人教A版数学必修二第二章第三课时导学案2.1.3-4

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高中数学人教A版选修4-4导学案2.1.1参数方程的概念+2.1.2圆的参数方程

高中数学人教A版选修4-4导学案2.1.1参数方程的概念+2.1.2圆的参数方程

2.1.1 参数方程的概念 2.1.2 圆的参数方程 学习目标:1、了解参数方程的概念,并了解某些参数的几何意义和物理意义。

2、会选择最常见的参数建立简单的参数方程。

3、分析圆的几何性质,选择适当的参数写出它的参数方程。

利用圆的几何性质求最值;4、培养学生探究问题的兴趣,提高数学的应用意识。

重难点:教学重点:能选取适当的参数,求圆的参数方程教学难点:选择圆的参数方程求最值问题.教学方法:启发、诱导发现教学.教学过程:自学探究问题1.一架救援飞机在离灾区地面500米的高空以100s m /的速度水平直线飞行,为使救援物资准确的落在灾区指定的地面位置(不记空气阻力)。

飞行员应如何确定投放时机?(1).由物理知识可知,物资投出机舱后做平抛运动.请写出它在水平方向和竖直方向的位移与时间的函数关系.(以物资抛出机舱的时刻为计时起点)(2). 取重力加速到为9.82s m ,求出物资落地的时间和此时的水平位移并确定物资投放时间. 问题2.参数方程的概念是什么?例1. 已知曲线C 的参数方程为为参数)t t y t x (1232⎩⎨⎧+== (1) 判断点)4,5(,1,021M M )(与曲线C 的位置关系. (2) 点),6(3a M 在曲线C 上求a 的值.反思:如何确定点与曲线的位置关系?例2、关于参数方程与普通方程,下列说法正确的是( )①一般来说,参数方程中参数的变化范围是有限制的;②参数方程和普通方程是同一曲线的两种不同表达形式;③一个曲线的参数方程是唯一的;④在参数方程()()()x f t t y g t =⎧⎨=⎩为参数和普通方程(,)0F x y =中,自由变量都是只有一个。

A 、① ② B 、②C 、②③D 、①②④圆的参数方程探求1、学生阅读课本P32,根据图形求出圆的参数方程,教师准对问题讲评。

)(sin cos 为参数θθθ⎩⎨⎧==r y r x 这就是圆心在原点、半径为r 的圆的参数方程。

人教A版(2019)高中数学必修二 6 4 3余弦定理 第1课时 学案(无答案)

人教A版(2019)高中数学必修二 6 4 3余弦定理 第1课时 学案(无答案)

6.4.3 余弦定理、正弦定理第1课时 余弦定理学习目标 1.掌握余弦定理的两种表示形式及证明方法.2.会运用余弦定理解决两类基本的解三角形问题.情景导入千岛湖位于我国浙江省淳安县境内,因湖内有星罗棋布的一千多个岛屿而得名,现有三个岛屿A ,B ,C ,岛屿A 与B 之间距离因A ,B 之间有另一小岛而无法直接测量,但可测得AC ,BC 的距离分别为6 km 和4 km ,且AC ,BC 的夹角为120°,那么岛屿A ,B 间的距离如何计算呢?一、余弦定理的推导问题1 在△ABC 中,三个角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c ,怎样用a ,b 和C 表示c ?提示 如图,设CB →=a ,CA →=b ,AB →=c ,那么c =a -b ,①阅读教材42页 完成余弦定理的推导问题2 在问题1的探究成果中,若A =90°,公式会变成什么?你认为勾股定理和余弦定理有什么关系?知识梳理1.余弦定理语言叙述:三角形中任何一边的平方,等于其他两边减去这两边与它们夹角的余弦的.2.在△ABC中,角A,B,C的对边分别是a,b,c,则有a2=,b2=,c2=.课堂练习在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且a2=b2-c2+√2a c,则角B的大小是A.45°B.60°C.90°D.135°二、已知两边及一角解三角形例1(教材P43例5改编)(1)在△ABC中,已知b=3,c=23,A=30°,求a的值;(2)在△ABC中,已知b= 5,c=5, cos C=9,求a的值.10反思感悟已知三角形的两边及一角解三角形的方法已知三角形的两边及一角解三角形,必须先判断该角是给出两边中一边的对角,还是给出两边的夹角.若是给出两边的夹角,可以由余弦定理求第三边;若是给出两边中一边的对角,可以利用余弦定理建立一元二次方程,解方程求出第三边,此时需根据题意进行检验,需满足大角对大边,两边之和大于第三边.跟踪训练1已知在△ABC 中,a =1,b =2,cos C =14,则c = .三、已知三边解三角形问题3 余弦定理指出了三角形的三条边与其中的一个角之间的关系.应用余弦定理,我们可以解决已知三角形的三边确定三角形的角的问题,怎么确定呢?提示 将余弦定理的公式进行变形.知识梳理余弦定理的推论:在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别是a ,b ,c , 则cos A = ,cos B = ,cos C = .注意点:余弦定理及推论把用“边角边”和“边边边”判定三角形全等的方法从数量化的角度进行了刻画.例2(1)在△ABC 中,已知a =7,b =3,c =5,求最大角的大小.(2)在△ABC 中,已知a =5,b =7,c =8,则A +C 等于A.90°B.120°C.135°D.150°反思感悟 已知三角形的三边解三角形的方法利用余弦定理求出三个角的余弦值,进而求出三个角.课堂小结1.知识清单:(1)余弦定理.(2)余弦定理解决的两类问题.已知两角及一边解三角形(给出两边及夹角 两边及一边的对角) 已知三边解三角形2.方法归纳:化归转化、数形结合.3.常见误区:易忽略三角形中的隐含条件.随堂检测1.一个三角形的两边长分别为5和3,它们夹角的余弦值是-35,则该三角形的第三条边长为( )A .52B .213C .16D .42.在△ABC 中,a =7,b =43,c =13,则△ABC 的最小角为( ) A.π3 B.π6 C.π4 D.π123.在△ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若a 2-b 2+c 2=3ac ,则角B 为( )A.π6B.π3C.π3或2π3D.π6或5π6。

人教A版数学必修二3.2.1《直线的点斜式方程》导学案

人教A版数学必修二3.2.1《直线的点斜式方程》导学案

3.2.1《直线的点斜式方程》导学案【学习目标】 1、知识与技能:(1)理解直线方程的点斜式、斜截式的形式特点和适用范围;(2)能正确利用直线的点斜式、斜截式公式求直线方程。

(3)体会直线的斜截式方程与一次函数的关系. 2、过程与方法:在已知直角坐标系内确定一条直线的几何要素----直线上的一点和直线的倾斜角的基础上,通过师生探讨,得出直线的点斜式方程;学生通过对比理解“截距”与“距离”的区别。

3、情感态度与价值观:通过让体会直线的斜截式方程与一次函数的关系,进一步培养数形结合的思想,渗透数学中普遍存在相互联系、相互转化等观点,使学生能用联系的观点看问题。

【重点难点】(1)重点:直线的点斜式方程和斜截式方程。

(2)难点:直线的点斜式方程和斜截式方程的应用。

【学法指导】1、先浏览教材,再逐字逐句仔细审题,认真思考、独立规范作答,不会的先绕过,做好记号。

2、牢记直线的点斜式方程形式,注意适用条件。

3、要求小班、重点班学生全部完成,平行班学生完成A 、B 类问题。

【知识链接】1.直线倾斜角的概念 2. 直线的斜率两条直线中有一条直线没有斜率, (1)当另一条直线的斜率也不存在时,两直线的倾斜角都为90°,它们互相平行;(2)当另一条直线的斜率为0时,一条直线的倾斜角为90°,另一条直线的倾斜角为0°,两直线互相垂直. 【学习过程】A 问题1、在直角坐标系内确定一条直线,应知道哪些条件?B 问题2、直线l 经过点),(000y x P ,且斜率为k 。

设点),(y x P 是直线l 上的任意一点,请建立y x ,与00,,y x k 之间的关系。

A 问题3、(1)过点),(000y x P ,斜率是k 的直线l 上的点,其坐标都满足方程(1) (2)坐标满足方程(1)的点都在经过),(000y x P ,斜率为k 的直线l 上吗?B 问题4、直线的点斜式方程能否表示坐标平面上的所有直线呢?B 问题5、(1)x 轴所在直线的方程是什么?y 轴所在直线的方程是什么?(2)经过点),(000y x P 且平行于x 轴(即垂直于y 轴)的直线方程是什么?(3)经过点),(000y x P 且平行于y 轴(即垂直于x 轴)的直线方程是什么?.l l lα︒A 例1直线经过点P(-3,2),且倾斜角为=45,求直线的点斜式方程,并画出直线A 问题7、已知直线l 的斜率为k ,且与y 轴的交点为),0(b ,求直线l 的方程。

