3.1(第一课时)变化率与导数
变化率与导数(教学设计)

3.1变化率与导数(教学设计)(2)3.1.2导数的概念教学目标:1、知识与技能:通过对课本实例的分析,经历由平均变化率过渡到瞬时变化率的过程,了解导数概念的实际背景,让学生知道瞬时变化率就是导数。
2、过程与方法:①通过动手计算(作图)培养学生观察、分析、比较和归纳能力,并结合物理学中的知识进行对比。
②通过问题的探究体会逼近、类比、以已知探求未知、从特殊到一般的数学思想方法。
3、情感、态度与价值观:通过运动的观点体会导数的内涵,使学生掌握导数的概念不再困难,从而激发学生学习数学的兴趣. 教学重点、难点重点:导数概念的形成,导数内涵的理解,由瞬时变化率过度到导数的概念难点:在平均变化率的基础上去探求瞬时变化率,深刻理解导数的内涵,通过逼近的方法,引导学生观察来突破难点教学过程:一、创设情景,引入新课:1、回顾上节课留下的思考题:在高台跳水运动中,运动员相对水面的高度h(单位:m)与起跳后的时间t(单位:s)存在函数关系h(t)=-4.9t 2+6.5t+10.计算运动员在6549t≤≤这段时间里的平均速度,并思考下面的问题:(1)运动员在这段时间里是静止的吗?(2)你认为用平均速度描述运动员的运动状态有什么问题吗?在学生相互讨论,交流结果的基础上,提出:大家得到运动员在这段时间内的平均速度为“0”,但我们知道运动员在这段时间内并没有“静止”。
为什么会产生这样的情况呢?二、师生互动、新课讲解:问题一:请大家思考如何求运动员的瞬时速度,如t=2时刻的瞬时速度?问题二:请大家继续思考,当Δt取不同值时,尝试计算(2)(2)h t ht+∆-=∆v的值?学生对概念的认知需要借助大量的直观数据,所以我让学生利用计算器,分组完成问题二,问题三:当Δt 趋于0时,平均速度有怎样的变化趋势?让学生分组讨论,板演,展示计算结果,同时口答:在t=2时刻,Δt 趋于0时,平均速度趋于一个确定的值-13.1,即瞬时速度,体会逼近思想;另一方面借助动画多渠道地引导学生观察、分析、比较、归纳,通过逼近思想,为了表述方便,数学中用简洁的符号来表示,即0(2)(2)lim 13.1t h t h t∆→+∆-=-∆问题四:运动员在某个时刻0t 的瞬时速度如何表示呢?运动员在某个时刻0t 的瞬时速度如何表示? 学生意识到将0t 代替2,可类比得到000()()lim t h t t h t t∆→+∆-∆(1)气球在体积v 0时的瞬时膨胀率如何表示呢?类比之前学习的瞬时速度问题,引导学生得到瞬时膨胀率的表示000()()limv r v v r v v∆→+∆-∆(2)如果将这两个变化率问题中的函数用()f x 来表示,那么函数()f x 在0x x =处的瞬时变化率如何呢?导数的概念:从函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率是:0000()()limlim x x f x x f x fx 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()()()limx 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 ∆→-'=-例1:求函数y =3x 2在x =1处的导数.分析:先求Δf =Δy =f (1+Δx )-f (1)=6Δx +(Δx )2再求6f x x∆=+∆∆再求0lim 6x f x ∆→∆=∆解:222211113313(1)|limlim lim3(1)611x x x x x x y x x x =→→→-⋅-'===+=-- 例2:求函数f (x )=x x +-2在1x =-附近的平均变化率,并求出在该点处的导数.解:x xx x x y ∆-=∆-∆+-+∆+--=∆∆32)1()1(2 200(1)(1)2(1)lim lim(3)3x x y x x f x x x∆→∆→∆--+∆+-+∆-'-===-∆=∆∆例3(课本P75例1):将原油精炼为汽油、柴油、塑料等不同产品,需要对原油进行冷却和加热。
高中数学选修1课件:3.1.1变化率与导数

r(V2 ) r(V1) f (x2 ) f (x1)
V2 V1
x2 x1
设某个变量 f 随 x 的变化而变化,
从 x 经过 △x , 量 f 的改变量为
f f (x x) f (x)
量 f 的平均变化率为
f f (x x) f (x)
x
x
令 x 0,则得到f 在x 的(瞬时)变化率:
t=0.2,0.4,0.6,0.8(min)时,血管中 药物浓度的瞬时变化率,把数据用表格 的形式列出。(精确到0.1)
血管中药物浓度的瞬时变化率, 就是药物浓度 函数f(t)在此时刻的导数, 从图象上看,它表示
曲线在该点处的切线的斜率. (数形结合,以直代曲)
以简单对象刻画复杂的对象
t
0.2
药物浓度的 瞬时变化率
(3) 物体在t =2时的瞬时速度.
v s 2g 1 gt
t
2
(1) 将 t=0.1代入上式,得
O s(2)
v 2.05g 20.09(m / s) (2) 将 t=0.01代入上式,得
s(2+t) s
v 2.005g 19.65(m / s)
( 3) 当t 0,2 t 2
平均速度 v 的极限为:
x0
x
T
P
f (x 0 )
o
x0
x 即 kPT tan f (x 0 )
函数y f (x)在点x0处的导数f (x0 )在几何上表示 曲线y f (x)在点M (x0, f (x0 ))处的切线的斜率。
曲线y f (x)在点M (x0 , f (x0 ))处
的切线方程为 y y0 f (x0 )(x x0 )
0.01 -13.149
变化率与导数(第一课时)说课课件

本节课将介绍变化率与导数的概念和应用。通过清晰的讲解和实例演示,帮 助学生理解导数的计算和其在物理学和经济学中的重要性。
主题介绍
1 导数是什么?
解释导数的基本概念和意 义。
2 为什么导数重要?
探讨导数在实际生活中的 应用场景。
3 课程目标
明确学习目标并激发学生 的学习动力。
大纲概述
定义
介绍变化率的定义,以及导数 与变化率的关系。
计算方法
解释导数的计算方法,包括求 导规则和常见函数的导数。
应用
探索导数在物理学和经济学中 的实际应用。
基本性质
1
四则运算
学习导数的四则运算规则,包括求和、
链式法则
2
差、积和商的导数。
介绍使用链式法则计算复合函如何使用反函数法则计算反函数的 导数。
应用实例
物理学中的应用
探讨导数在物理学中测量速度和加速度的应用。
经济学中的应用
分析导数在经济学中描述经济增长和变化率的重要 性。
总结与展望
课程回顾
复习本节课学到的导数的概念和性质。
未来学习计划
展望未来学习导数的更高级内容和应用。
高中数学第三章导数及其应用3.1变化率与导数课件新人

,
1 x
1 x x
x
1 x
所以 lim y = lim (3+ 2 )=5,
x x 0
x 0
1 x
所以 f′(1)=5.
方法技巧 根据导数的定义,求函数y=f(x)在x=x0处的导数的步骤 (1)求函数的增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0);
(2)求平均变化率 y = f (x0 x) f (x0) ;
第三章 导数及其应用 3.1 变化率与导数 3.1.1 变化率问题 3.1.2 导数的概念
3.1.3 导数的几何意义
课标要求
1.理解函数的平均变化率与瞬时 变化率. 2.理解函数在x0处的导数的定义 和导数的几何意义. 3.会求函数在x0处的导数与切线 方程.
素养达成
通过对导数概念与几何意义的学 习,提高学生观察、归纳、抽象概 括的能力,培养学生的应用意识.
新知探求 课堂探究
新知探求 素养养成
知识点一 平均变化率
问题1:我们都吹过气球.回忆一下吹气球的过程,可以发现,随着气球内空 气容量的增加,气球的半径增加得越来越慢.从数学角度,如何描述这种现 象呢?
答案:可以从气球的平均膨胀率去考虑,当 V 从 0 增加到 1 L 时,气球半径增加了 r(1)-r(0)≈0.62(dm). 气球的平均膨胀率为 r(1) r(0) ≈0.62(dm/L);当 V 从 1 L 增加到 2 L 时,气球半径增
均变化率的值.
