导数微分及其应用
导数、微分及其应用
第二讲导数、微分及其应用一、理论要求1.导数与微分导数与微分的概念、几何意义、物理意义会求导（基本公式、四则、复合、高阶、隐、反、参数方程求导）会求平面曲线的切线与法线方程2.微分中值定理理解Roll、Lagrange、Cauchy、Taylor定理会用定理证明相关问题3.应用会用导数求单调性与极最值、凹凸性、渐进线问题，能画简图会计算曲率（半径）二、题型与解法A.导数微分的计算基本公式、四则、复合、高阶、隐函数、参数方程求导1.决定，求2.决定，求解：两边微分得x=0时，将x=0代入等式得y=13.决定，则B.曲线切法线问题5.f(x)为周期为5的连续函数，它在x=1可导，在x=0的某邻域内满足f(1+sinx)-3f(1-sinx)=8x+o(x)。
求f(x)在（6，f(6)）处的切线方程。
解：需求，等式取x->0的极限有：f(1)=0C.导数应用问题6.已知，，求点的性质。
解：令，故为极小值点。
7.，求单调区间与极值、凹凸区间与拐点、渐进线。
解：定义域8.求函数的单调性与极值、渐进线。
解：，D.幂级数展开问10.求题解：=E.不等式的证明11.设，证：1）令2）令F.中值定理问题12.设函数具有三阶连续导数，且，，求证：在（-1，1）上存在一点证：其中将x=1，x=-1代入有两式相减：13.，求证：证：令令（关键：构造函数）三、补充习题（作业）1.2.曲线3.4.证明x>0时,证：令（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
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导数与微分在实际问题中的作用
导数与微分在实际问题中的作用导数与微分是微积分的两个基本概念，它们不仅是高等数学中的重要内容，更是应用数学和理工科学习的重要工具。
在实际问题中，导数与微分具有广泛的应用，下面将从几个实际问题中探讨导数与微分的作用。
1. 最优化问题中的应用最优化问题是在给定的条件下寻找最佳解决方案的问题，例如最大化利润、最小化成本等。
导数与微分在最优化问题中发挥关键作用。
通过求解函数的导数可以找到其最大值或最小值的位置，并结合边界条件和约束条件，可以确定最优解。
例如，在经济学中，生产函数的边际产出可以通过导数来计算，而边际成本则可以通过微分来计算，进而确定最大利润的生产量。
2. 运动学问题中的应用导数与微分在运动学分析中扮演重要角色。
运动学研究物体的运动轨迹、速度和加速度等问题。
对于给定的位移函数，通过求导可以得到物体的速度函数，通过再次求导可以得到物体的加速度函数。
这些导数函数可以使我们更好地理解物体的运动规律，并能够解决与运动相关的实际问题，如交通流量研究、车辆行驶路径规划等。
3. 物理学问题中的应用导数与微分在物理学中也有广泛的应用。
物理学研究自然界中物体的运动、力学、能量、电磁学等问题。
在这些研究中，导数和微分的概念是无法忽视的。
例如，在力学中，通过对位移函数和速度函数求导，可以确定物体的加速度，从而研究物体受力和动量的变化。
在电磁学中，通过对电流的微分可以得到电场，进而研究电磁波的传播和电路的特性。
4. 经济学问题中的应用导数与微分在经济学中也有重要应用。
经济学研究资源的分配、供需关系、市场行为等问题。
通过导数和微分，经济学家可以分析价格的变化对需求和供给的影响，并确定市场均衡点。
此外，在经济学中，边际效益和边际成本的概念是基于导数和微分的，它们帮助经济学家决策和优化资源配置。
5. 生物学问题中的应用导数与微分在生物学中也有着广泛的应用。
生物学研究生物体的生命周期、进化、遗传等问题。
如在生物进化研究中，通过微分方程模型可以描述物种的数量变化，通过求解微分方程可以预测物种的演化轨迹。
导数与微分的应用
导数与微分的应用导数与微分是微积分中的重要概念，它们在各个领域中都有广泛的应用。
本文将从几个典型的角度来讨论导数与微分的应用。
一、求解函数的极值点导数在找函数的极值点方面起到了关键作用。
对于函数f(x)来说，如果其导数f'(x)在某一点x上等于零，并且在x的邻域内导数的符号发生变化，那么x就是f(x)的一个极值点。
通过求解导数等于零的方程可以获得这些极值点的具体数值。
