高中数学《导数的几何意义》新课导入课例.docx
高中数学教学案——导数的几何意义(含答案)

§3.1.3 导数的几何意义
【学情分析】:
上一节课已经学习了导数定义,以及运用导数的定义来求导数。
【教学目标】:
1.了解曲线的切线的概念
2.掌握用割线的极限位置上的直线来定义切线的方法.
3.并会求一曲线在具体一点处的切线的斜率与切线方程
【教学重点】:
理解曲线在一点处的切线的定义,以及曲线在一点处的切线的斜率的定义.光滑曲线的切线斜率是了解导数概念的实际背景.导数的几何意义及“数形结合,以直代曲”的思想方法.
【教学难点】:
发现、理解及应用导数的几何意义,会求一条具体的曲线在某一点处的切线斜率.
t0.2 0.4 0. 6 0.8
药物浓度的
瞬时变化率
(说明:要求学生动脑(审题),动手(画切线),动口(说出如何估计切线斜率),进一步体会利用导数的几何意义解释实际问题,渗透“数形结合”、“以直代曲”的思想方法。
)
(以上几题可以让学生在课堂上完成)
6. 求下列曲线在指定点处的切线斜率.
1。
高中数学《导数的几何意义》导学案

第一章 导数及其应用 1.3导数的几何意义一、【学习目标】1.了解平均变化率与割线斜率之间的关系;2.理解曲线的切线的概念;并会用导数的几何意义解题;【重点、难点】教学重点:曲线的切线的概念、切线的斜率、导数的几何意义;教学难点:导数的几何意义.二、学习过程【情景创设】我们知道,导数表示函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率,反映了函数y =f (x )在x =x 0附近的变化情况,导数0()f x '的几何意义是什么呢?【导入新课】(1)曲线的切线及切线的斜率:当(,())(1,2,3,4)n n n P x f x n =沿着曲线()f x 趋近于点00(,())P x f x 时,割线n PP 的变化趋势是什么?当点n P 沿着曲线无限接近点P 即Δx →0时,割线n PP 趋近于确定的位置,这个确定位置的直线PT 称为曲线在点P 处的切线.(2)导数的几何意义:(1)切线的概念:对于割线PPn,当点Pn 趋近于点P 时,割线PPn 趋近于确定的位置,这个确定位置的_______称为点P 处的切线.(2)导数的几何意义:函数f(x)在x=x 0处的导数就是切线PT 的斜率k,即k= =f ′(x 0).说明:求曲线在某点处的切线方程的基本步骤:①求出P 点的坐标;②求出函数在点0x 处的变化率0000()()()lim x f x x f x f x k x ∆→+∆-'==∆ ,得到曲线在点00(,())x f x 的切线的斜率;③利用点斜式求切线方程.【典例分析】例1.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:例2.求函数y =3x 2在点(1,3)处的导数.解:例3.求曲线y =f (x )=x 2+1在点P (1,2)处的切线方程.解:【变式拓展】1.若曲线f(x)=x 2的一条切线l 与直线x+4y-8=0垂直,求切线l 的方程解:2.求抛物线y=f(x)=2x 2-x 在(1,1)点处的切线斜率.解:三、学习总结1.曲线的切线及切线的斜率;2.导数的几何意义四、随堂检测1.已知抛物线y=f(x)=x 2+3与直线y=2x+2相交,求它们交点处的切线方程.解:2.设P 为曲线C:y=x 2+2x+3上的点,且曲线C 在点P 处的切线倾斜角的取值范围为]2,4[ππ,求点P 横坐标的取值范围。
高中数学 专题1.1.3 导数的几何意义教案 新人教A版选修2-2(2021年整理)

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导数的几何意义【教学目标】1.了解导函数的概念;了解导数与割线斜率之间的关系.2.理解曲线的切线的概念;理解导数的几何意义.3.会求曲线上某点处的切线方程,初步体会以直代曲的意义.【教法指导】本节学习重点:曲线的切线的概念、切线的斜率、导数的几何意义.本节学习难点:导数的几何意义.【教学过程】☆复习引入☆如果一个函数是路程关于时间的函数,那么函数在某点处的导数就是瞬时速度,这是函数的实际意义,那么从函数的图象上来考察函数在某点处的导数,它具有怎样的几何意义呢?这就是本节我们要研究的主要内容.☆探索新知☆思考1:如图,当点P n(x n,f(x n))(n=1,2,3,4)沿着曲线f(x)趋近于点P(x0,f(x0))时,割线PP n的变化趋势是什么?思考2:曲线的切线是不是一定和曲线只有一个交点?答:不一定.曲线的切线和曲线不一定只有一个交点,和曲线只有一个交点的直线和曲线也不一定相切.如图,曲线的切线是通过逼近将割线趋于确定位置的直线.其图象特征是:切点附近的曲线均在切线的同侧,如l 2.思考3:曲线f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线与曲线过某点(x 0,y 0)的切线有何不同? 答:曲线f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线,点(x 0,f (x 0))一定是切点,只要求出k =f ′(x 0),利用点斜式写出切线即可;而曲线f (x )过某点(x 0,y 0)的切线,给出的点(x 0,y 0)不一定在曲线上,既使在曲线上也不一定是切点.【小结】曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线的斜率k =f ′(x 0),欲求斜率,先找切点P (x 0,f (x 0)).思考4:如何求曲线f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线方程?答:先确定切点P (x 0,f (x 0)) ,再求出切线的斜率k =f ′(x 0),最后由点斜式可写出切线方程.2、例题剖析例1:(1)求曲线y =f (x )=x 2+1在点P (1,2)处的切线方程.(2)求函数y =3x 2在点(1,3)处的切线方程。