解:当自变量从 x0 到 x0+Δx 时,函数值的改变量为 Δy=f(x0+Δx)-f(x0)=[2(x0+Δx)2+1]-(2 x02 +1)=4x0Δx+2(Δx)2,
2014年人教A版选修1-1课件 3.1 变化率与导数

x
练习: (补充) 运动员起跳后相对于水面的高度 h (m) 与起跳后 的时间 t (s) 存在函数关系 h(t) 4.9t2+6.5t+10. 求以 下时间段的函数增量 △h 和自变量增量 △t, 并求出 该段的平均变化率, 解释其物理意义. (1) 0 t 65 ; (2) 0 t 65 ; (3) 65 t 65 . 98 49 49 98 解: (1) h h( 65 ) h(0) 49 65 65 2 4.9 ( ) + 6.5 + 10 (4.9 02 + 6.5 0 + 10) 49 49 0. h 0 0. 实际是 65 65 t 0 . t 65 这样吗? 49 49 49 65 ]这时段的平均速度为 0. 计算得 t 在 [0, 49
练习: (补充) 运动员起跳后相对于水面的高度 h (m) 与起跳后 的时间 t (s) 存在函数关系 h(t) 4.9t2+6.5t+10. 求以 下时间段的函数增量 △h 和自变量增量 △t, 并求出 该段的平均变化率, 解释其物理意义. (1) 0 t 65 ; (2) 0 t 65 ; (3) 65 t 65 . 98 49 49 98 解: (3) h h( 65 ) h( 65 ) 49 98 65 65 65 65 2 2 4.9 ( ) + 6.5 + 10 (4.9 ( ) + 6.5 + 10) 49 49 98 98 13 65 13 65 . h 4 98 4 98 13 . t 65 4 65 65 65 t . 98 49 98 98 这时段的平均速度为负, 速度是向下的.
3.1.1 变化率问题 3.1.2导数的概念 教案(人教A版选修1-1)

3.1 变化率与导数3.1.1变化率问题3.1.2导数的概念(教师用书独具)●三维目标1.知识与技能通过大量的实例的分析,让学生经历由平均变化率过渡到瞬时变化率的过程,了解导数概念的实际背景,知道瞬时变化率就是导数.2.过程与方法通过动手计算培养学生观察、分析、比较和归纳能力,通过问题的探究体会逼近、类比、以已知探求未知、从特殊到一般的数学思想方法.3.情感、态度与价值观学生在从平均变化率到瞬时变化率的探索过程中,通过动手算、动脑思和集体合作讨论,发展思维能力,树立敢于战胜困难的信息,养成主动获取知识和敢于探索求知的习惯,激发求知欲,增强合作交流意识.●重点、难点重点:了解导数概念的形成,理解导数有内涵.难点:在平均变化率的基础上探求瞬时变化率,深刻理解导数的内涵.通过列举大量实例增强学生对导数概念形成的理解,以化解重点;通过逼近的方法,引导学生观察来突破难点.(教师用书独具)●教学建议学生对平均变化率已有了很好的认识,同时在物理课程中已学习过瞬时速度,因此,学生已经具备了一定的认知基础,于是,在教学设计中,宜采用相互讨论、探究规律和引导发现的教学方法,本着为学生发展的原则,通过师生互动、共同探索,形成概念,并学以致用.在学生的认知基础上,为了让学生明确导数就是瞬时变化率,函数f (x )在x =x 0处的导数反映了函数f (x )在x =x 0处附近变化的快慢,从而更好地理解导数的概念.在学法指导上,应回避了学生较难理解的极限思想,而是通过让学生体验逼近的思想,让他们通过自主探究,发现导数的内涵.使学生在学习过程中探究能力,分析问题、解决问题的能力都得到了不同程度的提升.●教学流程创设问题情境,引出问题:如何刻画物体运动的快慢?⇒引导学生结合物理知识,分析、比较,引出平均变化率与瞬时变化率的概念.⇒通过引导学生回答所提问题理解瞬时变化率,得出导数的概念.⇒通过例1及其变式训练,使学生掌握如何计算平均变化率.⇒通过例2及其变式训练,使学生掌握求瞬时速度的方法,为求导数打下基础.⇒通过例3及其变式训练,学会求函数在某点处的导数的步骤与方法.⇒归纳整理,进行课堂小结,整体认识本节课所学知识.⇒完成当堂双基达标,巩固所学知识并进行反馈矫正.(对应学生用书第45页)【问题导思】实例:(1)当你吹气球时会发现随着气球内空气容量的增加,气球的半径增加的会越来越慢.(2)从高空放下一件物体,随着时间的变化,物体下降的速度会越来越快. 1.如何用数学的观点刻画物体运动的快慢? 【提示】 可以运用平均变化率来刻画.2.实例(2)中,当t 1≈t 2时刻时,平均变化率有什么样的特点? 【提示】 平均变化率接近t 1或t 2时刻的速度. 1.函数y =f (x )从x 1到x 2的平均变化率 (1)定义式:Δy Δx =f (x 2)-f (x 1)x 2-x 1.(2)实质:函数值的改变量与自变量的改变量之比. (3)作用:刻画函数值在区间[x 1,x 2]上变化的快慢. 2.函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率 (1)定义式:lim Δx →ΔyΔx =lim Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx. (2)实质:瞬时变化率是当自变量的改变量趋近于0时,平均变化率趋近的值. (3)作用:刻画函数在某一点处变化的快慢.函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率称为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记作f ′(x 0)或y ′|x =x 0,即f ′(x 0)=li mΔx →0 ΔyΔx =li m Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx.(对应学生用书第45页)求函数f (x )=x 2在x =1,2,3附近的平均变化率,取Δx 都为13,在哪一点附近平均变化率最大?【思路探究】 (1)Δx 、Δy 分别为多少?(2)平均变化率怎么求?(3)哪一点附近的平均变化率大?【自主解答】 在x =1附近的平均变化率为 k 1=f (1+Δx )-f (1)Δx =(1+Δx )2-1Δx =2+Δx ;在x =2附近的平均变化率为k 2=f (2+Δx )-f (2)Δx =(2+Δx )2-22Δx =4+Δx ;在x =3附近的平均变化率为k 3=f (3+Δx )-f (3)Δx =(3+Δx )2-32Δx =6+Δx .若Δx =13,则k 1=2+13=73,k 2=4+13=133,k 3=6+13=193.由于k 1<k 2<k 3,故在x =3附近的平均变化率最大.1.解答本题的关键是弄清在某点处自变量的增量Δx 与函数值的增量Δy . 2.求函数y =f (x )从x 1到x 2的平均变化率的三个步骤 (1)求自变量的增量:Δx =x 2-x 1. (2)求函数值的增量:Δy =f (x 2)-f (x 1). (3)作商求函数的平均变化率:Δy Δx =f (x 2)-f (x 1)x 2-x 1.求函数y =sin x 在0到π6之间和π3到π2之间的平均变化率,并比较它们的大小.【解】 函数y =sin x 在0到π6之间的平均变化率为sin π6-sin 0π6-0=3π,在π3到π2之间的平均变化率为sin π2-sin π3π2-π3=3(2-3)π. ∵2-3<1,∴3π>3(2-3)π.∴函数y =sin x 在0到π6之间的平均变化率为3π,在π3到π2之间的平均变化率为3(2-3)π,且在0到π6之间的平均变化率较大.s =⎩⎪⎨⎪⎧3t 2+2 (t ≥3)29+3(t -3)2(0≤t <3) 求(1)物体在t ∈[3,5]内的平均速度. (2)物体的初速度v 0.【思路探究】 (1)求物体在[3,5]内的平均速度应选择哪一段函数的解析式?(2)物体的初速度v 0的含义是什么?如何去求?【自主解答】 (1)∵物体在t ∈[3,5]内时,s =3t 2+2,且时间增量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]上的平均速度为 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 Δs Δt =f (0+Δt )-f (0)Δt=29+3[(0+Δt )-3]2-29-3(0-3)2Δt =3Δt -18,∴物体在t =0处的瞬时变化率为 li mΔt →0 ΔsΔt=li mΔt →0 (3Δt -18)=-18, 即物体的初速度为-18 m/s.1.解答本例首先要弄清第(1)问是求平均变化率,而第(2)问实际上是求t =0时的瞬时速度(即瞬时变化率).2.求瞬时速度应先求平均速度v =Δs ,再用公式v =li mΔt →0 Δs,求得瞬时速度. 