∆+-,则
=∆∆x
y
． 例
2．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xh 时，原油的
温度（单位：
C ）为2()715(08)f x x x x =-+≤≤，计算第2h 时和第6h 时，原油温度的瞬时变化
率，并说明它们的意义．
四．课堂练习
五．回顾总结
1．平均变化率的概念2．函数在某点处附近的平均变化率3．瞬时速度、瞬时变化率的概念4．导数的概念
六．布置作业
习题1.1第1,2题 习题1.1A 组3,4
七．课后反思
1:设函数f(x)在点x0处可导,求下列各极限值: x
x f t x
x
f x
x f x m x f x x ∆-∆+
∆-∆-→∆→∆)()(lim )2(;)
()(lim )1(00。