人教A版数学必修二第二章第八课时导学案2.2.4

人教A版数学必修二第二章第八课时导学案2.2.4

§2.2.4 平面与平面平行的性质学习目标1. 掌握两个平面平行的性质定理;2. 灵活运用面面平行的判定定理和性质定理,掌握“线线、线面、面面”平行的转化.60~ P 61,找出疑惑之处)复习1:直线与平面平行的性质定理是_____________________________________________.复习2:平面与平面平行的判定定理是_____________________________________________.讨论:如果平面α和平面β平行,那么平面α内的直线与另一个平面内的直线具有什么位置关系?二、新课导学※ 探索新知探究:平面与平面平行的性质定理问题1:如图8-1,平面α和平面β平行,a α⊂.请在图中的平面β内画一条直线b 和a 平行.问题2:在图8-1中,把平行直线,a b 所确定的平面作出来,并且表示为γ.问题3:在你所画的图中,平面γ和平面α、β是相交平面,直线,a b 分别是γ和α、β的交线,并且它们是平行的.根据以上的论述,你能得出什么结论?请把它用符号语言写在下面.问题4:在图8-2中,任意再作一个平面与,αβ都相交,得到的两条交线平行吗?和你上面得出的结论相符吗?你能从理论上证明吗?图8-2新知:两个平面平行的性质定理 如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线平行.反思:定理的实质是什么?※ 典型例题例1 如图8-3,α∥β,AB ∥CD ,且A α∈,C α∈,B β∈,D β∈.求证:AB CD =.图8-3例 2 已知平面α∥平面β,,AB CD 夹在,αβ之间,,A C α∈,,B D β∈,,E F 分别为,AB CD 的中点,求证:EF ∥α,EF ∥β.(提示:注意,AB CD 的关系)小结:应用两个平面平行的性质定理关键要找到和这两个面相交的平面.※ 动手试试练. 已知平面α∥平面β,,A C α∈,,B D β∈,直线AB 与CD 交于点S ,且8AS =,9BS =,34CD =,⑴当S 在,αβ之间时,CS 长多少?⑵当S 不在,αβ之间时,CS 长又是多少?三、总结提升※ 学习小结1. 平面与平面平行的性质定理及应用;2. 直线与直线、直线与平面、平面与平面平行的相互转换.※ 知识拓展两个平面平行,还有如下结论:⑴如果两个平面平行,则一个平面内的任何直线都平行于另外一个平面;⑵夹在两个平行平面内的所有平行线段的长度都相等;⑶如果一条直线垂直于两个平行平面中的一个,那么这条直线也垂直于另一个平面. ⑷如果一条直线和两个平行平面中的一个相交,那么它和另一个也相交. 学习评价※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为( ).A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※ 当堂检测(时量:5分钟 满分:10分)计分:1. 下列命题错误的是( ).A.平行于同一条直线的两个平面平行或相交B.平行于同一个平面的两个平面平行C.平行于同一条直线的两条直线平行D.平行于同一个平面的两条直线平行或相交2. ,m n 是不重合的直线,,αβ是不重合的平面:①m α⊂,n ∥α,则m ∥n②m α⊂,m ∥β,则α∥β③n αβ=,m ∥n ,则m ∥α且m ∥β上面结论正确的有( ).A.0个B.1个C.2个D.3个3. 3个平面把空间分成6个部分,则( ).A.三平面共线B.三平面两两相交C.有两平面平行且都与第三平面相交D.三平面共线或者有两平面平行且都与第三平面相交4. 直线与两个平行平面中的一个平行,则它与另一平面_______________.5. 一个平面上有两点到另一个平面的距离相等,则这两个平面________________. 课后作业1. 如图8-4:S 是平行四边形ABCD 平面外一点,,M N 分别是,SA BD 上的点,且SM AM =NDBN , 求证://MN 平面SDC图8-42. 设,P Q 是单位正方体1AC 的面11AA D D 、面1111A B C D 的中心,如图8-5证明:⑴PQ ∥平面11AA B B ;⑵面1D PQ ∥面1C DB .图8-5C。

人教A版高中数学必修二:2.3.3-2.3.4配套课件

人教A版高中数学必修二:2.3.3-2.3.4配套课件


用符号表示为:α⊥β,α∩β=l,a⊂α,a⊥l⇒ a⊥β .
填一填·知识要点、记下疑难点
2.3.3-2.3.4
3.两个重要结论:

(1)如果两个平面互相垂直,那么经过第一个平面内的一点

垂直于第二个平面的直线在第一个平面内 .
时 栏
(2)已知平面 α⊥平面 β,a⊄α,a⊥β,那么 a∥α (a 与 α
课 时
要在黑板上画出一条与这条交线平行的直线,则所画直线必与

地面垂直.



研一研·问题探究、课堂更高效
2.3.3-2.3.4
例 2 设 α⊥β,α∩β=CD,AB⊂α,AB⊥CD,
AB∩CD=B,求证:AB⊥β.
证明 在 β 内引直线 BE⊥CD,垂足为 B,则∠ABE 是二面角
本 课
α—CD—β 的平面角.由 α⊥β 知,AB⊥BE,又 AB⊥CD,BE
本 点.求证:
课 时
(1)BG⊥平面 PAD;
栏 目 开
(2)AD⊥PB. 证明 (1)由题意知△PAD 为正三角形,G 是 AD 的中点,

∴PG⊥AD.
又平面 PAD⊥平面 ABCD,
∴PG⊥平面 ABCD,∴PG⊥BG.
又∵四边形 ABCD 是菱形且∠DAB=60°,
∴△ABD 是正三角形,∴BG⊥AD.


的位置关系).

研一研·问题探究、课堂更高效
2.3.3-2.3.4
本 [问题情境]
课 时
直线与平面垂直及平面与平面垂直的判定定理,解决了直
栏 目
线与平面垂直及平面与平面垂直的条件问题;反之,在直
开 关

人教A版数学必修二第二章第十四课时导学案2.3(习题课)

人教A版数学必修二第二章第十四课时导学案2.3(习题课)