以实际问题为例，假设需要求解一个函数f(x)在一个特定区间[a, b]上的最大值。
首先，我们可以计算函数f(x)在区间内的导数f'(x)，然后寻找导数等于零的点。
通过进一步的推导和计算，可以找到这个函数在区间内的极大值点和极小值点，从而找到最大值点。
二、求解曲线的切线和法线导数与微分可以用来求解曲线的切线和法线。
对于函数f(x)来说，其导数f'(x)表示其在某一点x上的斜率。
因此，如果需要求解函数f(x)在某一点x=x0上的切线方程，我们可以计算导数f'(x)在x=x0处的值，然后利用切线的斜率和点斜式的思想来求解切线方程。
另外，对于任意曲线上的一点P(x0, f(x0))，曲线在该点的法线斜率是切线斜率的倒数的负数。
因此，我们可以用导数的倒数来求解曲线在该点的法线斜率，然后利用法线的斜率和点斜式的思想来求解法线方程。
三、求解函数的近似值在实际问题中，有时候需要求解函数在某一点的近似值。
导数和微分可以帮助我们进行这样的求解。
对于一个函数f(x)，如果在某一点x0附近的导数f'(x)存在，那么函数在x0处的微分df可以近似表示为dx*f'(x0)。
通过这个近似式，我们可以通过已知的函数值和导数值来计算函数在某一点的近似值。
四、优化问题的求解导数与微分在求解优化问题中也发挥着重要的作用。
对于一个实际问题，如果需要寻找一个变量满足某种条件下能够达到最优解的取值，那么我们可以通过建立相应的函数模型，并对其进行优化。
导数与微分的概念及其应用
导数与微分的概念及其应用导数和微分是微积分中非常重要的概念，它们在数学、物理、工程和经济学等领域都有广泛的应用。
本篇文章将介绍导数和微分的概念以及它们在实际问题中的应用。
一、导数的定义和性质1. 定义：导数表示函数在某一点处的变化率，可以看作函数的瞬时增量与自变量的瞬时变化率的比值。
若函数f(x)在点x处可导，则其导数记作f'(x)、dy/dx、df(x)/dx等等。
2. 几何意义：导数可以理解为函数曲线在某一点处的切线斜率。
切线的斜率等于导数的值。
导数正值表示函数在该点上升，负值表示函数下降，零值表示函数有极值。
3. 基本性质：导数的四则运算法则是导数计算中常用的工具。
导数具有可乘性、可加性、链式法则、导数的导数等性质，这些性质使得导数的计算更加简便。
二、微分的定义和性质1. 定义：微分是导数的微小变化量，即函数f(x)在点x处的微分表示为df(x)。
微分可以看作函数值的小增量与自变量的小变化量的乘积。
2. 近似代替：微分在实际问题中常用来做近似计算的代替。
当自变量的变化量很小的时候，我们可以使用微分来近似计算函数值的变化量。
3. 微分形式：微分有两种形式，即全微分和偏微分。
全微分表示函数的所有自变量的微分都要考虑进去，而偏微分仅考虑某几个自变量的微分。
三、导数和微分的应用导数和微分在各个领域中都有丰富的应用。
以下是一些应用举例：1. 极值问题：导数在解决函数的极值问题中起到重要作用。
求解极大值和极小值的方法包括使用导数的方法、二阶导数的方法和高级数学中的拉格朗日乘子法等等。
2. 物理学应用：在物理学中，导数和微分用于描述运动的速度和加速度。
例如，速度可以通过对位移函数进行微分得到，而加速度可以通过对速度函数进行微分得到。
3. 经济学应用：导数和微分在经济学中有着广泛的应用。
例如，利润最大化和成本最小化问题可以通过导数的方法来解决。
导数还可以用于弹性和边际效用的计算。
4. 工程学应用：导数和微分在工程学中有着广泛的应用。
导数与微分在实际问题中的应用
导数与微分在实际问题中的应用导数与微分是微积分的重要概念，在实际问题中有着广泛的应用。
导数描述了函数在某一点处的变化率，微分则可以用来近似计算函数在某一点附近的变化。
本文将从实际问题的角度探讨导数与微分的应用。
一、速度与加速度导数可以描述物体的速度和加速度。
以物体在直线上的运动为例，如果我们已知物体位移随时间的变化关系，可以通过对位移函数进行求导，得到速度函数。
速度函数可以告诉我们物体在不同时间点的瞬时速度。
同理，对速度函数再求导，可以得到加速度函数。
加速度函数则描述了物体在不同时间点的瞬时加速度。
通过对位移函数、速度函数和加速度函数的分析，我们可以了解物体在运动过程中的行为特点，并做出相应的预测和决策。