《导数的几何意义》教学设计

1 《导数的几何意义》教学设计 安徽省宿州市宿州学院附属实验中学 罗风云 一、教材依据 导数的几何意义是北京师范大学出版社出版的普通高中课程标 准实验教科书选修 1-1 第三章第二节的内容。 二、设计思想 教材分析: 导数是微积分的重要部分, 是从生产技术和自然科学的需要中产 生的;同时,又促进了生产技术和自然科学的发展。它不但在天文、 物理、工程技术中有着广泛的应用, 而且在日常生活及经济领域也日 渐显示出其重要的功能。 本节内容分了两部分也即两个课时, 一是导数的概念; 二是导数 的几何意义。 之前学习的瞬时变化率是为了引出导数的概念, 介绍导 数的几何意义,是为了加深对导数概念的理解。 教材中利用逼近方法, 将割线趋于的确定位置的直线定义为曲线的切线, 这种定义才反映了 切线的真正本质,在教学中应使学生了解“从有限中找到无限,从暂 时中找到永久,并使之确定起来” (恩格斯语)的微积分思想,让学 生反复通过图形 (数与形的结合) 去认识和感受导数的几何意义 —— 切线的斜率,并且注重引导他们学会数学思考的一种方式 —— 几何直 观,从而加深对导数概念的认识和理解。 学情分析: 2
现有知识储备 ( 1)平均变化率、瞬时变化率; (2)过两 点的直线的斜率;(3)函数的极限;(4)导 数的概念等 现有能力特征 具有一定归纳、 概括、类比、抽象思维能力
现有情感态度 对导数这一新鲜的概念在具体情境 (函数图 像等)中的应用具有强烈的求知欲和渴望探 究的积极情感态度 设计理念: 学生为本,重视思维发生的过程,重视切线定义的形成过程,激 发学生的学习兴趣, 有意识培养学生的学习毅力。 让学生学习有趣的 数学,学习有用的数学,充分体现数学的应用价值、思维价值和人文 价值。 三、教学目标 1. 知识与技能目标:
(1)使学生掌握切线的形成过程,理解函数 f(x)在 x x0处的导 数 f / x0 的几何意义就是函数 f(x)的图像在 x x0 处的切线的斜率。 (数形结合),即: f / x0 lim f x0 x f (x0) =切线的斜率; x 0 x
高中数学选择性必修二 5 1 2导数的概念及其几何意义 教案

导数的概念及其几何意义教学设计一般地,f′(x0)(0≤x0≤8)反映了原油温度在时刻x0附近的变化情况.例3 一辆汽车在公路上沿直线变速行驶,假设t s时汽车的速度(单位:m/s)为y=v(t)=−t2+ 6t+60,求汽车在第2 s与第6 s时的瞬时加速度,并说明它们的意义.分析:瞬时加速度是速度关于时间的瞬时变化率,因此,在第2s与第6s时,汽车的瞬时加速度分别为v′(2 ),v′(6 ).解:在第2s与第6s时,汽车的瞬时加速度分别为v′(2 )和 v′(6 ).根据导数的定义,∆y ∆t =v(2+∆t)−v(2)∆t=−(2+∆t)2+6(2+∆t)+60−(−22+6×2+60)∆t=−∆t+3,所以v′(2 )=lim∆t→0∆y∆t=lim∆t→0(−∆t+2)=2同理可得v′(6 )=−6在第2s与第6s时,汽车的瞬时加速度分别2 m/s2与−6 m/s2. 说明在第2 s附近,汽车的速度每秒大约增加2 m/s;在第6 s附近,汽车的速度每秒大约减少6 m/s .思考观察函数y=f (x)的图象(图5.1-3),平均变化率∆y ∆x =f(x0+∆x)−f(x0)∆x表示什么?瞬时变化率f′(x0)=lim∆x→0∆y∆x=lim∆x→0f(x0+∆x)−f(x0)∆x表示什么?提示:平均变化率∆y ∆x =f(x0+∆x)−f(x0)∆x表示割线P0P的斜率.如图5.1-4,在曲线y=f (x)上任取一点P (x , f (x)),如果当点P (x , f (x))沿曲线y=f (x)无限趋近于点P0(x0,f(x0))时,割线P0P无限趋近于一个确定的位置,这个确定位置的直线P0T称为曲线y=f (x)在点P0处的切线.易知,割线P0P的斜率k=f(x)−f(x0)x−x0记∆x=x−x0,当点P沿着曲线y=f (x)无限趋近于点P0时,即当∆x→0时,k无限趋近于函数y=f (x)在x=x0处的导数.因此,函数y=f (x)在x=x0处的导数f′(x0 )(即瞬时变化率),就是切线P0T的斜率k0,即k0=lim∆x→0f(x0+∆x)−f(x0)∆x=f′(x0)这也导数的几何意义.继续观察图5.1-4,可以发现点P0处的切线P0T 比任何一条割线更贴近点P0附近的曲线. 进一步地,利用信息技术工具将点P0附近的曲线不断放大(如图5.1-5),可以发现点P0附近的曲线越来越接近于直线. 因此,在点P0附近,曲线y=f (x)可以用点P0处的切线P0T近似代替.例4 图5.1-6是高台跳水运动员的重心相对于水面的高度随时间变化的函数ℎ(t)=−4.9t2+4.8t+11的图象.根据图象,请描述、比较曲线h(t)在t=t0,t1,t2附近的变化情况.解:我们用曲线h(t)在t=t0,t1,t2处的切线的斜率,刻画曲线h(t)在上述三个时刻附近的变化情况.(1)当t=t0时,曲线h(t)在t=t0处的切线l0平行于t轴,ℎ′(t0)=0. 这时,在t=t0附近曲线比较平坦,几乎没有升降.(2)当t=t1时,曲线h(t)在t=t1处的切线l1的斜率ℎ′(t1)<0. 这时,在t=t1附近曲线下降,即函数h(t)在t=t1附近单调递减.(3)当t=t2时,曲线h(t)在t=t2处的切线l2的斜率ℎ′(t2)<0. 这时,在t=t2附近曲线下降,即函数h(t)在t=t2附近也单调递减.从图5.1-6可以看出,直线l1的倾斜程度小于直线l2的倾斜程度,这说明曲线h(t)在t=t1附近比在t=t2附近下降得缓慢.例5图5.1-7是人体血管中药物浓度c=f(t)(单位:mg/mL)随时间t(单位:min)变化的函数图象.根据图象,估计t=0.2, 0.4, 0.6, 0.8 min时,血管中药物浓度的瞬时变化率(精确度0.1).