§2.3 直线、平面垂直的判定及其性质(习题课)学习目标1. 熟练掌握直线与平面、平面与平面垂直的判定和性质定理,能够灵活运用;2. 掌握垂直关系中线线垂直、线面垂直、面面垂直的互化,掌握“平行”与“垂直”关系的相互转换;3. 能求直线与平面所成的角及简单的二面角的平面角大小.64~ P 72,找出疑惑之处) 复习1:直线与平面垂直的有关结论⑴如果一条直线_____________________________________,则这条直线和这个平面垂直;⑵线面垂直的判定定理是______________________________________________________;⑶两条平行线中的一条垂直于一个平面,则____________________________________;⑷一条直线垂直于两个平行平面中的一个,则_____________________________________;⑸面面垂直的性质定理是______________________________________________________.复习2:平面与平面垂直的有关结论⑴两个平面垂直的定义是______________________________________________________;⑵两个面垂直的判定定理是____________________________________________________.复习3:⑴斜线和平面所成的角怎么作?直线和平面所成的角的范围是_____________;⑵二面角的定义是怎样的?它的平面角又是怎么作的?二、新课导学※ 典型例题例1 如图14-1所示,在正方体中,P 、Q 、R 、S 分别为棱A D ''、A B ''、AB 、BB '的中点. 求证:平面PQS B RC '⊥图14-1小结:面面垂直通常转化为线面垂直(关键找到一个面内垂直于另一个面的线),线面垂直又转化为线线垂直,线线垂直往往又用到线面垂直的定义.例2 如图14-2所示,设a 、b 为异面直线,AB 垂直于a 、b ,且与a 、b 分别交于A 、B 两点.⑴α为平面,若a ∥α,b ∥α,求证:AB α⊥; ⑵若a α⊥,b β⊥,c αβ=,求证:图14-(1) 图14-2(2)小结:“平行”与“垂直”的转化;线面垂直的判定和性质定理的灵活运用.例3 如图14-3,二面角l αβ--的平面角是个锐角,点P 到α、β和棱l 的距离PA 、PB 、PC 分别为4、⑴分别求直线PC 与面α和面β所成的角; ⑵求二面角l αβ--的大小. 图14-3※ 动手试试练1. 如图14-4, 在正方体ABCD A B C D ''''-中,求证:平面ACC A ''⊥平面A BD '.图14-4练2. 如图14-5,VO ABC ⊥,O CD ∈,VA VB =,AD BD =,求证:CD AB ⊥,AC BC =.图14-5三、总结提升※ 学习小结1. 垂直关系的证明:根据题设条件,合理、灵活的运用各种判定和性质定理,注意条件的转化;2. 求线面角和二面角的关键是利用垂直关系,作出角,然后利用三角形的知识加以解决.※ 知识拓展论证垂直问题要注意垂直关系的转化,每一种垂直的判定就是从某一垂直开始转向另一垂直,最终达到目的,其转化关系为:线线垂直面面垂直学习评价※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为( ).A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※ 当堂检测(时量:5分钟 满分:10分)计分: 1. a b ⊥,且a ∥α,则直线b 和面α是( ).A.b α⊂B.b 与α相交或b ∥α或b α⊂C.b α⊄D.b ∥α或b α⊂2. 过平面外一点P :①存在无数条直线与平面α平行②存在无数条直线与平面α垂直③仅有一条直线与平面α平行④仅有一条直线与平面α垂直;其中正确结论的个数是( ). A.1个 B.2个 C.3个 D.4个3. 下列说法错误的是( ).A.过一点和一个平面垂直的平面有无数个B.过一个平面的一条垂线的所有平面都与此平面垂直C.过一个平面的一条斜线的平面与此平面不垂直D.二面角的任意一个平面角所在平面垂直于此二面角的两个面 4. 两个长方形所在平面互相垂直,长宽如图所示,则cos α与cos β的比值为________.5. 正方体ABCD A B C D ''''-的棱长为1,P 是AD 的中点,则二面角A BD P '--的大小为________.课后作业1. 如图14-6,2VA VB AC BC ====,AB = 1VC =,求二面角V AB C --大小.图14-62. S 为ABC ∆所在平面外一点,SA ⊥平面ABC ,平面SAB ⊥平面SBC .求证:AB BC ⊥.。

(完整版)高中数学选修2-3导学案,正规模版2.1

是不是把钱分成7份,赢了4局的就拿4份,赢了3局的就拿3份呢?或者,因为最早说的是满5局,而谁也没达到,所以就一人分一半呢?
这两种分法都不对。正确的答案是:赢了4局的拿这个钱的3/4,赢了3局的拿这个钱的1/4.
《离散型随机变量的分布列》导学案
【学习目标】
1.理解离散型随机变量的分布列的两种形式;
2.理解并运用两点分布和超几何分布.
新知3:两点分布列:
0
1
称 服从;
称 为
例2在含有5件次品的100件产品中,任取3件,试求:
(1)取到的次品数 的分布列;
(2)至少取到1件次品的概率.
变式:抛掷一枚质地均匀的硬币2次,写出正面向上次数 的分布列?
新知4:超几何分布列:
0
1


※动手试试
练1.在某年级的联欢会上设计了一个摸奖游戏,在一个口袋中装有10个红球和20个白球,这些球除颜色外完全相同.一次从中摸出5个球,至少摸到3个红球就中奖.求中奖的概率.
1在某项体能测试中,跑1km成绩在4min之内为优秀,某同学跑1km所花费的时间 是离散型随机变量吗?如果我们只关心该同学是否能够取得优秀成绩,应该如何定义随机变量?
2下列随机试验的结果能否用离散型随机变量表示:若能,请写出各随机变量可能的取值并说明这些值所表示的随机试验的结果.
(1)从学校回家要经过5个红绿灯口,可能遇到红灯的次数;
练2.盒中9个正品和3个次品零件,每次取一个零件,如果取出的次品不再放回,且取得正品前已取出的次品数为 .
(1)写出 可能取的值;
(2)写出 所表示的事件
【当堂检测】
1.下列先项中不能作为随机变量的是().
A.投掷一枚硬币 次,正面向上的次数B.某家庭每月的电话费