二、最优化问题导数与微分在最优化问题中具有重要作用。
最优化问题是指在一定约束条件下，求解使得目标函数取得极大值或极小值的问题。
经济学、工程学等领域中充满了最优化问题。
通过对目标函数求导，我们可以找到使目标函数取极值的临界点。
通过对导数的符号分析，我们可以判断这个临界点是极大值还是极小值。
此外，微分也可以帮助我们对目标函数进行逼近，在找到准确解之前提供近似解。
三、图像的研究导数与微分在研究函数的图像特性方面发挥着重要作用。
我们可以通过导数来分析函数的单调性、凹凸性以及极值点等信息。
导数的正负可以告诉我们函数的增减情况，导数的变化可以告诉我们函数的凹凸情况，导数为零的点则是函数的极值点。
微分可以用来计算函数的局部线性逼近，进一步揭示函数的特性。
通过对函数图像的分析，我们可以了解函数在不同区间上的行为，这对于解决实际问题具有指导意义。
四、物理学中的应用导数与微分在物理学中应用广泛。
经典力学中，牛顿的运动定律指出物体的加速度与作用在物体上的力成正比。
通过对物体速度函数的导数，可以求解物体的加速度。
力学中的匀速直线运动、自由落体运动等问题都可以通过导数和微分的方法进行分析和求解。
此外，导数与微分还在电磁学、热学等物理学领域中有着广泛的应用。
函数的导数与微分的计算与应用
函数的导数与微分的计算与应用函数的导数与微分是微积分中的重要概念，它们在数学和物理等领域中有着广泛的应用。
本文将介绍函数的导数与微分的计算方法，并探讨它们在实际问题中的应用。
一、函数的导数的计算方法函数的导数是描述函数变化率的重要工具，它可以告诉我们函数在某一点的斜率或变化速率。
计算函数的导数有多种方法，其中最常用的是使用极限的定义。
以函数f(x)为例，其导数可以表示为f'(x)或dy/dx。
根据导数的定义，我们可以通过求极限的方法计算导数。
具体而言，我们可以通过以下公式计算导数：f'(x) = lim(h→0) [f(x+h) - f(x)] / h这个公式表示函数在x点的导数等于函数在x+h点与x点之间的变化量除以h 的极限。
通过不断减小h的值，我们可以逼近函数在x点的导数。
除了极限的定义，我们还可以使用导数的基本运算法则来计算导数。
这些法则包括常数法则、幂法则、和差法则、乘积法则和商法则等。
通过运用这些法则，我们可以更方便地计算函数的导数。
二、函数的微分的计算方法函数的微分是函数在某一点的局部线性近似，它可以帮助我们研究函数的性质和变化。
函数的微分可以用微分形式dy表示，也可以用微分算符d表示。
函数f(x)在x点的微分可以表示为dy = f'(x)dx。
这个公式表示函数在x点的微分等于函数的导数乘以自变量的微小变化量dx。
通过微分，我们可以近似地计算函数在x点附近的函数值。
函数的微分计算方法与导数的计算方法密切相关。
实际上，函数的微分可以看作是导数的一种应用，它可以帮助我们计算函数在某一点的值，或者计算函数在某一区间上的积分等。
三、函数的导数与微分的应用函数的导数与微分在数学和物理等领域中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用：1. 最优化问题：通过求函数的导数，我们可以找到函数的极值点。
这在经济学、工程学和管理学等领域中有着广泛的应用。
例如，我们可以使用导数来确定生产成本最低的生产量，或者确定最大利润的销售量。
导数与微分实际问题案例
导数与微分实际问题案例导数和微分是微积分中重要的概念，它们在现实世界中有着广泛的应用。
本文将通过一些实际问题案例，详细介绍导数和微分的应用。
案例一：车辆行驶问题假设一辆汽车在一段时间内以匀速行驶。
我们可以通过求解导数来计算汽车的速度。
设汽车的位移函数为s(t)，其中t表示时间，s表示位移。
那么汽车的速度可以通过求解导数s'(t)来得到。
例如，假设汽车的位移函数为s(t) = 2t^2 + 3t。
我们可以通过求解导数s'(t)来计算汽车的速度，即s'(t) = 4t + 3。
通过求解导数，我们可以得知汽车的速度在任意时间点上是多少。
这对于研究车辆行驶过程中的加速度、减速度等问题非常有帮助。
案例二：物体移动问题在物理学中，有一类常见的问题是求解物体的运动过程。