解:血管中某一时刻药物浓度的瞬时变化率,就是药物浓度f(t)在此时刻的导数,从图象上看,它表示曲线f(t)在此点处的切线的斜率.如图5.1-7,画出曲线上某点处的切线,利用网格估计这条切线的斜率,可以得到此时刻药物浓度瞬时变化率的近似值.作t=0.8处的切线,并在切线上取两点,如(0.7,0.91),(1.0,0.48),则该切线的斜率k=0.48−0.911.0−0.7≈−1.4所以f′(0.8)≈−1.4表5.1-3给出了药物浓度的瞬时变化率的估计值.从求函数y=f(x)在x=x0处导数的过程可以看到,当x=x0时,f′(x0 )是一个唯一确定的数.这样,当x变化时,y=f′(x) 就是x的函数,我们称它为y=f(x)的导函数(简称导数). y=f(x)的导函数有时也记作y′,即f′(x )=y′=lim∆x→0f(x+∆x)−f(x)∆x.课堂练习:1根据导数的定义求下列函数的导数.(1)求函数y=x2+3在x=1处的导数;(2)求函数y=1x在x=a(a≠0)处的导数.解:(1) ∆y=f(1+∆x)−f(1)=[(1+∆x)2+ 3]−(12+3)=2∆x+(∆x)2∴∆y∆x =2∆x+(∆x)2∆x=2+∆x∴y′|x=1=lim∆x→0(2+∆x)=2 (2)∆y=f(a+∆x)−f(a)=1a+∆x−1a=a−(a+∆x)a(a+∆x)=−∆xa(a+∆x)∴∆y∆x =−∆xa(a+∆x)∙ 1∆x=− 1a(a+∆x)∴y′|x=a=lim∆x→0[− 1a(a+∆x)]=−1a2求函数y=f(x)在点x0处的导数的三个步骤2 已知函数f (x)在 x =x 0处导数的4,则lim∆x→0f (x 0+3∆x )−f(x 0)∆x=____ .解: lim∆x→0f (x 0+3∆x )−f(x 0)∆x =lim ∆x→0[f (x 0+3∆x )−f (x 0)3 ∆x ×3]=3lim∆x→0f (x 0+3∆x )−f(x 0)3∆x =3f ′(x 0 )=3×4=12答案:12注:(1)本题中x 的增量是3∆x ,即(x 0+3∆x )−x 0=3∆x ,而分母为∆x ,两者不同,若忽视这一点,则易得出结论为4的错误答案.(2)在导数的概念中,增量的形式是多种多样的,但无论是哪种形式,分子中自变量的增量与分母中的增量必须保持一致.3 长方形的周长为10,一边长为x .其面积为S. (1) 写出S 与x 之间的函数关系;(2) 当x 从1增加到1+∆x 时,面积S 改变了多少?此时,面积S 关于x 的平均变化率是多少?解释它的实际意义;(3)当长从x 增加到x +∆x 时,面积S 改变了多少?此时,面积S 关于x 的平均变化率是多少? (4)在x =1处,面积S 关于x 的瞬时变化率是多少?解释它的实际意义;(5)在x 处,面积S 关于x 的瞬时变化率是多少?1平均变化率2瞬时变化率3导数的概念4 求函数y=f(x)在点x0处的导数的三个步骤。
导数的几何意义说课精选文档

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学情分析
1、从知识上看,学生已经理解了导数的概念,但 这是建立在“数”的基础上的,缺乏从“形”上去理 解导数. 2、从学习能力上看,学生具备了一定的探究问题 的能力,但缺乏自主探究的主动性,并且学生对 切线的认识有着一定的思维定势 .
(
二
) 活动 2.表示出割线 PQ 的斜率并讨论分析在? x ? 0 的
自 过程中,割线PQ 的斜率变化规律.
主 探 究
针对学生在这个活动中可能出现的情况作出如下预设:
预设(1) 如果学生通过组内互相讨论分析得出结论,则 让小组选一名代表上讲台给大家展示
,
合 预设(2) 如果学生在小组讨论过程中不能发现规律并
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教法与学法
教法
学法
情景 教学
问题 驱动
多媒 体辅 助
动手 尝试
观察 发现
合作 学习
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教学过程
1 创设情境 导入新课
2
自主探究 合作学习 3 学以致用 强化落实
4 归纳小结 深化提高
5 布置作业 课后延伸
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(
一
) 求导数 f ?( x0 ) 的步骤是什么?
创 第一步:求平均变化 率 f (x0 ? ? x) ? f (x0 ) ;
升 华
(2 )若点P在曲线上,由于 P点不一定是切点, 一般方法也同上
设计意图:在例题的解决过程中,层层递进,一步步 提升学生的思维.最终掌握利用导数的几何意义研究曲 线的切线问题,从而轻松地解决本节重点。
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课堂小测
1、下列说法正确的是 ( )
A 若f ?(x)不存在,则曲线y ? f (x)在点(x0, f (x0))处有 B 若曲线y ? f (x)在点(x0 , f (x0 ))处有切线 f ?(x)必存 C 若f?(x)不存在,则曲y线? f (x)在点(x0, f (x0))处切
人教版高中数学选修1-1课件:3.1.3 导数的几何意义

备课素材
1.导数的几何意义 (1)导数 f′(x0)的几何意义是曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线的斜率,即 k =lim f(x0+ΔxΔ)x-f(x0)=f′(x0),物理意义是运动物体在某一时刻的瞬时 速度. (2)导数与切线的关系:f′(x0)>0 时,切线的倾斜角为锐角;f′(x0)<0 时,切线 的倾斜角为钝角;f′(x0)=0 时,切线与 x 轴平行.f(x)在 x0 处的导数不存在, 则切线垂直于 x 轴或不存在.