最新人教A版选修2-2高中数学导学案全册课堂导学全文和答案

1.1 变化率与导数1.1.1 变化率问题1.1.2 导数的概念[学习目标]1.了解导数概念的实际背景.2.会求函数在某一点附近的平均变化率.3.会利用导数的定义求函数在某点处的导数.[知识链接]很多人都吹过气球,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.从数学的角度,如何描述这种现象呢?答气球的半径r(单位:dm)与体积V(单位:L)之间的函数关系是r(V)=33V4π,(1)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r1-r01-0≈0.62(dm/L).(2)当V从1 L增加到2 L时,气球半径增加了r(2)-r(1)≈0.16 (dm),气球的平均膨胀率为r2-r12-1≈0.16(dm/L).可以看出,随着气球体积逐渐变大,它的平均膨胀率逐渐变小了.[预习导引]1.函数的变化率定义实例平均变化率函数y=f(x)从x1到x2的平均变化率为f x2-f x1x2-x1,简记作:ΔyΔx①平均速度;②曲线割线的斜率瞬时变化率函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率是函数f(x)从x0到x+Δx的平均变化率在Δx→0时的极限,即limΔx→0f x+Δx-f x0Δx=limΔx→0ΔyΔx.①瞬时速度:物体在某一时刻的速度;②切线斜率2.函数f(x)在x=x0处的导数函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率limΔx→0ΔyΔx=limΔx→0f x+Δx-f x0Δx称为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f′(x0)或y′|x=x0,即f′(x0)=limΔx→0ΔyΔx=limΔx→0f x+Δx-f x0Δx.要点一求平均变化率例1 已知函数h(x)=-4.9x2+6.5x+10.(1)计算从x=1到x=1+Δx的平均变化率,其中Δx的值为①2;②1;③0.1;④0.01.(2)根据(1)中的计算,当|Δx|越来越小时,函数h(x)在区间[1,1+Δx]上的平均变化率有怎样的变化趋势?解(1)∵Δy=h(1+Δx)-h (1)=-4.9 (Δx)2-3.3Δx,∴ΔyΔx=-4.9Δx-3.3.①当Δx =2时,ΔyΔx =-4.9Δx -3.3=-13.1;②当Δx =1时,ΔyΔx =-4.9Δx -3.3=-8.2;③当Δx =0.1时,ΔyΔx=-4.9Δx -3.3=-3.79; ④当Δx =0.01时,ΔyΔx=-4.9Δx -3.3=-3.349. (2)当|Δx |越来越小时,函数f (x )在区间[1,1+Δx ]上的平均变化率逐渐变大,并接近于-3.3. 规律方法 求平均变化率的主要步骤: (1)先计算函数值的改变量Δy =f (x 2)-f (x 1). (2)再计算自变量的改变量Δx =x 2-x 1. (3)得平均变化率Δy Δx=f x 2-f x 1x 2-x 1.跟踪演练1 求函数y =f (x )=3x 2+2在区间[x 0,x 0+Δx ]上的平均变化率,并求当x 0=2,Δx =0.1时平均变化率的值. 解 函数y =f (x )=3x 2+2在区间[x 0,x 0+Δx ]上的平均变化率为f x 0+Δx -f x 0x 0+Δx -x 0=[3x 0+Δx2+2]-3x 20+2Δx=6x 0·Δx +3Δx 2Δx=6x 0+3Δx .当x 0=2,Δx =0.1时,函数y =3x 2+2在区间[2,2.1]上的平均变化率为6×2+3×0.1=12.3. 要点二 物体运动的瞬时速度例2 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)之间的关系式为h (t )=-4.9t 2+6.5t +10,求运动员在t =6598s 时的瞬时速度,并解释此时的运动状况. 解 令t 0=6598,Δt 为增量.则ht 0+Δt -h t 0Δt=-4.9×⎝ ⎛⎭⎪⎫6598+Δt 2+6.5×⎝ ⎛⎭⎪⎫6598+Δt +10Δt+4.9×⎝ ⎛⎭⎪⎫65982-6.5×6598-10Δt=-4.9Δt ⎝ ⎛⎭⎪⎫6549+Δt +6.5ΔtΔt =-4.9⎝ ⎛⎭⎪⎫6549+Δt +6.5,∴lim Δt →0h t 0+Δt -h t 0Δt =lim Δt →0 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤-4.9⎝ ⎛⎭⎪⎫6549+Δt +6.5=0, 即运动员在t 0=6598 s 时的瞬时速度为0 m/s.说明此时运动员处于跳水运动中离水面最高的点处.规律方法 求瞬时速度是利用平均速度“逐渐逼近”的方法得到的,其求解步骤如下: (1)由物体运动的位移s 与时间t 的函数关系式求出位移增量Δs =s (t 0+Δt )-s (t 0); (2)求时间t 0到t 0+Δt 之间的平均速度v =Δs Δt; (3)求lim Δt →0 ΔsΔt的值,即得t =t 0时的瞬时速度. 跟踪演练2 一质点按规律s (t )=at 2+1作直线运动(位移单位:m ,时间单位:s),若该质点在t =2 s 时的瞬时速度为8 m/s ,求常数a 的值.解 ∵Δs =s (2+Δt )-s (2) =a (2+Δt )2+1-a ·22-1 =4a Δt +a (Δt )2, ∴ΔsΔt=4a +a Δt . 在t =2 s 时,瞬时速度为lim Δx →0 ΔsΔt=4a ,即4a =8,∴a =2. 要点三 函数在某点处的导数例3 求函数f (x )=3x 2-2x 在x =1处的导数.解 Δy =3(1+Δx )2-2(1+Δx )-(3×12-2×1)=3(Δx )2+4Δx , ∵Δy Δx =3Δx 2+4Δx Δx =3Δx +4, ∴y ′|x =1=lim Δx →0 Δy Δx =lim Δx →0(3Δx +4)=4.规律方法求一个函数y=f(x)在x=x0处的导数的步骤如下:(1)求函数值的变化量Δy=f(x0+Δx)-f(x0);(2)求平均变化率ΔyΔx=f x+Δx-f xΔx;(3)取极限,得导数f′(x0)=limΔx→0ΔyΔx.跟踪演练3 利用导数的定义求函数f(x)=-x2+3x在x=2处的导数.解由导数的定义知,函数在x=2处的导数f′(2)=limΔx→0f2+Δx-f2Δx,而f(2+Δx)-f(2)=-(2+Δx)2+3(2+Δx)-(-22+3×2)=-(Δx)2-Δx,于是f′(2)=limΔx→0-Δx2-ΔxΔx=limΔx→0(-Δx-1)=-1.1.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.4.1C.0.41 D.3答案 B解析v=3+2.12-3+220.1=4.1.2.函数f(x)在x0处可导,则limΔx→0f x+h-f x0h( )A.与x0、h都有关B.仅与x0有关,而与h无关C.仅与h有关,而与x0无关D.与x0、h均无关答案 B3.已知函数f(x)=2x2-1的图象上一点(1,1)及邻近一点(1+Δx,1+Δy),则ΔyΔx等于( ) A.4 B.4xC.4+2Δx D.4+2(Δx)2答案 C解析Δy=f(1+Δx)-f(1)=2(1+Δx)2-1-1=2(Δx)2+4Δx,∴ΔyΔx=2Δx+4.4.已知函数f(x)=1x,则f′(1)=________.答案-12解析f′(1)=limΔx→0f1+Δx-f1Δx=limΔx→011+Δx-1Δx=limΔx→0-11+Δx1+1+Δx=-12.利用导数定义求导数三步曲:(1)作差求函数的增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0);(2)作比求平均变化率ΔyΔx=f x+Δx-f x0Δx;(3)取极限得导数f′(x0)=limΔx→0ΔyΔx,简记为一差,二比,三极限.一、基础达标1.函数y=f(x)在x0到x0+Δx之间的平均变化率f x+Δx-f x0Δx中,Δx不可能是( ) A.大于0 B.小于0C .等于0D .大于0或小于0答案 C 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答案 B解析 Δy Δx =f 3-f13-1=1-32=-1.3.如果某物体的运动方程为s =2(1-t 2) (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/s答案 A解析 物体运动在1.2 s 末的瞬时速度即为s 在1.2处的导数,利用导数的定义即可求得. 4.设函数f (x )可导,则lim Δx →0 f 1+3Δx -f 13Δx等于( )A .f ′(1)B .3f ′(1)C .13f ′(1) D .f ′(3)答案 A解析 lim Δx →0 f 1+3Δx -f 13Δx=f ′(1). 5.已知函数y =2x+3,当x 由2变到1.5时,函数的增量Δy =________.答案13解析 Δy =f (1.5)-f (2)=⎝⎛⎭⎪⎫21.5+3-⎝ ⎛⎭⎪⎫22+3=43-1=13. 6.一做直线运动的物体,其位移s 与时间t 的关系是s =3t -t 2,则物体的初速度是________. 答案 3解析 v 初=s ′|t =0=lim Δx →0s 0+Δt -s 0Δt=lim Δx →0 (3-Δt )=3. 7.利用定义求函数y =-2x 2+5在x =2处的瞬时变化率.解 因为在x =2附近,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Δy Δx =-8Δx -2Δx2Δx =-8-2Δx .故函数y =-2x 2+5在x =2处的瞬时变化率为lim Δx →0(-8-2Δx )=-8. 二、能力提升 8.甲、乙两厂污水的排放量W 与时间t 的关系如图所示,治污效果较好的是( ) A .甲 B .乙 C .相同 D .不确定答案 B解析 在t 0处,虽然W 1(t 0)=W 2(t 0),但是,在t 0-Δt 处,W 1(t 0-Δt )<W 2(t 0-Δt ), 即⎪⎪⎪⎪⎪⎪W 1t 0-W 1t 0-Δt Δt <⎪⎪⎪⎪⎪⎪W 2t 0-W 2t 0-Δt Δt ,所以,在相同时间Δt 内,甲厂比乙厂的平均治污率小.所以乙厂治污效果较好.9.过曲线y =f (x )=x 2+1上两点P (1,2)和Q (1+Δx,2+Δy )作曲线的割线,当Δx =0.1时,割线的斜率k =________,当Δx =0.001时,割线的斜率k =________. 答案 2.1 2.001解析 ∵Δy =(1+Δx )2+1-(12+1)=2Δx +(Δx )2,∴ΔyΔx=2+Δx ,∴割线斜率为2+Δx , 当Δx =0.1时,割线PQ 的斜率k =2+0.1=2.1. 当Δx =0.001时,割线PQ 的斜率k =2+0.001=2.001.10.已知二次函数f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0)的导数为f ′(x ),f ′(0)>0,对于任意实数x ,有f (x )≥0,则f 1f ′0的最小值为________. 答案 2解析 由导数的定义, 得f ′(0)=lim Δx →0 f Δx -f 0Δx=lim Δx →0a Δx2+b Δx +c -cΔx=lim Δx →0 [a ·(Δx )+b ]=b >0. 又⎩⎨⎧Δ=b 2-4ac ≤0a >0,∴ac ≥b 24,∴c >0.∴f 1f ′0=a +b +c b ≥b +2ac b ≥2bb=2. 11.求函数y =f (x )=2x 2+4x 在x =3处的导数. 解 Δy =2(3+Δx )2+4(3+Δx )-(2×32+4×3) =12Δx +2(Δx )2+4Δx =2(Δx )2+16Δx , ∴Δy Δx =2Δx 2+16ΔxΔx =2Δx +16. ∴y ′|x =3=lim Δx →0ΔyΔx =lim Δx →0(2Δx +16)=16. 12.若函数f (x )=ax 2+c ,且f ′(1)=2,求a 的值. 解 ∵f (1+Δx )-f (1)=a (1+Δx )2+c -a -c =a (Δx )2+2a Δx .∴f ′(1)=lim Δx →0 f 1+Δx -f 1Δx =lim Δx →0 a Δx 2+2a ΔxΔx =lim Δx →0 (a Δx +2a )=2a ,即2a =2,∴a =1. 三、探究与创新13.已知f (x )=x 2,g (x )=x 3,求满足f ′(x )+2=g ′(x )的x 的值. 解 由导数的定义知,f ′(x )=lim Δx →0 x +Δx 2-x 2Δx =2x ,g ′(x )=lim Δx →0 x +Δx 3-x 3Δx =3x 2. ∵f ′(x )+2=g ′(x ),∴2x +2=3x 2. 即3x 2-2x -2=0,解得x =1-73或x =1+73. 