通过求解导数，我们可以推导出物体的速度和加速度函数。
设物体的位移函数为s(t)，其中t表示时间，s表示位移。
那么物体的速度可以通过求解导数s'(t)来得到，加速度可以通过求解导数s''(t)来得到。
例如，假设物体的位移函数为s(t) = 3t^2 - 4t + 2。
我们可以通过求解导数s'(t)来计算物体的速度，即s'(t) = 6t - 4；通过求解导数s''(t)来计算物体的加速度，即s''(t) = 6。
通过求解导数，我们可以分析物体的运动规律，例如物体的最大速度、加速度的变化情况等。
案例三：利润最大化问题在经济学中，有一个经典的问题是求解利润最大化。
假设某公司生产一种产品，售价为p（单位价格），销量为x（单位数量）。
成本函数可以表示为C(x)，那么利润可以表示为P(x) = px - C(x)。
为了求解利润最大化，我们需要计算利润函数P(x)的导数。
通过求解导数P'(x) = p - C'(x)，我们可以确定最大利润对应的销量。
微分与导数的概念及应用
微分与导数的概念及应用微分和导数是高等数学中的重要概念，它们在数学、物理、经济学、工程以及其他领域中都有着广泛的应用。
本文将首先介绍微分和导数的基本概念，然后探讨它们在各个领域中的应用。
微分是描述函数变化率的工具，它用来表示函数在某个点的局部变化情况。
在数学上，如果函数在点x处可微分，那么它在该点的微分就是函数在该点的切线斜率。
微分以 dy/dx 或 f'(x) 的形式表示，其中 dy 表示函数在 x 处的微小变化量，dx表示自变量 x 的微小变化量。
微小变化量 dx 无限接近于零时，对应的函数值的微小变化量 dy 即为函数的微分。
导数是函数变化率的一种度量方式，它是微分的极限形式。
在数学上，导数描述了函数在每个点的变化率。
通过求取函数的导数，可以得到函数的斜率，从而揭示函数的各种性质。
导数常表示为 f'(x) 或 dy/dx 的形式，其中 f'(x) 表示函数 f(x)的导数，dy 表示函数值的微小变化量，dx 表示自变量的微小变化量。
微分和导数在各个领域中都有广泛的应用。
其中一个重要的应用领域是物理学。
在物理学中，微分和导数用于描述物体运动的速度、加速度和力等概念。
例如，当我们求取一个物体的速度时，可以通过对其位置函数求取导数来得到。
同样地，加速度可以通过速度函数的导数获得。
微分和导数的概念在物理学中的广泛应用，使得我们能够精确地描述和预测物体的运动。
在经济学中，微分和导数也有着重要的应用。
经济学研究经济体的生产、消费和投资等诸多方面，而微分和导数则用于了解经济变量之间的关系。
例如，需求曲线和供给曲线的斜率可以通过微分和导数来计算，从而确定价格和数量的变化关系。
此外，微分和导数还可以用于经济学中的边际分析。
边际成本和边际收益都可以通过对相应成本和收益函数求取导数来计算，从而帮助决策者做出合理的决策。
在工程学领域，微分和导数则用于建立模型和解决实际问题。
例如，工程师在设计容器的形状时，可以通过对容器的体积函数求导来确定最佳形状。
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2018年11月25日星期日
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3. 初等函数
① 基本初等函数
（1）幂函数： y x ( R 是常数)； （2）指数函数： y a x ( a 0 且 a 1 是常数)； （3）对数函数： y loga x ( a 0 且 a 1 是常数)； 特别当 a e 时，记为 y ln x 。这里 e=2.71828…; （4）三角函数： y sin x, y cos x, y tan x, y cot x ；
这个函数叫做由函数y=f(z)和z=g(x)复合而成的复合函数， 记作 f· g 。变量z叫做中间变量。
D g g(D) f F(g(D))
函数f的定义域
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例1.2 将 y=z2 及 z=sinx 复合得到复合函数 y=sin2x，它的定 义域（－∞，+∞）就是函数 z=sinx 的定义域.