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(2)会利用导数的几何意义解释实际生活问题,体会“以直代曲”的数学思想方法.
三维目标
2.过程与方法 通过让学生在动手实践中探索、观察、反思、总结,发现问题,解决问题,从而达 到培养学生的学习能力、思维能力、应用能力和创新能力的目的. 3.情感、态度与价值观 通过在探究过程中渗透逼近和“以直代曲”思想,使学生了解近似与精确间的辩证 关系;通过有限来认识无限,体验数学中转化思想的意义和价值.
备课素材
(3)求曲线的切线方程,要注意已知点是否在曲线上.如果已知点在曲线上,则以 该点为由点的由线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0);若已知点不在曲线上,则设出切 点(x0,f(x0)),表示出切线方程,然后求出切点. 2.“函数f(x)在点x0处的导数”“导函数”“导数”三者之间的区别与联系 (1)“函数在一点处的导数”,就是在该点的函数的改变量与自变量的改变量的比的 极限,它是一个数值,不是变数.
备课素材
(2)“导函数”:如果函数 f(x)在开区间(a,b)内每一点都可导,就说 f(x)在开区间(a,b)内
可导,这时对于区间(a,b)内每一个确定的值 x0,都对应着一个导数 f′(x0),这样就在开
高中数学第三章.3导数的几何意义学案含解析新人教A版选修6.doc

3.1.3 导数的几何意义[提出问题]如图,P n 的坐标为(x n ,f (x n ))(n =1,2,3,4,…),P 的坐标为(x 0,y 0),直线PT 为在点P 处的切线.问题1:割线PP n 的斜率k n 是什么? 提示:割线PP n 的斜率k n =Δy n Δx n=fx n -f x 0x n -x 0.问题2:当点P n 趋近于点P 时,割线PP n 与在点P 处的切线PT 有什么关系? 提示:当点P n 趋近于点P 时,割线PP n 趋近于在点P 处的切线PT . 问题3:当P n 无限趋近于点P 时,k n 与切线PT 的斜率k 有什么关系? 提示:k n 无限趋近于切线PT 的斜率k . 问题4:如何求得过点P 的切线PT 的斜率?提示:函数f (x )在x =x 0处的导数就是切线PT 的斜率k ,即k =lim Δx →0f x 0+Δx -f x 0Δx=f ′(x 0).[导入新知]导数的几何意义函数f (x )在x =x 0处的导数就是切线PT 的斜率k ,即k =f ′(x 0)=lim Δx →0f x 0+Δx -f x 0Δx.[化解疑难]曲线y =f (x )在点P 处的切线的斜率,即函数y =f (x )在点P 处的导数,反映了曲线在点P 处的变化率.[提出问题]已知函数f (x )=-x 2+2. 问题1:如何求f ′(x 0)? 提示:f ′(x0)=lim Δx →0-x 0+Δx2+2--x 20+Δx=lim Δx →0(-2x 0-Δx )=-2x 0. 问题2:若x 0是一变量x ,f ′(x )是常量吗?提示:f ′(x )=-2x ,说明f ′(x )不是常量,而是关于x 的函数. [导入新知]导函数的定义对于函数y =f (x ),当x =x 0时,f ′(x 0) 是一个确定的数,当x 变化时,f ′(x ) 便是一个关于x 的函数,我们称它为函数y =f (x )的导函数(简称为导数),即f ′(x )=y ′=lim Δx →0fx +Δx -f xΔx.[化解疑难]函数y =f (x )“在点x 0处的导数”“导函数”“导数”之间的区别与联系(1)函数在点x 0处的导数,就是在该点的函数改变量与自变量改变量的比的极限,它是一个数值,不是变数.(2)导函数也简称导数,所以“导数” f (x )在一点x 0处的导数(特殊)导函数(一般)(3)函数y =f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)就是导函数f ′(x )在点x =x 0处的函数值.[例1] 若函数f (x )=x -x,求它与x 轴交点处的切线方程.[解] 由f (x )=x -1x=0,得x =±1,即与x 轴的交点坐标为(1,0),(-1,0).∵f ′(x )=lim Δx →0x +Δx -1x +Δx -x +1x Δx=lim Δx →0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1+1xx +Δx =1+1x 2, ∴切线的斜率k =1+11=2.∴切线的方程为y =2(x -1)或y =2(x +1), 即2x -y -2=0或2x -y +2=0. [类题通法]求曲线在点P (x 0,y 0)处的切线方程的步骤(1)求出函数y =f (x )在x 0处的导数f ′(x 0),得到切线的斜率k =f ′(x 0). (2)根据直线的点斜式方程,得到切线方程y -y 0=f ′(x 0)(x -x 0). [活学活用]已知曲线y =3x 2,求过点A (1,3)的曲线的切线方程. 解:∵Δy Δx=+Δx 2-3×12Δx=6+3Δx ,∴y ′|x =1=lim Δx →0(6+3Δx )=6. ∴曲线在点A (1,3)处的切线斜率为6. ∴所求的切线方程为y -3=6(x -1), 即6x -y -3=0.[例2] (1)抛物线上哪一点的切线的倾斜角为45°? (2)抛物线上哪一点的切线平行于直线4x -y -2=0? (3)抛物线上哪一点的切线垂直于直线x +8y -3=0? [解] 设点的坐标为(x 0,y 0),则Δy =2(x 0+Δx )2+1-2x 20-1=4x 0Δx +2(Δx )2. ∴ΔyΔx=4x 0+2Δx . 当Δx 无限趋近于零时,ΔyΔx 无限趋近于4x 0,即f ′(x 0)=4x 0.