1.1.3 导数的几何意义[学习目标]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. [知识链接]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查函数在某点处的导数,它具有怎样的几何意义呢? 答设函数y =f (x )的图象如图所示,AB 是过点A (x 0,f (x 0))与点B (x 0+Δx ,f (x 0+Δx ))的一条割线,此割线的斜率是ΔyΔx=f x 0+Δx -f x 0Δx.当点B 沿曲线趋近于点A 时,割线AB 绕点A 转动,它的极限位置为直线AD ,这条直线AD 叫做此曲线在点A 处的切线.于是,当Δx →0时,割线AB 的斜率无限趋近于过点A 的切线AD 的斜率k ,即k =f ′(x 0)=lim Δx →0 f x 0+Δx -f x 0Δx . [预习导引] 1.导数的几何意义函数y =f (x )在点x =x 0处的导数的几何意义是曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线的斜率.也就是说,曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线的斜率是f ′(x 0).相应地,切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0). 2.函数的导函数当x =x 0时,f ′(x 0)是一个确定的数,则当x 变化时,f ′(x )是x 的一个函数,称f ′(x )是f (x )的导函数(简称导数).f ′(x )也记作y ′,即f ′(x )=y ′=lim Δx →0f x +Δx -f xΔx.要点一 过曲线上一点的切线方程例1 若曲线y =x 3+3ax 在某点处的切线方程为y =3x +1,求a 的值. 解 ∵y =x 3+3ax . ∴y ′=lim Δx →0 x +Δx3+3ax +Δx -x 3-3axΔx=lim Δx →03x 2Δx +3xΔx2+Δx3+3a ΔxΔx=lim Δx →0[3x 2+3x Δx +(Δx )2+3a ]=3x 2+3a . 设曲线与直线相切的切点为P (x 0,y 0), 结合已知条件,得⎩⎨⎧ 3x 20+3a =3,x 30+3ax 0=y 0=3x 0+1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1-322,x 0=-342.∴a =1-322.规律方法 一般地,设曲线C 是函数y =f (x )的图象,P (x 0,y 0)是曲线C 上的定点,由导数的几何意义知k =lim Δx →0 ΔyΔx =lim Δx →0f x 0+Δx -f x 0Δx ,继而由点与斜率可得点斜式方程,化简得切线方程.跟踪演练1 求曲线y =1x 在点⎝⎛⎭⎪⎫2,12处的切线方程.解 因为lim Δx →0 f 2+Δx -f 2Δx=lim Δx →0 12+Δx -12Δx= lim Δx →0-122+Δx=-14.所以这条曲线在点⎝⎛⎭⎪⎫2,12处的切线斜率为-14,由直线的点斜式方程可得切线方程为y -12=-14(x -2),即x +4y -4=0.要点二 求过曲线外一点的切线方程 例2 已知曲线y =2x 2-7,求:(1)曲线上哪一点的切线平行于直线4x -y -2=0? (2)曲线过点P (3,9)的切线方程. 解 y ′=lim Δx →0 Δy Δx =lim Δx →0[2x +Δx2-7]-2x 2-7Δx=lim Δx →0(4x +2Δx )=4x . (1)设切点为(x 0,y 0),则4x 0=4,x 0=1,y 0=-5, ∴切点坐标为(1,-5). (2)由于点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.规律方法 若题中所给点(x 0,y 0)不在曲线上,首先应设出切点坐标,然后根据导数的几何意义列出等式,求出切点坐标,进而求出切线方程.跟踪演练2 求过点A (2,0)且与曲线y =1x相切的直线方程.解 易知点(2,0)不在曲线上,故设切点为P (x 0,y 0),由 y ′|x =x 0=lim Δx →0lim Δx →0 1x 0+Δx -1x 0Δx =-1x 20, 得所求直线方程为y -y 0=-1x 20(x -x 0).由点(2,0)在直线上,得x 20y 0=2-x 0,再由P (x 0,y 0)在曲线上,得x 0y 0=1,联立可解得x 0=1,y 0=1,所求直线方程为x +y -2=0.要点三 求切点坐标例3 在曲线y =x 2上过哪一点的切线, (1)平行于直线y =4x -5; (2)垂直于直线2x -6y +5=0; (3)与x 轴成135°的倾斜角.解 f ′(x )=lim Δx →0 f x +Δx -f x Δx =lim Δx →0 x +Δx 2-x 2Δx =2x ,设P (x 0,y 0)是满足条件的点. (1)因为切线与直线y =4x -5平行, 所以2x 0=4,x 0=2,y 0=4, 即P (2,4)是满足条件的点.(2)因为切线与直线2x -6y +5=0垂直, 所以2x 0·13=-1,得x 0=-32,y 0=94,即P ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,94是满足条件的点.(3)因为切线与x 轴成135°的倾斜角, 所以其斜率为-1.即2x 0=-1, 得x 0=-12,y 0=14,即P ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,14是满足条件的点.规律方法 解答此类题目时,所给的直线的倾斜角或斜率是解题的关键,由这些信息得知函数在某点处的导数,进而可求此点的横坐标.解题时要注意解析几何知识的应用,如直线的倾斜角与斜率的关系,平行,垂直等. 跟踪演练3 已知抛物线y =2x 2+1,求(1)抛物线上哪一点的切线平行于直线4x -y -2=0? (2)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 0·Δx +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). (2)∵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).1.已知曲线y =f (x )=2x 2上一点A (2,8),则点A 处的切线斜率为( ) A .4 B .16 C .8D .2答案 C解析 f ′(2)=lim Δx →0f 2+Δx -f 2Δx=lim Δx →022+Δx2-8Δx=lim Δx →0(8+2Δx )=8,即k =8. 2.若曲线y =x 2+ax +b 在点(0,b )处的切线方程是x -y +1=0,则( ) A .a =1,b =1 B .a =-1,b =1 C .a =1,b =-1 D .a =-1,b =-1答案 A解析 由题意,知k =y ′|x =0 =lim Δx →00+Δx2+a 0+Δx +b -bΔx=1,∴a =1.又(0,b )在切线上,∴b =1,故选A.3.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°答案 B解析 ∵y =12x 2-2,∴y ′=lim Δx →012x +Δx 2-2-⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 2-2Δx=lim Δx →012Δx 2+x ·ΔxΔx=lim Δx →0 ⎝⎛⎭⎪⎫x +12Δx =x . ∴y ′|x =1=1.∴点P ⎝⎛⎭⎪⎫1,-32处切线的斜率为1,则切线的倾斜角为45°.4.已知曲线y =f (x )=2x 2+4x 在点P 处的切线斜率为16.则P 点坐标为________. 答案 (3,30)解析 设点P (x 0,2x 20+4x 0),则f ′(x 0)=lim Δx →0 f x 0+Δx -f x 0Δx =lim Δx →02Δx2+4x 0·Δx +4ΔxΔx=4x 0+4,令4x 0+4=16得x 0=3,∴P (3,30).1.导数f ′(x 0)的几何意义是曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线的斜率,即k =lim Δx →0 f x 0+Δx -f x 0Δx =f ′(x 0),物理意义是运动物体在某一时刻的瞬时速度.2.“函数f (x )在点x 0处的导数”是一个数值,不是变数,“导函数”是一个函数,二者有本质的区别,但又有密切关系,f ′(x 0)是其导数y =f ′(x )在x =x 0处的一个函数值.3.利用导数求曲线的切线方程,要注意已知点是否在曲线上.如果已知点在曲线上,则以该点为切点的切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0);若已知点不在切线上,则设出切点(x 0,f (x 0)),表示出切线方程,然后求出切点.一、基础达标1.下列说法正确的是( )A .若f ′(x 0)不存在,则曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处就没有切线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 答案 C解析 k =f ′(x 0),所以f ′(x 0)不存在只说明曲线在该点的切线斜率不存在,而当斜率不存在时,切线方程也可能存在,其切线方程为x =x 0.2.已知y =f (x )的图象如图所示,则f ′(x A )与f ′(x B )的大小关系是( )A .f ′(x A )>f ′(xB ) B .f ′(x A )<f ′(x B )C .f ′(x A )=f ′(x B )D .不能确定 答案 B解析 由导数的几何意义,f ′(x A ),f ′(x B )分别是切线在点A 、B 处切线的斜率,由图象可知f ′(x A )<f ′(x B ). 3.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)答案 D解析 ∵y ′=lim Δx →0 x +Δx 2-x 2Δx=lim Δx →0 (2x +Δx )=2x , ∴令2x =tan π4=1,得x =12.∴y =⎝ ⎛⎭⎪⎫122=14,所求点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,14.4.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 等于( ) A .1 B .12C .-12D .-1答案 A解析 ∵y ′|x =1=lim Δx →0a 1+Δx2-a ×12Δx=lim Δx →0 (2a +a Δx )=2a .∴可令2a =2,∴a =1. 5.设y =f (x )为可导函数,且满足条件lim Δx →0 f 1-f 1-x2x=-2,则曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线的斜率是________. 答案 -4 解析 由lim Δx →0f 1-f 1-x 2x =-2,∴12f ′(1)=-2,f ′(1)=-4.6.已知函数y =f (x )的图象在点M (1,f (1))处的切线方程是y =12x +2,则f (1)+f ′(1)=________.答案 3解析 由在M 点的切线方程y =12x +2得f (1)=12×1+2=52,f ′(1)=12.∴f (1)+f ′(1)=52+12=3.7.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. 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 →031+Δx2-41+Δx+2-3+4-2Δx=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. 二、能力提升 8.如图,函数y =f (x )的图象在点P 处的切线方程是y =-x +8,则f (5)+f ′(5)=( )A .2B .3C .4D .5答案 A解析 易得切点P (5,3),∴f (5)=3,k =-1,即f ′(5)=-1.∴f (5)+f ′(5)=3-1=2. 9.若曲线y =2x 2-4x +P 与直线y =1相切,则P =________. 答案 3解析 设切点坐标为(x 0,1),则f ′(x 0)=4x 0-4=0, ∴x 0=1,即切点坐标为(1,1).∴2-4+P =1,即P =3.10.设P 为曲线C :y =x 2+2x +3上的点,且曲线C 在点P 处的切线倾斜角的范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π4,则点P 横坐标的取值范围为________. 