3.如果物体的运动方程是s =s (t ),那么函数s =s (t ),在t =t 0处的导数,就是物体在t =t 0时的瞬时速度.一辆汽车按规律s =2t 2+3做直线运动,求这辆车在t =2时的瞬时速度(时间单位:s ,位移单位:m).【解】 设这辆车在t =2附近的时间变化量为Δt ,则位移的增量Δs =[2(2+Δt )2+3]-(2×22+3)=8Δt +2(Δt )2,Δs Δt =8+2Δt ,当Δx 趋于0时,平均变化率ΔsΔt 趋于8. 所以,这辆车在t =2时的瞬时速度为8 m/s.【思路探究】 求Δy →求ΔyΔx→取极限→得f ′(1) 【自主解答】 Δy =f (1+Δx )-f (1)=[3(1+Δx )2+a (1+Δx )+b ]-(3+a +b )=3(Δx )2+(6+a )Δx .Δy Δx =3(Δx )2+(6+a )Δx Δx=3Δx +6+a . li mΔx →0 ΔyΔx=li mΔx →0 (3Δx +6+a )=6+a . ∴f ′(1)=6+a .1.求函数f (x )在某点处导数的步骤与求瞬时变化率的步骤相同,简称:一差、二比、三极限.2.利用定义求函数y =f (x )在点x 0处的导数的两个注意点(1)在求平均变化率Δy Δx 时,要注意对Δy Δx 的变形与约分,变形不彻底可能导致li mΔx →0 ΔyΔx 不存在.(2)当对Δy Δx 取极限时,一定要把ΔyΔx变形到当Δx →0时,分母是一个非零常数的形式.已知函数f (x )=ax 2+c ,且f ′(1)=2,求a 的值. 【解】 ∵Δy =f (1+Δx )-f (1) =a (1+Δx )2+c -(a +c ) =2a ·Δx +(Δx )2,∴Δy =2a ·Δx +(Δx )2=2a +Δx . 因此f ′(1)=lim Δx →ΔyΔx =lim Δx →0(2a +Δx )=2a .∴2a=2,a=1.(对应学生用书第48页)求物体的瞬时速度、初速度时要注意步骤的规范性(12分)(2013·长沙高二检测)一做直线运动的物体,其位移s与时间t的关系是s(t)=3t-t2.(1)求此物体的初速度;(2)求此物体在t=2时的瞬时速度;(3)求t=0到t=2时的平均速度.【思路点拨】本题已知函数解析式,求初速度即t=0时的瞬时速度,t=2时的瞬时速度和t∈[0,2]时的平均速度,可以用一差、二比、三极限的方法.【规范解答】(1)当t=0时的速度为初速度.在0时刻取一时间段[0,0+Δt],即[0,Δt],∴Δs=s(Δt)-s(0)=[3Δt-(Δt)2]-(3×0-02)=3Δt-(Δt)2,2分Δs Δt=3Δt-(Δt)2Δt=3-Δt,3分lim Δt→0ΔsΔt=limΔt→0(3-Δt)=3.4分∴物体的初速度为3.(2)取一时间段[2,2+Δt],∴Δs=s(2+Δt)-s(2)=[3(2+Δt)-(2+Δt)2]-(3×2-22) =-Δt-(Δt)2,6分Δs Δt=-Δt-(Δt)2Δt=-1-Δt,7分lim Δt→0ΔsΔt=limΔt→0(-1-Δt)=-1,8分∴当t=2时,物体的瞬时速度为-1.(3)当t∈[0,2]时,Δt=2-0=2.Δs =s (2)-s (0)=(3×2-22)-(3×0-02)=210分 v =Δs Δt =22=1. ∴在0到2之间,物体的平均速度为1.12分解答此类问题首先要理解概念与公式的内涵,其次在解题过程中要严格按规定步骤解答,切忌跨步,以免出错.1.平均变化率Δy Δx =f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx ,当Δx 趋于0时,它所趋于的一个常数就是函数在x 0处的瞬时变化率,即求函数的瞬时变化率是利用平均变化率“逐渐逼近”的方法求解.另外,它们都是用来刻画函数变化快慢的,它们的绝对值越大,函数变化得越快.2.函数在一点处的导数,就是在该点函数值的改变量与自变量的改变量的比值的极限,它是一个定值,不是变数.(对应学生用书第48页)1.已知物体位移公式s =s (t ),从t 0到t 0+Δt 这段时间内,下列说法错误的是( ) A .Δs =s (t 0+Δt )-s (t 0)叫做位移增量B.Δs Δt =s (t 0+Δt )-s (t 0)Δt 叫做这段时间内物体的平均速度C.ΔsΔt 不一定与Δt 有关 D.lim Δt →ΔsΔt叫做这段时间内物体的平均速度 【解析】 D 错误,应为t =t 0时的瞬时速度. 【答案】 D2.已知函数y =f (x )=x 2+1,则在x =2,Δx =0.1时,Δy 的值为( ) A .0.40 B .0.41 C .0.43D .0.44【解析】 ∵x =2,Δx =0.1, ∴Δy =f (2+0.1)-f (2)=2.12-22=0.41. 【答案】 B3.设函数f (x )在点x 0附近有定义,且有f (x 0+Δx )-f (x 0)=a Δx +b (Δx )2(a ,b 为常数),则( )A .f ′(x )=aB .f ′(x )=bC .f ′(x 0)=aD .f ′(x 0)=b 【解析】Δy Δx =f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx =a +b ·Δx , f ′(x 0)=lim Δx →ΔyΔx =lim Δx →0(a +b ·Δx )=a . 【答案】 C4.一物体运动的方程是s =3+t 2,求物体在t =2时的瞬时速度. 【解】 Δs =(2+Δt )2-4=4Δt +(Δt )2.∴ΔsΔt=4+Δt . ∴当Δt →0时,瞬时速度为4.(对应学生用书第103页)一、选择题1.已知函数y =x 2+1的图象上一点(1,2)及邻近一点(1+Δx,2+Δy ),则ΔyΔx 等于( )A .2B .2xC .2+ΔxD .2+(Δx )2【解析】 Δy =(1+Δx )2+1-(12+1)=2Δx +(Δx )2.∴Δy Δx =2Δx +(Δx )2Δx=2+Δx . 【答案】 C2.自由落体运动的公式为s =s (t )=12gt 2(g =10 m/s 2),若v =s (1+Δt )-s (1)Δt ,则下列说法正确的是( )A .v 是在0~1 s 这段时间内的速度B .v 是1 s 到(1+Δt )s 这段时间内的速度C .5Δt +10是物体在t =1 s 这一时刻的速度D .5Δt +10是物体从1 s 到(1+Δt )s 这段时间内的平均速度【解析】 由平均速度的概念知:v =s (1+Δt )-s (1)Δt =5Δt +10.故应选D.【答案】 D3.(2013·惠州高二检测)某物体做直线运动,其运动规律是s =t 2+3t (t 的单位是秒,s 的单位是米),则它在4秒末的瞬时速度为( )A.12316米/秒B.12516米/秒 C .8米/秒 D.674米/秒【解析】 ∵Δs Δt =(4+Δt )2+34+Δt -16-34Δt=(Δt )2+8Δt +-3Δt 4(4+Δt )Δt=Δt +8-316+4Δt,∴lim Δt →0 Δs Δt =8-316=12516. 【答案】 B4.函数f (x )=x 2在x 0到x 0+Δx 之间的平均变化率为k 1,在x 0-Δx 到x 0之间的平均变化率为k 2,则k 1,k 2的大小关系是( )A .k 1<k 2B .k 1>k 2C .k 1=k 2D .无法确定【解析】 k 1=f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx =2x 0+Δx ,k 2=f (x 0)-f (x 0-Δx )Δx=2x 0-Δx ,而Δx 可正可负,故k 1、k 2大小关系不确定.【答案】 D5.已知点P (x 0,y 0)是抛物线y =3x 2+6x +1上一点,且f ′(x 0)=0,则点P 的坐标为( )A .(1,10)B .(-1,-2)C .(1,-2)D .(-1,10)【解析】 Δy =3(x 0+Δx )2+6(x 0+Δx )-3x 20-6x 0=6x 0·Δx +3(Δx )2+6Δx ,∴lim Δx →0 Δy Δx =lim Δx →0(6x 0+3Δx +6)=6x 0+6=0. ∴x 0=-1,y 0=-2.【答案】 B二、填空题6.(2013·洛阳高二检测)一小球沿斜面自由滚下,其运动方程是s (t )=t 2, (s 的单位:米,t 的单位:秒),则小球在t =5时的瞬时速度为________.【解析】 v ′(5)=lim Δt →0 s (5+Δt )-s (5)Δt=lim Δt →0(10+Δt )=10 【答案】 10米/秒7.已知函数f (x )=ax +4,若f ′(1)=2,则a =________.