(1)∵抛物线的切线的倾斜角为45°,∴斜率为tan 45°=1, 即f ′(x 0)=4x 0=1,得x 0=14,该点为⎝ ⎛⎭⎪⎫14,98. (2)∵抛物线的切线平行于直线4x -y -2=0, ∴斜率为4,即f ′(x 0)=4x 0=4,得x 0=1,该点为(1,3). (3)∵抛物线的切线与直线x +8y -3=0垂直, ∴斜率为8,即f ′(x 0)=4x 0=8, 得x 0=2,该点为(2,9). [类题通法]求曲线切点坐标的五个步骤(1)先设切点坐标(x 0,y 0); (2)求导数f ′(x ); (3)求切线的斜率f ′(x 0);(4)由斜率间的关系列出关于x 0的方程,求出x 0;(5)由于点(x 0,y 0)在曲线f (x )上,将(x 0,y 0)代入求得y 0的值,得切点坐标(x 0,y 0). [活学活用]已知曲线y =2x 2+a 在点P 处的切线方程为8x -y -15=0,求切点P 的坐标和实数a 的值.解:设切点P 的坐标为(x 0,y 0),切线斜率为k . 由y ′=lim Δx →0 ΔyΔx =lim Δx →0x +Δx2+a ]-x 2+aΔx=lim Δx →0 (4x +2Δx ) =4x ,得k =y ′|x =x 0=4x 0. 根据题意得4x 0=8,x 0=2, 分别代入y =2x 2+a 和y =8x -15, 得y 0=8+a =1, 得⎩⎪⎨⎪⎧a =-7,y 0=1.故所求切点为P (2,1),a =-7.[例3] 12x +y =6平行,求a 的值.[解] ∵Δy =f (x 0+Δx )-f (x 0)=(x 0+Δx )3+a (x 0+Δx )2-9(x 0+Δx )-1-(x 30+ax 20-9x 0-1) =(3x 20+2ax 0-9)Δx +(3x 0+a )(Δx )2+(Δx )3, ∴Δy Δx=3x 20+2ax 0-9+(3x 0+a )Δx +(Δx )2. lim Δx →0Δy Δx=3x 20+2ax 0-9,即f ′(x 0)=3x 20+2ax 0-9=3⎝⎛⎭⎪⎫x 0+a 32-9-a 23. 当x 0=-a 3时,f ′(x 0)取最小值-9-a 23.∵斜率最小的切线与12x +y =6平行, ∴该切线斜率为-12.∴-9-a 23=-12.解得a =±3.又a <0,∴a =-3. [类题通法]解决导数几何意义的综合应用问题的关键是对函数进行求导,利用题目所提供的诸如斜率的值、斜率的最值、斜率的范围等建立方程或不等式求解.此处常与函数、不等式等知识点结合.[活学活用]已知抛物线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(x 0,x 20),则y ′|=0x x =lim Δx →0x 0+Δx 2-x 2Δx=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的距离为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728.7.导数的几何意义理解的误区[典例] 已知曲线y =2x 2-7,求曲线过点P (3,9)的切线方程. [解] y ′=lim Δx →0Δy Δx =lim Δx →0x +Δx2-7]-x 2-Δx=lim Δx →0 (4x +2Δx )=4x . 由于2×32-7=11≠9, 故点P (3,9)不在曲线上. 设所求切线的切点为A (x 0,y 0), 则切线的斜率为k =4x 0,故所求的切线方程为y -y 0=4x 0(x -x 0). 将P (3,9)及y 0=2x 20-7代入上式, 得9-(2x 20-7)=4x 0(3-x 0), 解得x 0=2或x 0=4, 所以切点为(2,1)或(4,25).从而所求切线方程为8x -y -15=0或16x -y -39=0. [易错防范]1.解答本题误认为切线斜率k =f ′(3).因点P (3,9)不在曲线上,从而点P 不是切点,故切线斜率不是在x =3处的导数.2.求曲线的切线要注意“过点P 的切线”与“在点P 处的切线”的差异.过点P 的切线,点P 不一定是切点,也不一定在曲线上.3.如果已知点不在曲线上,求曲线的切线方程,要先设出切点的坐标,再根据导数的定义求出切点处的导数,最后求出切线的直线方程.[成功破障]求经过点(2,0)且与曲线y =1x相切的直线方程.[解] 可以验证点(2,0)不在曲线上,设切点为P (x 0,y 0).由y ′|x x 0==lim Δx →0 1x 0+Δx -1x 0Δx=lim Δx →0 -ΔxΔx x 0+Δxx 0=lim Δx →0-1x 0x 0+Δx =-1x 20,故所求直线方程为y -y 0=-1x 20(x -x 0),由点(2,0)在所求的直线上, 得x 20y 0=2-x 0,再由P (x 0,y 0)在曲线y =1x上,得x 0y 0=1,联立可解得:x 0=1,y 0=1, 所以直线方程为x +y -2=0.[随堂即时演练]1.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 轴斜交解析:选B f ′(x 0)=0,说明曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线斜率为0,所以与x 轴平行或重合.2.在曲线y =x 2上切线倾斜角为π4的点是( )A .(0,0)B .(2,4)C.⎝ ⎛⎭⎪⎫14,116 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,14 解析:选D ∵y =x 2, ∴k =y ′=lim Δx →0Δy Δx=lim Δx →0x +Δx 2-x 2Δx=lim Δx →0 (2x +Δx )=2x , ∴2x =tan π4=1,∴x =12,则y =14.3.