答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤-1,-12解析 ∵f ′(x )=lim Δx →0 x +Δx 2+2x +Δx +3-x 2+2x +3Δx=lim Δx →02x +2·Δx +Δx2Δx=lim Δx →0(Δx +2x +2)=2x +2. ∴可设P 点横坐标为x 0,则曲线C 在P 点处的切线斜率为2x 0+2.由已知得0≤2x 0+2≤1,∴-1≤x 0≤-12,∴点P 横坐标的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤-1,-12.11.已知抛物线y =x 2+4与直线y =x +10.求: (1)它们的交点;(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 ′=lim Δx →0 x +Δx2+4-x 2+4Δx=lim Δx →0Δx2+2x ·ΔxΔx=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.设函数f (x )=x 3+ax 2-9x -1(a <0),若曲线y =f (x )的斜率最小的切线与直线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. 当Δx 无限趋近于零时,ΔyΔx 无限趋近于3x 20+2ax 0-9.即f ′(x 0)=3x 20+2ax 0-9 ∴f ′(x 0)=3(x 0+a 3)2-9-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. 三、探究与创新 13.已知曲线C :y =x 3.(1)求曲线C 上横坐标为1的点处的切线方程;(2)第(1)小题中的切线与曲线C 是否还有其他的公共点?解 (1)将x =1代入曲线C 的方程得y =1, ∴切点为P (1,1).∵f ′(x 0)=lim Δx →0 ΔyΔx =m x 0+Δ x3-x 30Δ x=lim Δx →03x 20Δx +3x 0Δx2+Δx3Δx=lim Δx →0[3x 20+3x 0Δx +(Δx )2]=3x 20, ∴当x 0=1时,k =f ′(1)=3.∴过P 点的切线方程为y -1=3(x -1), 即3x -y -2=0. (2)由⎩⎨⎧y =3x -1+1y =x3,可得(x -1)(x 2+x -2)=0,解得x 1=1,x 2=-2.从而求得公共点为(1,1)或(-2,-8).说明切线与曲线C 的公共点除了切点外,还有其他的公共点.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)[学习目标]1.能根据定义求函数y =c (c 为常数),y =x ,y =x 2,y =1x,y =x 的导数.2.能利用给出的基本初等函数的导数公式求简单函数的导数. [知识链接]在前面,我们利用导数的定义能求出函数在某一点处的导数,那么能不能利用导数的定义求出比较简单的函数及基本函数的导数呢?类比用导数定义求函数在某点处导数的方法,如何用定义求函数y =f (x )的导数? 答 (1)计算ΔyΔx ,并化简;(2)观察当Δx 趋近于0时,ΔyΔx趋近于哪个定值; (3)Δy Δx 趋近于的定值就是函数y =f (x )的导数. [预习导引]1.几个常用函数的导数原函数导函数f (x )=c (c 为常数)f ′(x )=0 f (x )=x f ′(x )=1 f (x )=x 2 f ′(x )=2x f (x )=1xf ′(x )=-1x 2f (x )=xf ′(x )=12x2.基本初等函数的导数公式原函数导函数f (x )=c (c 为常数) f ′(x )=0 f (x )=x α(α∈Q *) f ′(x )=αx α-1 f (x )=sin x f ′(x )=cos_x f (x )=cos x f ′(x )=-sin_x f (x )=a x f ′(x )=a x ln_a (a >0,且a ≠1)f (x )=e xf ′(x )=e xf(x )=logax f′(x)=1x ln a(a>0,且a≠1)f(x)=ln x f′(x)=1x要点一利用导数定义求函数的导数例1 用导数的定义求函数f(x)=2 013x2的导数.解f′(x)=limΔx→02 013x+Δx2-2 013x2x+Δx-x=limΔx→02 013[x2+2x·Δx+Δx2]-2 013x2Δx=limΔx→04 026x·Δx+2 013Δx2Δx=limΔx→0(4 026x+2 013Δx)=4 026x.规律方法解答此类问题,应注意以下几条:(1)严格遵循“一差、二比、三取极限”的步骤.(2)当Δx趋于0时,k·Δx(k∈R)、(Δx)n(n∈N*)等也趋于0.(3)注意通分、分母(或分子)有理化、因式分解、配方等技巧的应用.跟踪演练1 用导数的定义求函数y=x2+ax+b(a,b为常数)的导数.解y′=limΔx→0x+Δx2+a x+Δx+b-x2+ax+bΔx=limΔx→0x2+2x·Δx+Δx2+ax+a·Δx+b-x2-ax-bΔx=limΔx→02x·Δx+a·Δx+Δx2Δx=limΔx→0(2x+a+Δx)=2x+a.要点二利用导数公式求函数的导数例2 求下列函数的导数(1)y=sinπ3;(2)y=5x;(3)y=1x3;(4)y=4x3;(5)y=log3x.解(1)y′=0;(2)y′=(5x)′=5x ln 5;(3)y′=(x-3)′=-3x-4;(4)y′=⎝⎛⎭⎪⎫4x3′=⎝⎛⎭⎪⎫x34′=34x-14=344x;(5)y′=(log3x)′=1x ln 3.规律方法求简单函数的导函数的基本方法:(1)用导数的定义求导,但运算比较繁杂;(2)用导数公式求导,可以简化运算过程、降低运算难度.解题时根据所给问题的特征,将题中函数的结构进行调整,再选择合适的求导公式.跟踪演练2 求下列函数的导数:(1)y=x8;(2)y=⎝⎛⎭⎪⎫12x;(3)y=x x;(4)y=log13x.解(1)y′=8x7;(2)y′=⎝⎛⎭⎪⎫12x ln12=-⎝⎛⎭⎪⎫12x ln 2;(3)∵y=x x=x32,∴y′=32x12;(4) y′=1x ln13=-1x ln 3.要点三利用导数公式求曲线的切线方程例3 求过曲线y=sin x上点P⎝⎛⎭⎪⎫π6,12且与过这点的切线垂直的直线方程.解∵y=sin x,∴y′=cos x,曲线在点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6,12处的切线斜率是:y ′|x =π6=cos π6=32. ∴过点P 且与切线垂直的直线的斜率为-23,故所求的直线方程为y -12=-23⎝⎛⎭⎪⎫x -π6, 即2x +3y -32-π3=0. 规律方法 导数的几何意义是曲线在某点处的切线的斜率;相互垂直的直线斜率乘积等于-1是解题的关键. 跟踪演练3 已知点P (-1,1),点Q (2,4)是曲线y =x 2上的两点,求与直线PQ 平行的曲线y =x 2的切线方程. 解 ∵y ′=(x 2)′=2x ,设切点为M (x 0,y 0), 则y ′|x =x 0=2x 0, 又∵PQ 的斜率为k =4-12+1=1,而切线平行于PQ , ∴k =2x 0=1,即x 0=12,所以切点为M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,14.∴所求的切线方程为y -14=x -12,即4x -4y -1=0.1.已知f (x )=x 2,则f ′(3)=( ) A .0 B .2x C .6 D .9答案 C解析 ∵f (x )=x 2,∴f ′(x )=2x ,∴f ′(3)=6. 2.函数f (x )=x ,则f ′(3)等于( ) A.36 B .0C .12xD .32 答案 A解析 ∵f ′(x )=(x )′=12x,∴f ′(3)=123=36. 3.设正弦曲线y =sin x 上一点P ,以点P 为切点的切线为直线l ,则直线l 的倾斜角的范围是( ) A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π4∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫3π4,π B .[0,π)C .⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,3π4D .⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π4∪⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2,3π4答案 A解析 ∵(sin x )′=cos x ,∵k l =cos x ,∴-1≤k l ≤1, ∴αl ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π4∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫3π4,π. 4.曲线y =e x 在点(2,e 2)处的切线与坐标轴所围三角形的面积为________. 答案12e 2解析 ∵y ′=(e x )′=e x ,∴k =e 2,∴曲线在点(2,e 2)处的切线方程为y -e 2=e 2(x -2), 即y =e 2x -e 2.当x =0时,y =-e 2,当y =0时,x =1. ∴S △=12×1×||-e 2=12e 2.1.利用常见函数的导数公式可以比较简捷的求出函数的导数,其关键是牢记和运用好导数公式.解题时,能认真观察函数的结构特征,积极地进行联想化归. 2.有些函数可先化简再应用公式求导.如求y =1-2sin 2x2的导数.因为y =1-2sin 2x2=cos x ,所以y ′=(cos x )′=-sin x .3.对于正、余弦函数的导数,一是注意函数的变化,二是注意符号的变化.一、基础达标1.下列结论中正确的个数为( )①y =ln 2,则y ′=12;②y =1x 2,则y ′|x =3=-227;③y =2x ,则y ′=2x ln 2;④y =log 2x ,则y ′=1x ln 2.A .0B .1C .2D .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,则点P 的坐标为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,2 B .⎝ ⎛⎭⎪⎫12,2或⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,-2C .⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,-2D .⎝ ⎛⎭⎪⎫12,-2答案 B解析 y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ′=-1x 2=-4,x =±12,故选B.3.已知f (x )=x a ,若f ′(-1)=-4,则a 的值等于( ) A .4 B .-4 C .5 D .-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),则3x 20=1,得x 0=±3,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 ′=-9x2,∴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.若曲线y =x -12在点⎝ ⎛⎭⎪⎫a ,a -12处的切线与两个坐标轴围成的三角形的面积为18,则a =________.答案 64解析 ∵y =x -12,∴y ′=-12x -32,∴曲线在点⎝ ⎛⎭⎪⎫a ,a -12处的切线斜率k =-12a -32,∴切线方程为y -a -12=-12a -32(x -a ).令x =0得y =32a -12;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 ·32a -12=94a 12=18,∴a =64. 7.求下列函数的导数:(1) y =5x 3;(2)y =1x 4;(3)y =-2sin x 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1-2cos 2x 4;(4)y =log 2x 2-log 2x .解 (1)y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫5x 3′=⎝ ⎛⎭⎪⎫x 35′=35x 35-1=35x -25=355x 2.(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 2x4-1=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.