【解析】 f ′(1)=lim Δx →0 a (1+Δx )+4-a -4Δx =lim Δx →0 a Δx Δx=2,∴a =2. 【答案】 28.若函数f(x)在x=a处的导数为m,那么limΔx→0f(a+Δx)-f(a-Δx)Δx=________.【解析】∵limΔx→0f(a+Δx)-f(a)Δx=m,则limΔx→0f(a-Δx)-f(a)-Δx=m.∴limΔx→0f(a+Δx)-f(a-Δx)Δx=limΔx→0f(a+Δx)-f(a)+f(a)-f(a-Δx)Δx=limΔx→0f(a+Δx)-f(a)+limΔx→0f(a-Δx)-f(a)-Δx=m+m=2m.【答案】2m三、解答题9.已知f(x)=(x-1)2,求f′(x0),f′(0).【解】∵Δf=(x0+Δx-1)2-(x0-1)2=2x0·Δx-2Δx+(Δx)2,∴ΔfΔx=2x0Δx-2Δx+(Δx)2Δx=2x0-2+Δx,f′(x0)=limΔx→0ΔfΔx=limΔx→0(2x0-2+Δx)=2x0-2,把x0=0代入上式,得f′(0)=2×0-2==-2.10.设质点做直线运动,已知路程s是时间t的函数:s=3t2+2t+1.(1)求从t=2到t=2+Δt的平均速度,并求当Δt=1,Δt=0.1时的平均速度;(2)求当t=2时的瞬时速度.【解】(1)从t=2到t=2+Δt内的平均速度为:Δs Δt=s(2+Δt)-s(2)Δt=3(2+Δt)2+2(2+Δt)+1-3×4-2×2-1Δt=14Δt+3(Δt)2Δt=14+3Δt.当Δt=1时,平均速度为14+3×1=17;当Δt=0.1时,平均速度为14+3×0.1=14.3.(2)t=2时的瞬时速度为:v=limΔt→0ΔsΔt=limΔt→0(14+3Δt)=14.11.(2013·黄冈高二检测)枪弹在枪筒中运动可以看作匀加速运动,如果枪弹的加速度是a =5×105 m/s 2,它从枪口射出所用的时间为t 1=1.6×10-3 s ,求枪弹射出枪口时的瞬时速度. 【解】 ∵s (t )=12at 2, ∴Δs =s (t 1+Δt )-s (t 1)=12a (t 1+Δt )2-12at 21=at 1Δt +12a (Δt )2, Δs Δt =at 1Δt +12a (Δt )2Δt =at 1+12a Δt . ∴枪弹射出枪口时的瞬时速度为v =lim Δt →0 Δs Δt =lim Δt →0 (at 1+12a Δt )=at 1. 由题意a =5×105 m/s 2,t 1=1.6×10-3s , ∴v =at 1=5×105×1.6×10-3 =800(m/s),即枪弹射出枪口时的瞬时速度为800 m/s.(教师用书独具)求函数y =1x在x =1时的瞬时变化率. 【解】 ∵Δy =f (1+Δx )-f (1) =11+Δx -1=1-1+Δx 1+Δx=1-1-Δx (1+1+Δx )1+Δx=-Δx (1+1+Δx )1+Δx, ∴Δy Δx =-1(1+1+Δx )1+Δx . ∴Δx 趋于0时,Δy Δx 趋于-12. ∴x =1时的瞬时变化率为-12.求y =x 在x =1处的导数.【解】 由题意知Δy =1+Δx -1, ∴Δy Δx =1+Δx -1Δx =(1+Δx -1)(1+Δx +1)Δx (1+Δx +1) =11+Δx +1, ∴y ′|x =1=lim Δx →011+Δx +1=12.。
2012高中数学 3.1.1、2变化率与导数 精品课件同步导学 新人教A版选修1-1
• 答案: B
• 2.如果质点M按照规律s=3t2 运动,则在t=3时的瞬时速
度为( • A.6 • C.54
解析:
) B.18 D.81
2 2 Δs 33+Δt -3×3 = =18+3Δt Δt Δt
• 答案:
Δs s′=lim =lim (18+3Δt)=18.故选 B. Δt Δt→0 Δt→0
• 解答本题,根据瞬时速度和平均速度的意义,准确应用公 式来求.
[解题过程]
(1)当 t 由 t0 取得一个改变量 Δt 时,s 取得的相应改
1 1 2 1 2 变量为 Δs=2g(t0+Δt) -2gt0=gt0Δt+2g(Δt)2. 因此,在 t0 到 t0+Δt 这段时间内,物体的平均速度为: 1 gt0Δt+2gΔt2 Δs 1 v = Δt = =g· 0+2Δt).① (t Δt
2
即 g(x)在 1 到 1+Δx 之间的平均变化率为 4+2Δx.12 分
[题后感悟]
(1)求函数 f(x)在 x1 到 x2 的平均变化率的步骤:
•
(2)由f(x)在1到1+Δx之间的平均变化率为3,说明f(x)在x
=1附近的平均变化率为定值,而g(x)在1到1+Δx之间的平 均变化率为4+2Δx,说明g(x)在x=1附近的平均变化率与Δx 的大小有关.
1 所以 f′(x0)= ,故选 D. 3
【错因】
错解虽然注意到了系数关系,但却忽略了分子 Δy 与
fx0+Δx-fx0 分母 Δx 的对应关系.在导数的定义 f′(x0)=lim 中, Δx Δx→0 Δx 是分子 f(x0+Δx)与 f(x0)中此类问题时容易忽略分子与分母相应的符号或 Δx 系数的一 致性.
②∵Δy=f(1+Δx)-f(1)=[3×(1+Δx)+1]-(3×1+1)=3·Δx, Δy 3·Δx ∴ = =3, Δx Δx 即 f(x)在 1 到 1+Δx 之间的平均变化率为 3.9 分 ∵Δy=g(1+Δx)-g(1)=[2×(1+Δx)2 +1]-(2×12 +1)=4·Δx+ 2·(Δx)2, Δx Δy 4·Δx+2· ∴Δx= =4+2·Δx, Δx
人教A版高中数学选修1-1《三章导数及其应用3.1变化率与导数3.2导数的概念》优质课教案_24
1.1.2导数的概念(一)教材分析本节课的教学内容选自人教社普通高中课程标准实验教科书(A版)数学选修2-2第一章第一节的《变化率与导数》,《导数的概念》是第2课时.导数是微积分的核心概念之一,它是一种特殊的极限,反映了函数变化的快慢程度.导数是求函数的单调性、极值、曲线的切线以及一些优化问题的重要工具,同时对研究几何、不等式起着重要作用.导数概念是我们今后学习微积分的基础•同时,导数在物理学,经济学等领域都有广泛的应用,是开展科学研究必不可少的工具.(二)教学目标(1)在上一节学习平均变化率的基础上,了解瞬时速度、瞬时变化率的概念;(2)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;(3)会求函数在某点的导数及简单应用.(三)教学重点与难点重点:通过运动物体在某一时刻的瞬时速度的探求,抽象概括出函数导数的概念. 难点:使学生体会运动物体在某一时刻的平均速度的极限意义,由此得出函数在某点平均变化率的极限就是函数在该点的瞬时变化率,并由此得出导数的概念.(四)教学过程1. 复习引入(1)函数y = f(x)从x i到X2的平均变化率公式;(2)函数y = f(x)从x0到X Q L X的平均变化率公式.2. 合作探究在高台跳水运动中,运动员在不同时刻的速度是不同的. 我们把物体在某一时刻(某一位置)的速度称为瞬时速度.探究一:瞬时速度的求解从前面的学习我们知道,平均速度只能粗略地描述某段时间内物体的运动状态,不一定能反映运动员在某一时刻的瞬时速度. 如何求运动员的瞬时速度呢?设计意图:让学生产生进一步学习的需求,即有必要知道任意时刻的速度.以高台跳水运动为例,研究运动员在某一时刻的瞬时速度.在高台跳水运动中,如果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 )存在关系ht =-4.9t26.5t 10.探究:如何求运动员瞬时速度?比如t =2s的瞬时速度是多少?平均速度与瞬时速度有关系吗?设计意图:问题具体化,即求运动员在t=2s时的瞬时速度.针对具体的问题情境,寻求解决问题的想法.我们求t=2s的瞬时速度是多少,先察t=2s附近平均速度的情况:(2) 我们如何表示运动员在t=2s 时的瞬时速度? (3) 运动员在某一时刻t o 的瞬时速度怎样表示?设计意图:从特殊到一般,即从特殊点t=2上升到任意点t=t °瞬时速度的表示. (4) 函数f(x)在x=x 0处的瞬时变化率怎样表示?设计意图:舍弃具体变化率问题的实际意义,抽象为数学问题,定义导数. 探究二:导数的定义瞬时速度是平均速度—当览趋近于0时的极限.L t导数的定义:函数y =f(x)在x =x o 处的瞬时变化率是啊卡=|m f(xo:-f (xo),我们称它为函数y = f(x)在x=x o 处的导数,记作 f (x o ) 或 y'U 即 f(x o )pm of(x x)—f(x o )注意:(1) 函数应在点X 。
21-22版:3.1.1 变化率问题~3.1.2 导数的概念(步步高)
学核心素养.