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, 表示全体实数，或写成－∞< x <＋∞； a, 表示大于a的全体实数，或写成a< x <+∞； , a 表示小于a的全体实数，或写成－∞< x <a；
[a, ) 表示 a≤ x <+∞；
(, a ] 表示－∞< x ≤a。
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2.邻域
设 a 和ε 是两个实数，且ε >0，满足不等式
xa
的一切实数 x 的全体称为点 a 的ε 邻域，点 a 称为邻域
中心，ε 称为邻域半径。上式与不等式
x a 或
等价。
a x a
注：点 a 的ε 邻域就是开区间(a-ε ，a+ε )。
函数的表示方法有三种:数学表达式、列表和图形。
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例 1.1 求函数 y函数有意义，必须：
1 x2 0 2 1 x 0 解得： 1 x 1
所以函数的定义域为 D x | 1 x 1
y f ( x) 。
x 称为自变量， y 称为因变量。
D 称为函数的定义域，
f D y f ( x) | x D 称为函数的值域。
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注 符号 f 可以任意选取。函数概念最重要的是两个
构成要素：定义域 D 和对应法则 f。定义域 D 是函数 存在的前提，对应法则是构建函数关系的规则。如果 两个函数的定义域相同，对应法则也相同，那么这两 个函数相同，否则这两个函数不相同。
或 D 1,1 。
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2.复合函数
设y是的z函数： y=f(z)， 而z又是x的函数：z=g(x)。 设D是g(x)的定义域或其一部分。如果对于x在D 上取值时所 对应的z值，函数y=f(z)是有定义的，将函数z=g(x)代入函数 y=f(z)得 y=f(g(x))
将函数 y= z 及 z=1－x2 复合得到复合函数 y= 1 x 2 ， 定义域为[-1，1]，是函数 z=1－x2 的定义域(－∞，+∞) 的一部分。
复合函数不仅可以由两个函数，也可以由多个函数复合而成。 例如将四个函数 y=lnu，u=1+v，v= z ，z=1－x2 复合在一 起就得到复合函数 y=ln(1+ 1 x 2 )。
微积分的产生是数学上的伟大创造。它从生产技术和理 论科学的需要中产生，又反过来广泛影响着生产技术和科学 的发展。 微积分是微分学和积分学的统称，它的萌芽、发生与发 展经历了漫长的时期。早在古希腊时期，欧多克斯提出了穷 竭法。这是微积分的先驱，而我国庄子的《天下篇》中也有 “ 一尺之锤，日取其半，万世不竭 ” 的极限思想，公元 263 年，刘徽为《九间算术》作注时提出了 “ 割圆术 ” ，用正多 边形来逼近圆周。这是极限论思想的成功运用。 积分概念是由求某些面积、体积和弧长引起的，古希腊 数学家阿基米德在《抛物线求积法》中用究竭法求出抛物线 弓形的面积，没有用极限，是 “ 有限 ” 开工的穷竭法。 微积分的创始人是牛顿和莱布尼茨。 解析几何为微积分的创立奠定了基础 。
1 x x 2 , y e sin x tan2 x 等都是初等函数。
2 x2 5x 2 x2 函数 y x 2 不是初等函数， 4 x2
因为在其定义域 D , 上不能用一个表达式表 示。
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第二节 数列的极限
1、数列的极限 (1)、定义 无穷多个实数排成一列a1,a2,a3,…,an,…称为数列， 记为{an}，其中的每一个数称为数列的一个项， an称为数列的通项。
（5）反三角函数： y arc sin x, y arc cos x, y arc tan x, y arc cot x ；
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②初等函数
由常数和基本初等函数经过有限次的四则运算和 有限次的函数复合步骤所构成并可用一个式子表 示的函数，称为初等函数。
例如函数 y
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第一节
一、预备知识
函
数
1.区间 设a，b是两个实数，且a<b ①开区间 a, b ： 满足不等式 a<x<b一切实数的全 体。 ②闭区间 a, b ： 满足不等式 a≤x≤b的一切实数的 全体。
③半开区间 a, b：满足不等式 a<x≤b的一切实数的 全体。 a, b ：a ≤ x < b
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满足不等式
xa
的一切实数 x 的全体称为点 a 的ε 去心邻域．
例：2的0.001邻域为
（1.999 , 2.001）
2的0.001去心邻域为
(1.999 , 2)∪(2 , 2.001)
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二、函数 1.函数的概念
定义 设 x, y 是两个变量，当变量 x 在集合 D 中取定一个数 值时，依照某种对应法则，变量 y 在集合 W 中有唯一 的数值与之对应时,称 y 是 x 的函数。记为