已知直线y =kx 是曲线y =e x 的切线,则实数k 的值为( ) A.1e B .-1eC .-eD .e答案 D解析y ′=e x,设切点为(x 0,y 0),则⎩⎨⎧y 0=kx0y 0=e xk =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,则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,则点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.则在点(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.已知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.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 ′|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,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f 0(x )=sin x ,f 1(x )=f ′0(x ),f 2(x )=f ′1(x ),…,f n +1(x )=f ′n (x ),n ∈N ,试求f 2 014(x ). 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)[学习目标]1.理解函数的和、差、积、商的求导法则.2.理解求导法则的证明过程,能够综合运用导数公式和导数运算法则求函数的导数. 3.能运用复合函数的求导法则进行复合函数的求导. [知识链接]前面我们已经学习了几个常用函数的导数和基本初等函数的导数公式,这样做起题来比用导数的定义显得格外轻松.我们已经会求f (x )=5和g (x )=1.05x 等基本初等函数的导数,那么怎样求f (x )与g (x )的和、差、积、商的导数呢? 答 利用导数的运算法则. [预习导引] 1.导数运算法则法则语言叙述[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x )两个函数的和(或差)的导数,等于这两个函数的导数的和(或差)[f (x )·g (x )]′=f ′(x )·g (x )+f (x )·g ′(x ) 两个函数的积的导数,等于第一个函数的导数乘上第二个函数,加上第一个函数乘上第二个函数的导数⎣⎢⎡⎦⎥⎤fx gx ′=f ′x g x -f x ·g ′x [g x ]2(g (x )≠0)两个函数的商的导数,等于分子的导数乘上分母减去分子乘上分母的导数,再除以分母的平方2.复合函数的求导法则复合函数 的概念 一般地,对于两个函数y =f (u )和u =g (x ),如果通过变量u ,y 可以表示成x 的函数,那么称这个函数为y =f (u )和u =g (x )的复合函数,记作y =f (g (x ))复合函数的求导法则复合函数y =f (g (x ))的导数和函数y =f (u ),u =g (x )的导数间的关系为y x ′=y u ′·u x ′,即y 对x 的导数等于y 对u 的导数与u 对x 的导数的乘积要点一 利用导数的运算法则求函数的导数 例1 求下列函数的导数: (1) y =x 3-2x +3; (2)y =(x 2+1)(x -1); (3)y =3x -lg x .解 (1)y ′=(x 3)′-(2x )′+3′=3x 2-2. (2)∵y =(x 2+1)(x -1)=x 3-x 2+x -1, ∴y ′=(x 3)′-(x 2)′+x ′-1′=3x 2-2x +1.(3)函数y =3x-lg x 是函数f (x )=3x与函数g (x )=lg x 的差.由导数公式表分别得出f ′(x )=3xln 3,g ′(x )=1x ln 10,利用函数差的求导法则可得(3x-lg x )′=f ′(x )-g ′(x )=3xln 3-1x ln 10.规律方法 本题是基本函数和(差)的求导问题,求导过程要紧扣求导法则,联系基本函数求导法则,对于不具备求导法则结构形式的可先进行适当的恒等变形转化为较易求导的结构形式再求导数. 跟踪演练1 求下列函数的导数: (1)y =5-4x 3;(2)y =3x 2+x cos x ; (3)y =e x ·ln x ;(4)y =lg x -1x2.解 (1)y ′=-12x 2;(2)y ′=(3x 2+x cos x )′=6x +cos x -x sin x ; (3)y ′=e x x+e x·ln x ;(4)y ′=1x ln 10+2x3. 要点二 求复合函数的导数 例2 求下列函数的导数: (1)y =ln(x +2); (2)y =(1+sin x )2; 解 (1)y =ln u ,u =x +2∴y ′x =y ′u ·u ′x =(ln u )′·(x +2)′=1u ·1=1x +2.(2)y =u 2,u =1+sin x ,∴y x ′=y u ′·u x ′=(u 2)′·(1+sin x )′ =2u ·cos x =2cos x (1+sin x ).规律方法 应用复合函数的求导法则求导,应注意以下几个方面: (1)中间变量的选取应是基本函数结构.(2)正确分析函数的复合层次,并要弄清每一步是哪个变量对哪个变量的求导. (3)一般是从最外层开始,由外及里,一层层地求导. (4)善于把一部分表达式作为一个整体.(5)最后要把中间变量换成自变量的函数.熟练后,就不必再写中间步骤. 跟踪演练2 (1)y =e 2x +1; (2)y =(x -2)2.解 (1)y =e u ,u =2x +1,∴y ′x =y ′u ·u ′x =(e u )′·(2x +1)′=2e u =2e 2x +1. (2)法一 ∵y =(x -2)2=x -4x +4, ∴y ′=x ′-(4x )′+4′ =1-4×12x -12=1-2x .法二 令u =x -2,则y x ′=y u ′·u x ′=2(x -2)·(x -2)′= 2(x -2)⎝ ⎛⎭⎪⎫12·1x -0=1-2x .要点三 导数的应用例3 求过点(1,-1)与曲线f (x )=x 3-2x 相切的直线方程. 解 设P (x 0,y 0)为切点,则切线斜率为k =f ′(x 0)=3x 20-2故切线方程为y -y 0=(3x 20-2)(x -x 0) ① ∵(x 0,y 0)在曲线上,∴y 0=x 30-2x 0 ②又∵(1,-1)在切线上, ∴将②式和(1,-1)代入①式得-1-(x 30-2x 0)=(3x 20-2)(1-x 0).解得x 0=1或x 0=-12.故所求的切线方程为y +1=x -1或y +1=-54(x -1).即x -y -2=0或5x +4y -1=0.规律方法 (1,-1)虽然在曲线上,但是经过该点的切线不一定只有一条,即该点有可能是切点,也可能是切线与曲线的交点,解题时注意不要失解.跟踪演练3 已知某运动着的物体的运动方程为s (t )=t -1t2+2t 2(位移单位:m ,时间单位:s),求t =3 s 时物体的瞬时速度.解 ∵s (t )=t -1t 2+2t 2=t t 2-1t 2+2t 2=1t -1t 2+2t 2,∴s ′(t )=-1t 2+2·1t3+4t ,∴s ′(3)=-19+227+12=32327,即物体在t =3 s 时的瞬时速度为32327m/s.1.下列结论不正确的是( )A .若y =3,则y ′=0B .若f (x )=3x +1,则f ′(1)=3C .若y =-x +x ,则y ′=-12x+1D .若y =sin x +cos x ,则y ′=cos x +sin x 答案 D解析 利用求导公式和导数的加、减运算法则求解.D 项,∵y =sin x +cos x , ∴y ′=(sin x )′+(cos x )′=cos x -sin x . 2.函数y =cos x1-x 的导数是( )A.-sin x +x sin x1-x 2B .x sin x -sin x -cos x1-x 2C .cos x -sin x +x sin x 1-x 2D .cos x -sin x +x sin x 1-x答案 C解析 y ′=⎝⎛⎭⎪⎫cos x 1-x ′=-sin x1-x -cos x ·-11-x 2=cos x -sin x +x sin x1-x 2.3.曲线y =xx +2在点(-1,-1)处的切线方程为( )A .y =2x +1B .y =2x -1C .y =-2x -3D .y =-2x +2答案 A 解析 ∵y ′=x ′x +2-x x +2′x +22=2x +22,∴k =y ′|x =-1=2-1+22=2,∴切线方程为y +1=2(x +1),即y =2x +1.4.直线y =12x +b 是曲线y =ln x (x >0)的一条切线,则实数b =________.答案 ln 2-1解析 设切点为(x 0,y 0), ∵ y ′=1x ,∴12=1x 0,∴x 0=2,∴y 0=ln 2,ln 2=12×2+b ,∴b =ln 2-1.求函数的导数要准确把函数分割为基本函数的和、差、积、商,再利用运算法则求导数.在求导过程中,要仔细分析出函数解析式的结构特征,根据导数运算法则,联系基本函数的导数公式.对于不具备导数运算法则结构形式的要进行适当恒等变形,转化为较易求导的结构形式,再求导数,进而解决一些切线斜率、瞬时速度等问题.一、基础达标1.设y =-2e x sin x ,则y ′等于( ) A .-2e x cos x B .-2e x sin xC .2e x sin xD .-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 =x 2+a 2x (a >0)在x =x 0处的导数为0时,那么x 0=( )A .aB .±aC .-aD .a 2答案 B解析 y ′=⎝⎛⎭⎪⎫x 2+a 2x ′=2x ·x -x 2+a 2x 2=x 2-a 2x2,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,则a 等于( ) A .2 B .12C .-12D .-2答案 D解析 ∵y =x +1x -1=1+2x -1,∴y ′=-2x -12.∴y ′|x =3=-12.∴-a =2,即a =-2.4.已知曲线y =x 3在点P 处的切线斜率为k ,则当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, 则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,则曲线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.已知f (x )=13x 3+3xf ′(0),则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,则f ′(0)=0, ∴f ′(1)=12+3f ′(0)=1. 7.求下列函数的导数: (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 .-12B .12C .-22D .22答案 B 解析 y ′=cos xsin x +cos x -sin xcos x -sin xsin x +cos x2=1sin x +cos x2,故y ′|x =π4=12, ∴曲线在点M ⎝⎛⎭⎪⎫π4,0处的切线的斜率为12. 9.已知点P 在曲线y =4e x +1上,α为曲线在点P 处的切线的倾斜角,则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 xe x+12=-4e x e 2x +2e x+1,设t =e x ∈(0,+∞),则y ′=-4tt 2+2t +1=-4t +1t+2,∵t +1t≥2,∴y ′∈[-1,0),α∈[3π4,π). 10.(2013·江西)设函数f (x )在(0,+∞)内可导,且f (e x )=x +e x ,则f ′(1)=________. 答案 2解析 令t =e x ,则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 3).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,则所求直线方程是y =0; 当x 0=3时,得切点坐标是(3,27),斜率k =27, 则所求直线方程是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.已知曲线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),则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=12a +b 4=74.。