3 随堂演练
PART THREE
1.f(x)=2x+1在[1,2]内的平均变化率为
A.0
B.1
√C.2
D.3
解析 f(x)=2x+1 在[1,2]上的平均变化率为ΔΔxy=f22--1f1=2.
12345
2.如图,函数y=f(x)在A,B两点间的平均变化率是
√A.-1
B.1
C.2
D.-2
反思 感悟
求平均变化率的主要步骤 (1)先计算函数值的改变量Δy=f(x2)-f(x1). (2)再计算自变量的改变量Δx=x2-x1. (3)得平均变化率ΔΔyx=fxx22--fx1x1.
跟踪训练1 已知函数f(x)=x2+2x-5的图象上的一点A(-1,-6)及邻近一点
B(-1+Δx,-6+Δy),则
2 题型探究
PART TWO
一、函数的平均变化率
命题角度1 求函数的平均变化率 例1 求函数f(x)=x2在x=1,2,3附近的平均变化率,取Δx的值为 1,哪一点附
3 近的平均变化率最大?
解 在x=1附近的平均变化率为 k1=f1+ΔΔxx-f1=1+ΔΔxx2-1=2+Δx; 在x=2附近的平均变化率为 k2=f2+ΔΔxx-f2=2+ΔΔxx2-22=4+Δx; 在x=3附近的平均变化率为 k3=f3+ΔΔxx-f3=3+ΔΔxx2-32=6+Δx. 若 Δx=13,则 k1=2+31=37,k2=4+13=133,k3=6+13=139, 由于k1<k2<k3,故在x=3附近的平均变化率最大.
lim
Δt→0
ΔΔst=Δlitm→0
(2t0+1+Δt)=2t0+1,
则2t0+1=9,∴t0=4. 则物体在4 s时的瞬时速度为9 m/s.
1-1 3.1变化率与导数学案
§3.1 变化率与导数学案§3.1.1 变化率问题学习目标: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.会求函数在某点处附近的平均变化率.教学过程:一、学习背景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:1、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;2、求曲线的切线;3、求已知函数的最大值与最小值;4、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、新课学习(一)问题提出问题1 气球膨胀率我们都吹过气球回忆一下吹气球的过程,可以发现,随着气球内空气容量的增加,气球的半径增加越来越慢.从数学角度,如何描述这种现象呢?分析: (1)当V从0增加到1时,气球半径增加了Array气球的平均膨胀率为(2)当V从1增加到2时,气球半径增加了气球的平均膨胀率为可以看出:思考: 当空气容量从V1增加到V2时,气球的平均膨胀率是多少?问题2 高台跳水在高台跳水运动中,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 )存在函数关系105.69.4)(2++-=t t t h .如何用运动员在某些时间段内的平均速v 度粗略地描述其运动状态? 思考计算: 5.00≤≤t 和21≤≤t 的平均速度v探究: 计算运动员在49650≤≤t 这段时间里的平均速度,并思考以下问题:(1)运动员在这段时间内使静止的吗?(2)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1212)()(x x x f x f --表示,称为函数)(x f 从1x 到2x 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1x 的一个“增量”可用x x ∆+1代替2x ,同样)()(12x f x f y f -=∆=∆) 则平均变化率为=∆∆=∆∆x fx y xx f x x f x x x f x f ∆-∆+=--)()()()(111212 思考: 观察函数)(x f 的图象平均变化率=∆∆x f 1212)()(x x x f x f --表示什么?三、典例分析例 1 已知函数x x x f +-=2)(的图象上的一点)2,1(--A 及临近一点)2,1(y x B ∆+-∆+-,则=∆∆xy. 解:例2 求2x y =在0x x =附近的平均变化率. 解:四、课堂练习1.质点运动规律为32+=t s ,则在时间)3,3(t ∆+中相应的平均速度为 .2.物体按照43)(2++=t t t s 的规律作直线运动,求在s 4附近的平均变化率.3.过曲线3)(x x f y ==上两点)1,1(P 和)1,1(y x Q ∆+∆+作曲线的割线, 求出当1.0=∆x 时割线的斜率.五、课堂反馈1. 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 ∆+0 B ()x x f ∆+0 C ()x x f ∆⋅0 D ()()00x f x x f -∆+ 2. 一质点运动的方程为221t s -=,则在一段时间[]2,1内的平均速度为( )A -4B -8C 6D -63. 将半径为R 的球加热,若球的半径增加R ∆,则球的表面积增加S ∆等于( ) A R R ∆π8 B ()248R R R ∆+∆ππ C ()244R R R ∆+∆ππ D ()24R ∆π4. 在曲线12+=x y 的图象上取一点(1,2)及附近一点()y x ∆+∆+2,1,则xy∆∆为( ) A 21+∆+∆x x B 21-∆-∆x x C 2+∆x D xx ∆-∆+12 5.函数()x f y =的平均变化率的物理意义是指把()x f y =看成物体运动方程时,在区间[]21,t t 内的6.函数()x f y =的平均变化率的几何意义是指函数()x f y =图象上两点()()111,x f x P 、()()222,x f x P 连线的7.函数8232--=x x y 在31=x 处有增量5.0=∆x ,则()x f 在1x 到x x ∆+1上的平均变化率是 8.正弦函数x y sin =在区间⎥⎦⎤⎢⎣⎡6,0π和⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,3ππ的平均变化率哪一个较大? 9.在受到制动后的t 秒内一个飞轮上一点P 旋转过的角度(单位:孤度)由函数()23.04t t t -=ϕ(单位:秒)给出(1)求t =2秒时,P 点转过的角度(2)求在t t ∆+≤≤22时间段内P 点转过的平均角速度,其中①1=∆t ,②1.0=∆t ③01.0=∆t§3.1.2 导数的概念学习目标:1.了解瞬时速度、瞬时变化率的概念;2.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;3.会求函数在某点的导数. 学习过程: 一、创设情景 (一)平均变化率: (二)探究探究: 计算运动员在49650≤≤t 这段时间里的平均速度,(1)运动员在这段时间内使静止的吗?(2)你认为用平均速度描述运动员的运动状态有什么问题吗?探究过程:二、学习新知 1.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?比如,2t =时的瞬时速度是多少?考察2t =附近的情况: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: 小结:2.导数的概念从函数)(x f y =在0x x =处的瞬时变化率是:0000()()limlim x x f x x f x fxx ∆→∆→+∆-∆=∆∆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()()()limx f x x f x f x x∆→+∆-'=∆说明: (1)导数即为函数)(x f y =在0x x =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 (1)求函数23x y =在1=x 处的导数.(2)求函数x x x f +-=2)(在1x =-附近的平均变化率,并求出该点处的导数. 分析: 先求)()(00x f x x f y f -∆+=∆=∆,再求xy ∆∆,最后求x y x ∆∆→∆0lim .解: (1)(2)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. 解:注: 一般地,'0()f x 反映了原油温度在时刻0x 附近的变化情况.四、课堂练习1.质点运动规律为32+=t s ,求质点在3t =的瞬时速度为.2.求曲线3)(x x f y ==在1x =时的导数.3.例2中,计算第3h 时和第5h 时,原油温度的瞬时变化率,并说明它们的意义.五、课堂反馈1.自变量由0x 变到1x 时,函数值的增量与相应自变量的增量之比是函数( )A 在区间],[10x x 上的平均变化率B 在0x 处的变化率C 在1x 处的变化率D 在区间],[10x x 上的导数2.下列各式中正确的是( )A xx f x x f y x x x ∆-∆-=→∆=)()(|000'limB xx f x x f x f x ∆∆-∆-=→∆)()()(000'lim C xx f x x f y x x x ∆+∆+=→∆=)()(|000'limD xx x f x f x f x ∆∆--=→∆)()()(0000'lim 3.设4)(+=ax x f ,若2)1('=f ,则a 的值( )A 2B . -2C 3D -34.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 23-5.函数xx y 1+=, 在1=x 处的导数是6.13-=x y ,当2=x 时 ,=∆∆→∆xyx lim7.设圆的面积为A ,半径为r ,求面积A 关于半径r 的变化率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