对于函数f (x )=ax +4,若f ′(1)=2,则a =____________. 解析:因为f ′(x 0)=lim Δx →0a x 0+Δx +4-ax 0-4Δx=a ,f ′(1)=2,所以a =2.答案:24.设函数y =f (x )在x =x 0处可导,且f ′(x 0)>0,则曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线的倾斜角的范围是________.解析:已知f ′(x 0)>0,设切线的倾斜角为α, 则tan α>0.又α∈[0,π),所以α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2.答案:⎝⎛⎭⎪⎫0,π2 5.在抛物线y =x 2上求一点P ,使在该点处的切线垂直于直线2x -6y +5=0. 解:设点P 的坐标为(x 0,y 0), 则抛物线y =x 2在点P 处的切线斜率为 f ′(x 0)=lim Δx →0x 0+Δx 2-x 2Δx=2x 0.直线2x -6y +5=0的斜率为13.由题设知2x 0·13=-1,解得x 0=-32,此时y 0=94,所以点P 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,94.[课时达标检测]一、选择题1.下列说法正确的是( )A .曲线的切线和曲线有且只有一个交点B .过曲线上的一点作曲线的切线,这点一定是切点C .若f ′(x 0)不存在,则曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处无切线D .若y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处有切线,则f ′(x 0)不一定存在解析:选D 曲线的切线和曲线除有一个公共切点外,还可能有其他的公共点,故A 、B 错误;f ′(x 0)不存在,曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))的切线的斜率不存在,但切线可能存在,此时切线方程为x =x 0,故C 错误、D 正确.2.y =-1x 在点⎝ ⎛⎭⎪⎫12,-2处的切线方程是( ) A .y =x -2 B .y =x -12C .y =4x -4D .y =4x -2 解析:选C 先求y =-1x的导数:Δy =-1x +Δx +1x =Δxx x +Δx,Δy Δx =1x x +Δx , lim Δx →0 Δy Δx =lim Δx →0 1xx +Δx =1x 2,即y ′=1x2,所以y =-1x 在点⎝ ⎛⎭⎪⎫12,-2处的切线斜率为k =y ′|x =12=4.所以切线方程是y +2=4⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12, 即y =4x -4.3.若曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线方程为3x +y +5=0,则( ) A .f ′(x 0)>0 B .f ′(x 0)<0 C .f ′(x )=0 D .f ′(x 0)不存在解析:选B 由y =-3x -5,知f ′(x 0)=-3<0.4.设曲线y =ax 2在点(1,a )处的切线与直线2x -y -6=0平行,则a 的值为( ) A .1 B.12C .-12D .-1选A ∵y ′=li m Δx →0a +Δx 2-a ×12Δx=li m Δx →0 (2a +a Δx )=2a . ∴2a =2,a =1.5.曲线y =f (x )=x 3在点P 处切线的斜率为k ,当k =3时点P 的坐标为( ) A .(-2,-8) B .(-1,-1)或(1,1)C .(2,8) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,-18解析:选B 设点P 的坐标为(x 0,y 0),则k =f ′(x 0)=li m Δx →0f x 0+Δx -f x 0Δx=li m Δx →0 x 0+Δx3-x 3Δx=li m Δx →0[(Δx )2+3x 20+3x 0·Δx ] =3x 20.∵k =3,∴3x 20=3, ∴x 0=1或x 0=-1, ∴y 0=1或y 0=-1.∴点P 的坐标为(-1,-1)或(1,1). 二、填空题6.曲线y =1x -1在点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-12处的切线的斜率为________.解析:Δy =⎝ ⎛⎭⎪⎫12+Δx -1-⎝ ⎛⎭⎪⎫12-1 =2-+Δx+Δx=-Δx+Δx,∴Δy Δx =-1+Δx,即k =lim Δx →0 ΔyΔx =lim Δx →0[-1+Δx ]=-14.答案:-147.已知函数y =f (x )在点(2,1)处的切线与直线3x -y -2=0平行,则y ′|x =2=________.解析:因为直线3x -y -2=0的斜率为3,所以由导数的几何意义可知y ′|x =2=3. 答案:38.如图是函数f (x )及f (x )在点P (2,f (2))处切线的图象,则f (2)+f ′(2)=________.解析:由题图可知切线方程为y =-98x +92,所以f (2)=94,f ′(2)=-98, 所以f (2)+f ′(2)=98. 答案:98三、解答题9.已知抛物线y =x 2+4与直线y =x +10.求:(1)它们的交点坐标;(2)抛物线在交点处的切线方程.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧ y =x 2+4,y =x +10,得⎩⎪⎨⎪⎧ x =-2,y =8或⎩⎪⎨⎪⎧ x =3,y =13,∴抛物线与直线的交点坐标为(-2,8)或(3,13).