§3.1变化率与导数概念2.导数的概念:一般地,函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率是0lim x →ΔyΔx=lim Δx →0f x 0+Δx -f x 0Δx,我们称它为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记为f ′(x 0)或y ′|x =x 0即f ′(x 0) =0lim x →Δy Δx=lim Δx →0 f x 0+Δx -f x 0Δx 3.导数f ′(x 0)表示函数f (x )在x =x 0处的瞬时变化率,反映了函数f (x )在x =x 0附近的变化情况(快慢).4.导数的几何意义函数y =f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是曲线在该点的切线斜率,相应地,曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)·(x -x 0).5.导函数如果把y =f (x )看做是物体的运动方程,那么导数f ′(x 0)表示运动物体在时刻x 0的瞬时速度. 当x =x 0时,f ′(x 0)是一个确定的数.这样,当x 变化时,f ′(x )便是x 的一个函数,称它为f (x )的导函数 (简称导数),有时记作y ′,即f ′(x )=y ′=lim Δx →0 f x +Δx -f x Δx .课堂同步练习题 一、选择题1.当自变量从x 0变到x 1时,函数值的增量与相应自变量的增量之比是函数( ) A .在[x 0,x 1]上的平均变化率B .在x 0处的变化率C .在x 1处的变化率D .以上都不对2.已知函数f (x )=2x 2-1的图象上一点(1,1)及邻近一点(1+Δx ,f (1+Δx )),则Δy Δx等于( )A .4B .4+2ΔxC .4+2(Δx )2D .4x3.如图,函数y =f (x )在A ,B 两点间的平均变化率是 ( )A .1B .-1C .2D .-24.设f (x )在x =x 0处可导,则0lim x →f x 0-Δx -f x 0Δx 等于 ( )A .-f ′(x 0)B .f ′(-x 0)C .f ′(x 0)D .2f ′(x 0)5.已知f (x )=-x 2+10,则f (x )在x =32处的瞬时变化率是( )A .3B .-3C .2D .-26.一物体的运动方程是s =12at 2(a 为常数),则该物体在t =t 0时的瞬时速度是( )A .at 0B .-at 0 C.12at 0 D .2at 07.已知曲线y =2x 3上一点A (1,2),则A 处的切线斜率等于( )A .2B .4C .6+6Δx +2(Δx )2D .68.如果曲线y =f (x )在点(2,3)处的切线过点(-1,2),则有( C )A .f ′(2)<0B .f ′(2)=0C .f ′(2)>0D .f ′(2)不存在9.下面说法正确的是( )A .若f ′(x 0)不存在,则曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处没有切线B .若曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处有切线,则f ′(x 0)必存在C .若f ′(x 0)不存在,则曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线斜率不存在D .若曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处没有切线,则f ′(x 0)有可能存在10.若曲线y =h (x )在点P (a ,h (a ))处的切线方程为2x +y +1=0,那么 ( ) A .h ′(a )=0 B .h ′(a )<0C .h ′(a )>0 D .h ′(a )不确定11.设f ′(x 0)=0,则曲线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 轴相交但不垂直12.已知函数f (x )的图象如图所示,下列数值的排序正确的是 ( )A .0<f ′(2)<f ′(3)<f (3)-f (2)B .0<f ′(3)<f (3)-f (2)<f ′(2)C .0<f ′(3)<f ′(2)<f (3)-f (2)D .0<f (3)-f (2)<f ′(2)<f ′(3)13.用导数的定义,求函数y=f(x)=1x在x=1处的导数.14.求过点P(-1,2)且与曲线y=3x2-4x+2在点M(1,1)处的切线平行的直线方程. 15.如图,函数y=f(x)的图象在点P处的切线方程是y=-x+8,求f(5)+f′(5)的值.16.求过点P(1,-3)且与曲线y=x2相切的直线的斜率.1、在平均变化率的定义中,自变量的增量x ∆是( )A .0x ∆>B .0x ∆<C .0x ∆≠D .0x ∆=2、设函数()y f x =,当自变量x 由0x 改变到0x x +∆时,函数的改变量y ∆是( ) A .()0f x x +∆ B .()0f x x +∆ C .()0f x x ⋅∆ D .()()00f x x f x +∆-3、已知函数()224f x x =-的图象上一点()1,2-及附近一点()1,2x y +∆-+∆,则yx∆∆等于( )A .4 B .4x C .42x +∆ D .()242x +∆4、自变量0x 变到1x 时,函数值的增量与相应自变量的增量之比是函数( ) A .在区间[]01,x x 上的平均变化率 B .在0x 处的变化率 C .在1x 处的变化量 D .在区间[]01,x x 上的导数5、函数()()211y x x =+-在1x =处的导数等于( )A .1B .2C .3D .46、在()()()0000limx f x x f x f x x∆→+∆-'=∆中,x ∆不可能( )A .大于0B .小于0C .等于0D .大于0或小于0 7、曲线2122y x =-在点31,2⎛⎫- ⎪⎝⎭处切线的倾斜角是 8、如果质点M 按规律23s t =+运动,则在一小段时间[]2,2.1中相应的平均速度是9、如果质点A 按规律32s t =运动,求在3t =s 时的瞬时速度。
10、求曲线221y x =+在()1,3P -处的切线方程。
1、若曲线4y x =的一条切线l 与直线480x y +-=垂直,则l 的方程是( )A .430x y --=B .450x y +-=C .430x y -+=D .430x y ++= 2、一质点运动的方程为253s t =-,则在一段时间[]1,1t +∆内相应的平均速度是( )A .36t ∆+B .36t -∆+C .36t ∆-D .36t -∆-3、设()f x 在x 处可导,则()()lim2h f x h f x h h→+--等于( )A .()2f x 'B .()12f x ' C .()f x ' D .()4f x ' 4、曲线3231y x x =-+在点()1,1-处的切线方程是( )A .34y x =-B .32y x =-+C .43y x =-+D .45y x =- 5、函数()y f x =在0x x =处的导数()0f x '的几何意义是( )A .在点0x 处的斜率B .在点()()00,x f x 处的切线与x 轴所成夹角的正切值 C .曲线()y f x =在点()()00,x f x 处切线的斜率D .点()()00,x f x 与点()0,0连线的斜率 6、已知曲线31433y x =+,则过点()2,4P 的切线方程是____________________. 7、若函数()f x 在0x 处的切线的斜率为k ,则极限()()0002lim x f x x f x x∆→-∆-=∆_______.8、函数1y x x=+在1x =处的导数是___________. 9、已知212s gt =,求t 从3秒到3.1秒的平均速度.10、求函数1y x =-在1,22⎛⎫- ⎪⎝⎭处的切线方程。