(2)∵y =x 2+4, ∴y ′=li m Δx →0 x +Δx 2+4-x 2+Δx =li m Δx →0 Δx 2+2x ·Δx Δx=li m 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=0.10.已知曲线y =1t -x 上两点P (2,-1),Q ⎝⎛⎭⎪⎫-1,12. 求:(1)曲线在点P 处、点Q 处的切线的斜率;(2)曲线在点P ,Q 处的切线方程.解:将P (2,-1)代入y =1t -x ,得t =1.∴y =11-x. ∴Δy Δx =f x +Δx -f x Δx=11-x +Δx -11-x Δx=Δx [1-x +Δx -x Δx =1-x -Δx -x .当Δx 趋近于0时,Δy Δx 趋近于1-x 2. (1)曲线在点P 处的切线斜率为1-2=1; 曲线在点Q 处的切线斜率为1[1--2=14. (2)曲线在点P 处的切线方程为y -(-1)=x -2,即x -y -3=0;曲线在点Q 处的切线方程为y -12=14[x -(-1)],即x -4y +3=0.。
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《导数的几何意义》课例分析【教学廿标】知识与技能廿标:(1) 使学生掌握函数/(兀)在兀=兀0处的导数广(兀)的几何意义就是函数 /(尢)的图像在兀=竝处的切线的斜率。
(数形结合),Bp :厂g ) = lim •/曲=切线的斜率V XT O V X(2) 会利用导数的儿何意义解释实际生活问题,体会“以直代曲”的数学 思想方法。
过程与方法目标:通过让学生在动手实践中探索、观察、反思、总结,发现 问题,解决问题,从而达到培养学生的学习能力,思维能力,应用能力和创新能 力的目的。
【教学手段】采用计算机(Flash,Powerpoint ),实物投影等多媒体手段,增 大教学容量与直观性,有效提高教学效率和教学质量。
【教学过程重点与难点】重点:导数的几何意义及“数形结合,以直代曲”的思想方法。
难点:发现、理解及应用导数的儿何意义【教学过程】(一)作业点评,承上启下:问题:在高台跳水运动中,t 秒(s )时运动员相对于水面的高度是 如)=*.9尸+6・5『+10 (单位:m ),求运动员在t=ls 时的瞬时速度,并解释此时 的运动状态:在匸0.5s 时呢?教师点评作业的优点及不足;由学生甲解释匸Is,匸0.5s 时运动员的运动状 态。
(说明:实例引入,承上启下,有效铺垫,直接过渡)(二)课题引入,类比探讨:由导数的物理意义是瞬时速度,我们知道了导数的本质。
•问(一):导数的本质是什么?写出它的表达式。
学生运动。
导数广(勺)的本质是函数/(x )在* X 。
处的瞬时变化率,即:(说明:教师不能代替学生的思维活动,学生将大脑中已民用工业的经验、r (x 0)= limV A ->0 /(Xo+VQ-/(Xo ) Vx认识转换成数学符号,有利于学生思维能力的有效提高,为学生“发现”,感知导数的几何意义奠定基础)•问(二):导数的本质仅是从代数(数)的角度来诠释导数,若从图形(形)的角度来探究导数的几何意义,应从哪儿入手呢?教师引导学生:数形结合是重要的思想方法。
要研究“形”,自然要结合“数”: 即:导数的代数表达式,并回忆求导数.厂(勺)的步骤。
•问(三):求导数广(兀。
)的步骤有哪几步?教师引导学生回答:第一步:求平均变化率/(乞+VQ-/(込);Vx第二步:当Vx趋近于0时,平均变化率/(巴+VQ一/(勺)无限趋近于的常Vx数就是广(勺)。
(回归本质,数形结合)教师进一步引导学生:这是从“数”的角度来求导数,若从“形”的角度探索导数的几何意义,类比地,也可以分两个步骤:•问(四):第一步:平均变化率/(勺+丫:)7(勺)的儿何意义是什么? VX请在函数图像中画出来;学生动手活动。
由学生乙回答:平均变化率仝空上血的几何意义是割线AB的斜率。
VxA(x0,/(.r0)),B(x0 +Vx,/(x0 +Vx))。
教师提醒学生A、B两点的坐标必须写清楚。
•问(五):第二步:V XT O时,割线AB有什么变化?请画出来。
学生动手活动。
教师展示学生作品,引导学生观察:类比数的变化;Vx T (), 3(珀)+Vx, /O()+Vx)) T A(x(} ,/(x0)),当Vx->0,割线AB有一个无限趋近的确定位置,这个确定位置上的肓线叫做曲线在兀=心处的切线,请把它画出來。
学生动手活动。
教师展示学生作品,引导学生发现,并说出:(形)V XT O,割线AB-切线AD,则割线AB的斜率一切线AD的斜率由数形结合,得.广(勺)=1曲/(£+丫)7阪)=切线AD的斜率所以,函数/(兀)在处的导数广(X。
)的儿何意义就是函数/(兀)的图像在兀=竝处的切线的斜率。
(数形结合)(说明:动手实践,探索发现。
使学生经历探究“导数的几何意义”的过程以获得理智和情感体验,建构“导数及其几何意义”的知识结构,准确理解“导数的几何意义”,掌握“数形结合,类比探讨”的数学思想方法。
)(三)动画演示,总结归纳1、演示Flash动画,将同学们画图、思考、数形结合的过程展示出來。
2、教师提问:此处切线定义与以前学过的切线定义有什么不同?展示Powerpoint 动画。
初中平面几何中,圆的切线的定义:直线和圆有惟一公共点时,叫做直线和圆相切。
这时,直线叫做圆的切线,惟一的公共点叫做切点。
圆是一种特殊的曲线。
这种定义并不适用于一般曲线的切线。
例如上图中,直线厶虽然与曲线有惟一的公共点,但我们不能认为它与曲线相切;而另一条直线厶虽然与曲线有不只一个公共点,我们还是认为它是曲线的切线。
因此,以上圆的切线定义并不适用于一般的曲线。
通过逼近的方法,将割线趋于的确定位置的直线定义为切线(交点可能不惟一),适用于各种曲线。
所以,这种定义才真正反映了切线的直观本质。