《变化率与导数》同步作业一、选择题1.在函数变化率的定义中,自变量的增量Δx 满足( )A .Δx <0B .Δx >0C .Δx =0D .Δx ≠02.函数在某一点的导数是( )A .在该点的函数的增量与自变量的增量的比B .一个函数C .一个常数,不是变数D .函数在这一点到它附近一点之间的平均变化率3.在x =1附近,取Δx =0.3,在四个函数①y =x ②y =x 2③y =x 3④y =1x中,平均变化率最大的是( )A .④B .③C .②D .①4.质点M 的运动规律为s =4t +4t 2,则质点M 在t =t 0时的速度为( )A .4+4t 0B .0C .8t 0+4D .4t 0+4t 25.函数y =x +1x在x =1处的导数是( )A .2B.52C .1D .06.函数y =f (x ),当自变量x 由x 0改变到x 0+Δx 时,Δy =( )A .f (x 0+Δx )B .f (x 0)+ΔxC .f (x 0)·ΔxD .f (x 0+Δx )-f (x 0)7.一个物体的运动方程是s =3+t 2,则物体在t =2时的瞬时速度为( )A .3B .4C .5D .78.f (x )在x =x 0处可导,则lim Δx →f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx( )A .与x 0,Δx 有关B .仅与x 0有关,而与Δx 无关C .仅与Δx 有关,而与x 0无关D .与x 0,Δx 均无关9.设函数f (x )在点x 0附近有定义,且有f (x 0+Δx )-f (x 0)=a Δx +b (Δx )2(a ,b 为常数),则( )A .f ′(x )=aB .f ′(x )=bC .f ′(x 0)=aD .f ′(x 0)=b10.f (x )在x =a 处可导,则lim h →f (a +3h )-f (a -h )2h等于( )A .f ′(a )B.12f ′(a ) C .4f ′(a ) D .2f ′(a )二、填空题11.f(x0)=0,f′(x0)=4,则limΔx→0f(x0+2Δx)-f(x0)Δx=________.12.某物体做匀速运动,其运动方程是s=v t+b,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关系是________.13.设x0∈(a,b),y=f(x)在x0处可导是y=f(x)在(a,b)内可导的________条件.14.一球沿斜面自由滚下,其运动方程是S=t2(S的单位:m,t的单位:s),则小球在t=5时的瞬时速度为______.三、解答题15.一物体作自由落体运动,已知s=s(t)=12gt2.(1)计算t从3秒到3.1秒、3.01秒,两段内的平均速度;(2)求t=3秒时的瞬时速度.16.若f′(x)=A,求limh→0f(x+h)-f(x-2h)h.17.求函数y=x在x=1处的导数.§3.1变化率与导数的概念2.导数的概念:一般地,函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率是0lim x →ΔyΔx=lim Δx →0f x 0+Δx -f x 0Δx,我们称它为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记为f ′(x 0)或y ′|x =x 0即f ′(x 0) =0lim x →Δy Δx=lim Δx →0 f x 0+Δx -f x 0Δx 3.导数f ′(x 0)表示函数f (x )在x =x 0处的瞬时变化率,反映了函数f (x )在x =x 0附近的变化情况(快慢).4.导数的几何意义函数y =f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是曲线在该点的切线斜率,相应地,曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)·(x -x 0).5.导函数如果把y =f (x )看做是物体的运动方程,那么导数f ′(x 0)表示运动物体在时刻x 0的瞬时速度. 当x =x 0时,f ′(x 0)是一个确定的数.这样,当x 变化时,f ′(x )便是x 的一个函数,称它为f (x )的导函数 (简称导数),有时记作y ′,即f ′(x )=y ′=lim Δx →0 f x +Δx -f x Δx .《变化率与导数》同步作业1一、选择题1.当自变量从x 0变到x 1时,函数值的增量与相应自变量的增量之比是函数( A ) A .在[x 0,x 1]上的平均变化率B .在x 0处的变化率C .在x 1处的变化率D .以上都不对2.已知函数f (x )=2x 2-1的图象上一点(1,1)及邻近一点(1+Δx ,f (1+Δx )),则Δy Δx等于( B )A .4B .4+2ΔxC .4+2(Δx )2D .4x解析:∵Δy =f (1+Δx )-f (1)=2(1+Δx )2-1-2×12+1=4Δx +2(Δx )2,∴Δy Δx =4Δx +2Δx 2Δx=4+2Δx . 3.如图,函数y =f (x )在A ,B 两点间的平均变化率是 ( B )A .1B .-1C .2D .-2解析: Δy Δx =f 3-f 13-1=1-32=-1.4.设f (x )在x =x 0处可导,则0lim x →f x 0-Δx -f x 0Δx 等于( A )A .-f ′(x 0)B .f ′(-x 0)C .f ′(x 0)D .2f ′(x 0)解析:lim Δx →0f x 0-Δx -f x 0Δx=lim Δx →0-f x 0-f x 0-Δx Δx=-lim Δx →0f x 0-f x 0-Δx Δx =-f ′(x 0).5.已知f (x )=-x 2+10,则f (x )在x =32处的瞬时变化率是( B )A .3B .-3C .2D .-2解析: ∵Δy Δx =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32+Δx -f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32Δx=-Δx -3,∴lim Δx →0Δy Δx =-3. 6.一物体的运动方程是s =12at 2(a 为常数),则该物体在t =t 0时的瞬时速度是( A )A .at 0B .-at 0 C.12at 0 D .2at 0解析: ∵Δs Δt =s t 0+Δt -s t 0Δt =12a Δt +at 0,∴lim Δt →0 ΔsΔt =at 0. 7.已知曲线y =2x 3上一点A (1,2),则A 处的切线斜率等于( D )A .2B .4C .6+6Δx +2(Δx )2D .6解析: ∵y =2x 3,∴y ′=lim Δx →0Δy Δx =lim Δx →0 2x +Δx 3-2x 3Δx=lim Δx →02Δx 3+6x Δx 2+6x 2Δx Δx=lim Δx →0 [2(Δx )2+6x Δx +6x 2]=6x 2. ∴y ′|x =1=6.∴点A (1,2)处切线的斜率为6.8.如果曲线y =f (x )在点(2,3)处的切线过点(-1,2),则有( C )A .f ′(2)<0B .f ′(2)=0C .f ′(2)>0D .f ′(2)不存在解析:由题意知切线过(2,3),(-1,2),∴k =f ′(2)=2-3-1-2=-1-3=13>0.9.下面说法正确的是( C )A .若f ′(x 0)不存在,则曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处没有切线B .若曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处有切线,则f ′(x 0)必存在C .若f ′(x 0)不存在,则曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线斜率不存在D .若曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处没有切线,则f ′(x 0)有可能存在解析: f ′(x 0)的几何意义是曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处切线的斜率.10.若曲线y =h (x )在点P (a ,h (a ))处的切线方程为2x +y +1=0,那么 ( B )A .h ′(a )=0B .h ′(a )<0C .h ′(a )>0D .h ′(a )不确定 解析: 2x +y +1=0,得y =-2x -1,由导数的几何意义知,h ′(a )=-2<0. 11.设f ′(x 0)=0,则曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线( B )A .不存在B .与x 轴平行或重合C .与x 轴垂直D .与x 轴相交但不垂直 解析:曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线斜率为0,切线与x 轴平行或重合.12.已知函数f (x )的图象如图所示,下列数值的排序正确的是 ( B )A .0<f ′(2)<f ′(3)<f (3)-f (2)B .0<f ′(3)<f (3)-f (2)<f ′(2)C .0<f ′(3)<f ′(2)<f (3)-f (2)D .0<f (3)-f (2)<f ′(2)<f ′(3)解析:根据导数的几何意义,在x ∈[2,3]时,曲线上x =2处切线斜率最大, k =f 3-f 23-2=f (3)-f (2)>f ′(3).13.用导数的定义,求函数y =f (x )=1x在x =1处的导数. 解 ∵Δy =f (1+Δx )-f (1)=11+Δx-11=1-1+Δx 1+Δx =-Δx1+Δx ·1+1+Δx ,∴Δy Δx =-11+Δx ·1+1+Δx , ∴lim Δx →0 Δy Δx =lim Δx →0-11+Δx ·1+1+Δx =-11+0·1+1+0=-12, ∴y ′|x =1=f ′(1)=-12.14.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方程.解析:由题意知,Δy =3(1+Δx )2-4(1+Δx )+2-3+4-2=3Δx 2+2Δx ,∴y ′=lim Δx →0 ΔyΔx=2.