3、根据导数的几何意义,在点P附近,曲线/(兀)可以用在点P处的切线近似代替,这是微积分中重要的思想方法一一以直代曲(以简单的对象刻画复朵的对象)。
(动画演示:通过信息技术将函数曲线某一点附近的图象放大得到一个近景图,图象放得越大,这一小段曲线看起來就越象直线;大多数函数曲线就一小范围来看,大致可看作直线,所以,某点附近的曲线可以用过此点的切线近似代替,即“以直代曲”)教师引导学生看书,理解,在课堂教学中紧密结合教材。
(说明:适时、有效地采用计算机等多媒体辅助教学,可以不仅加強学生对“导数的几何意义”形象、直观地理解,还能将学生的动手实践(感知体验)与抽象思维(深层内化)有效结合,增强学生的思维能力训练,提高教学效率和教学质量。
)(四)训练巩固、加强理解:1、在函数/?(/)=-4 J + 6.侨的图像上,(1 )用图形来体现导数/2Z(1>- 3., /r(0.5) = 1.6的几何意义,并用数学语言表述出来。
(2)请描述、比较曲线/?(/)在山、人、£附近增(减)以及增(减)快慢的情况。
在厶,心附近呢?(说明:要求学生动脑(审题)、动手(画切线),动口(讨论、描述运动员的运动状态),体会利用导数的几何意义解释实际问题,渗透“数形结合”、“以直代曲”的思想方法。
)2、如图表示人体血管中的药物浓度c=y⑴(单位:mg/mL)随时间f (单位: min)变化的函数,根据图像,估计uO.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)c(mg/ml)(说明:要求学生动脑(审题)、动手(画切线),动口(讨论、描述运动员的运动状态),进一步体会利用导数的几何意义解释实际问题,渗透“数形结合”、 “以直代曲”的思想方法。
)(五)抽彖概括,归纳小结:I 、抽象概括:由练习2抽象概括出导函数(简称导数)的概念:.广(勺)是确定的数(静态),广(兀)是兀的函数(动态) 由 /©())= lim /g+Vx ):/缸 (特殊——一般) 2、归纳小结:由学生进行开放式小结: (1) 函数/(兀)在2如处的导数广(兀)的几何意义就是函数/⑴的图像在 兀=如的切线AD 的斜率。
(数形结合),即:/Vo ) = lim /(兀+°)-/(丸2 =切线人。
的斜率V A ->0 V X(2) 利用导数的儿何意义解释实际生活问题,体会“数形结合”、“以直代(六)作业布置,分层要求:1、 习题 P1OA5, 6.B2, 3.2、 如图(函数图像参见“学生动手实践”,此略)是利用信息技术画出的函(0<V<5)的图像,请根据图像,估计V = 0.6,1.2时,气球的瞬时 3、请给出求函数y = /(x )在兀=如处的切线方程的一个算法,并小组自编四 个求切线的题冃。
(探索:若把3.“在点(兀0,/(尢0))处”改为“过点(兀0,/(勺))”,f(x+Vx) -/(x)Vx(静态 动态)曲”的思想方法。
(3)导函数(简称“导数”)的概念。
=lim V XT O /(x+Vx) -/(x) Vx1.5 数 r(V)= r(n =膨胀率。
有什么发现?5算法有何不同?并小组自编四个求切线的题冃。
)(七)教学反思本节内容是在学习了“变化率问题、导数的概念”等知识的基础上,研究导数的几何意义。
它能过直观具体的形象帮助学生消除对极限的神秘感,深刻理解导数的内涵和意义,形成对于变量与常量之间相互联系与转化的认识,感受和体验辩证思维活动的过程,它对于学生深化数形结合认识,了解辩证思维的方式具有十分典型和重要的功能。
本课的设计和教学较好地反映了以上意图,较好地体现高中数学课程标准所倡财的教学理念,主要特色如下:1.教学思路清晰,学习重点突出本节课围绕着“利用函数图象直观理解导数的几何意义”和“利用导数的几何意义解释实际问题”两个教学重心展开。
首先,教师从点评简单的作业“求高台跳水运动中某时刻的瞬间速度并描述该时刻的运动状态”入手,复习导数的实际意义、数值意义,由数到形,自然引出从图形的角度研究导数的几何意义;然后,类比“平均变化率一一瞬时变化率” 的研究思路,运用逼近的思想定义了曲线上某点的切线,再引导学生从数形结合的角度思考,获得导数的几何意义一一“导数是曲线上某点处切线的斜率”。
完成本节课第一阶段的内容学习后,教师点明,利用导数的几何意义,在研究实际问题时,某点附近的曲线可以用过此点的切线近似代替,即“以直代曲”, 从而达到“以简单的对彖刻画复杂对象”的冃的,并通过两个例题的研究,让学生从不同的角度完整地体验导数与切线斜率的关系,并感受导数应用的广泛性。
整节课的教学思路清晰,突出了对主干知识的深入研讨。
虽然活动的每一个环节和片断基本上以教材内容为主线展开,但每一个知识、每一个发现,教师总是设法由学生自己得出,教师只是在关键处加以引导,尤其是,课堂上给予学生充足的思考时间和空间,让学生在动手操作、动笔演算等活动后,再组织讨论,充分体现出学生才是学习的主角这一新课程理念。
2.设问合乎情理,探究活动自然著名哲学家波普尔说“问题构成了一切科学探索活动(包括数学活动)的实际出发点”。
在课堂上,只有通过适当的设问,才能在教学中真正实现“人人开动脑筋,积极思考”。
本节课,教师十分注意提问的艺术,设计的问题围绕“怎样想到导数的几何意义就是切线的斜率”而进行,引导学生充分经历“提出问题(从数的角度研究了导数后,从形的角度如何研究导数?)一一寻求想法一—实施想法一一发现规律一一给出定义一一应用定义解释现象(如何估计切线的斜率)”这一完整的探究活动,让学生感受到数学知识的产生是水到渠成的。
3.注重学法引导,揭示研究方法无论是复习导数的实际意义、数值意义,还是研究导数的几何意义及其应用, 教师都很注重对数学思考和解决问题基本方法的教学,教师总是问:“你为什么这样做?”、“你是怎样想的?”、“还可以怎样做?”等问题,问思路、问道理、问方法,及时组织学生交流思维过程,展现问题解决的途径,揭示研究问题的慕本方法,借此引导学生学会必要的思维策略。