∴所求直线的斜率k =2.则直线方程为y -2=2(x +1),即2x -y +4=0. 15.如图,函数y =f (x )的图象在点P 处的切线方程是y =-x +8,求f (5)+f ′(5)的值.解析 ∵点P 在切线上,∴f (5)=-5+8=3, 又∵f ′(5)=k =-1, ∴f (5)+f ′(5)=3-1=2.16.求过点P (1,-3)且与曲线y =x 2相切的直线的斜率.解析:设切点坐标为(x 0,y 0),则有y 0=x 20.因y ′=lim Δx →0Δy Δx =lim Δx →0x +Δx 2-x2Δx =2x . ∴k =y ′|x =x 0=2x 0.因切线方程为y -y 0=2x 0(x -x 0),将点(1,-3)代入,得:-3-x 20=2x 0-2x 20, ∴x 20-2x 0-3=0,∴x 0=-1或x 0=3. ∴当x 0=-1时,k =-2; 当x 0=3时,k =6.∴所求直线的斜率为-2或6.《变化率与导数》同步作业2一、选择题1.在函数变化率的定义中,自变量的增量Δx 满足( )A .Δx <0 B .Δx >0 C .Δx =0 D .Δx ≠0[答案] D[解析] 自变量的增量Δx 可正、可负,但不可为0.2.函数在某一点的导数是( )A .在该点的函数的增量与自变量的增量的比B .一个函数C .一个常数,不是变数D .函数在这一点到它附近一点之间的平均变化率[答案] C[解析] 由导数定义可知,函数在某一点的导数,就是平均变化率的极限值.3.在x =1附近,取Δx =0.3,在四个函数①y =x ②y =x 2③y =x 3④y =1x中,平均变化率最大的是( ) A .④ B .③ C .② D .①[答案] B[解析] ①的平均变化率为1,②的平均变化率为2.3,③的平均变化率为3.99,④的平均变化率为-0.77.4.质点M 的运动规律为s =4t +4t 2,则质点M 在t =t 0时的速度为( )A .4+4t 0B .0C .8t 0+4D .4t 0+4t 20 [答案] C[解析] Δs =s (t 0+Δt )-s (t 0)=4Δt 2+4Δt +8t 0Δt , Δs Δt =4Δt +4+8t 0 lim Δt →0 Δs Δt =lim Δt →0(4Δt +4+8t 0)=4+8t 0. 5.函数y =x +1x在x =1处的导数是( )A .2 B.52 C .1 D .0 [答案] D[解析] Δy =(Δx +1)+1Δx +1-1-1=Δx +-Δx Δx +1, Δy Δx =1-1Δx +1, lim Δx →0 Δy Δx =lim Δx →0 ⎝⎛⎭⎫1-1Δx +1=1-1=0,∴函数y =x +1x在x =1处的导数为0. 6.函数y =f (x ),当自变量x 由x 0改变到x 0+Δx 时,Δy =( )A .f (x 0+Δx )B .f (x 0)+ΔxC .f (x 0)·ΔxD .f (x 0+Δx )-f (x 0)[答案] D[解析] Δy 看作相对于f (x 0)的“增量”,可用f (x 0+Δx )-f (x 0)代替.7.一个物体的运动方程是s =3+t 2,则物体在t =2时的瞬时速度为( )A .3B .4C .5D .7 [答案] B[解析] lim Δt →0 3+(2+Δt )2-3-22Δt =lim Δt →0 Δt 2+4Δt Δt =lim Δt →0(Δt +4)=4. 8.f (x )在x =x 0处可导,则lim Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx( ) A .与x 0,Δx 有关B .仅与x 0有关,而与Δx 无关C .仅与Δx 有关,而与x 0无关D .与x 0,Δx 均无关[答案] B[解析] 式子lim Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx表示的意义是求f ′(x 0),即求f (x )在x 0处的导数,它仅与x 0有关,与Δx 无关.9.设函数f (x )在点x 0附近有定义,且有f (x 0+Δx )-f (x 0)=a Δx +b (Δx )2(a ,b 为常数),则( )A .f ′(x )=aB .f ′(x )=bC .f ′(x 0)=aD .f ′(x 0)=b[答案] C[解析] ∵f ′(x 0)=lim Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx =lim Δx →0 a Δx +b (Δx )2Δx =lim Δx →0(a +b Δx )=a . ∴f ′(x 0)=a .10.f (x )在x =a 处可导,则lim h →0 f (a +3h )-f (a -h )2h等于( ) A .f ′(a ) B.12f ′(a ) C .4f ′(a ) D .2f ′(a ) [答案] D[解析] lim h →0 f (a +3h )-f (a -h )2h =lim h →0f (a +3h )-f (a )+f (a )-f (a -h )2h =32lim h →0 f (a +3h )-f (a )3h +12lim h →0 f (a )-f (a -h )h =32f ′(a )+12f ′(a )=2f ′(a ). 二、填空题11.f (x 0)=0,f ′(x 0)=4,则lim Δx →0 f (x 0+2Δx )-f (x 0)Δx=________. [答案] 8[解析] lim Δx →0 f (x 0+2Δx )-f (x 0)Δx =2lim Δx →0f (x 0+2Δx )-f (x 0)2Δx =2f ′(x 0)=8. 12.某物体做匀速运动,其运动方程是s =v t +b ,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关系是________.[答案] 相等[解析] v 0=lim Δt →0 Δs Δt =lim Δt →0 s (t 0+Δt )-s (t 0)Δt =lim Δt →0 v (t 0+Δt )-v t 0Δt =lim Δt →0 v ·Δt Δt=v . 13.设x 0∈(a ,b ),y =f (x )在x 0处可导是y =f (x )在(a ,b )内可导的________条件.[答案] 必要不充分[解析] y =f (x )在x 0∈(a ,b )处可导不一定在(a ,b )的所有点处可导,反之,y =f (x )在(a ,b )内可导,必然在(a ,b )中的x 0处可导.14.一球沿斜面自由滚下,其运动方程是S =t 2(S 的单位:m ,t 的单位:s),则小球在t =5时的瞬时速度为______.[答案] 10m/s[解析] v =S ′|t =5=lim Δx →0 S (5+Δx )-S (5)Δx =lim Δx →0(10+Δx )=10(m/s). 三、解答题15.一物体作自由落体运动,已知s =s (t )=12gt 2.(1)计算t 从3秒到3.1秒、3.01秒,两段内的平均速度; (2)求t =3秒时的瞬时速度.[解析] (1)取一小段时间[3,3+Δt ],此时物体的位置改变量Δs =12g (3+Δt )2-12g ·32=12g (6+Δt )Δt , 相应的平均速度v =Δs Δt =g 2(6+Δt )当Δt =0.1时,即t 从3秒到3.1秒v =3.05g ;当Δt =0.01时,即t 从3秒到3.01秒v =3.005g .Δt 越小,v 就越接近时刻t 的速度.(2)v =lim Δt →0 Δs Δt =lim Δt →0 g 2(6+Δt )=3g =29.4m/s. 16.若f ′(x )=A ,求lim h →0 f (x +h )-f (x -2h )h . [解析] 原式=lim h →0 f (x +h )-f (x )+f (x )-f (x -2h )h =lim h →0 f (x +h )-f (x )h +lim h →02·f (x -2h )-f (x )-2h=A +2A =3A . 17.求函数y =x 在x =1处的导数.[解析] 解法一:(导数定义法)Δy =1+Δx -1,Δy Δx =1+Δx -1Δx =11+Δx +1, 所以lim Δx →0 11+Δx +1=12,即y ′|x =1=12. 解法二:(导函数的函数值法)Δy =x +Δx -x ,Δy Δx =x +Δx -x Δx =1x +Δx +x . 所以y ′=lim Δx →0 Δy Δx =lim Δx →0 1x +Δx +x =12x,故y ′|x =1=12. 18.路灯距地面8m ,一个身高1.6m 的人以84m/min 的速度在地面上从路灯在地面上的射影C 沿某直线离开路灯,(1)求身影的长度y 与人距路灯的距离x 之间的关系式;(2)求人离开路灯第10秒时身影的瞬时变化率.[解析] (1)如图所示,设人从C 点运动到B 处的路程为x m ,AB 为身影长度,AB 的长度为y m.由于CD ∥BE ,则AB AC =BE CD,即y y +x =1.68,所以y =14x .(2)∵84m/min =1.4m/s ,而x =1.4t .∴y =14x =14×1.4t =720t , t ∈[0,+∞).Δy =720(10+Δt )-720×10=720Δt , ∴y ′|t =10=lim Δt →0 Δy Δt =720. 即人离开路灯第10秒时身影的瞬时变化率为720.。