高中数学必修二 6 4 3 余弦定理、正弦定理(第3课时)余弦定理、正弦定理应用举例 教学设计

【新教材】6.4.3 余弦定理、正弦定理教学设计(人教A版)第3课时余弦定理、正弦定理应用举例三角形中的几何计算问题主要包括长度、角、面积等,常用的方法就是构造三角形,把所求的问题转化到三角形中,然后选择正弦定理、余弦定理加以解决,有的问题与三角函数联系比较密切,要熟练运用有关三角函数公式.课程目标1、能够运用正弦定理、余弦定理等知识和方法解决一些有关测量距离的实际问题,了解常用的测量相关术语;2、激发学生学习数学的兴趣,并体会数学的应用价值;同时培养学生运用图形、数学符号表达题意和应用转化思想解决数学问题的能力.数学学科素养1.数学抽象:方位角、方向角等概念;2.逻辑推理:分清已知条件与所求,逐步求解问题的答案;3.数学运算:解三角形;4.数学建模:数形结合,从实际问题中抽象出一个或几个三角形,然后通过解这些三角形,得到所求的量,从而得到实际问题的解.重点:由实际问题中抽象出一个或几个三角形,然后逐个解决三角形,得到实际问题的解;难点:根据题意建立数学模型,画出示意图.教学方法:以学生为主体,小组为单位,采用诱思探究式教学,精讲多练。

教学工具:多媒体。

一、情景导入在古代,天文学家没有先进的仪器就已经估算出了两者的距离,是什么神奇的方法探索到这个奥秘的呢?我们知道,对于未知的距离、高度等,存在着许多可供选择的测量方案,但是没有足够的空间,不能用全等三角形的方法来测量,所以,有些方法会有局限性。

于是上面介绍的问题是用以前的方法所不能解决的。

那么运用正弦定理、余弦定理能否解决这些问题?又怎么解决?要求:让学生自由发言,教师不做判断。

而是引导学生进一步观察.研探.二、预习课本,引入新课阅读课本48-51页,思考并完成以下问题1、方向角和方位角各是什么样的角?2、怎样测量物体的高度?3、怎样测量物体所在的角度?要求:学生独立完成,以小组为单位,组内可商量,最终选出代表回答问题。

三、新知探究1、实际测量中的有关名称、术语方向角从指定方向线到 目标方向线 的水平角(指定方向线是指正北或正南或正东或正西,方向角小于90°)方 位角 从正北的方向线按 顺 时针到目标方向线所转过的水平角四、典例分析、举一反三题型一 测量高度问题例1 济南泉城广场上的泉标是隶书“泉”字,其造型流畅别致,成了济南的标志和象征.李明同学想测量泉标的高度,于是他在广场的A 点测得泉标顶端的仰角为60°,他又沿着泉标底部方向前进15.2 m ,到达B 点,测得泉标顶部仰角为80°.你能帮李明同学求出泉标的高度吗?(精确到1 m)【答案】泉城广场上泉标的高约为38 m.【解析】如图所示,点C ,D 分别为泉标的底部和顶端.仰角在同一铅垂平面内,视线在水平线 上 方时与水平线的夹角俯角在同一铅垂平面内,视线在水平线下方时与水平线的夹角依题意,∠BAD =60°,∠CBD =80°,AB =15.2 m ,则∠ABD =100°,故∠ADB =180°-(60°+100°)=20°.在△ABD 中,根据正弦定理,BD sin 60°=AB sin ∠ADB . ∴BD =AB ·sin 60°sin 20°=15.2·sin 60°sin 20°≈38.5(m). 在Rt △BCD 中,CD =BD sin 80°=38.5·sin 80°≈38(m),即泉城广场上泉标的高约为38 m.解题技巧(测量高度技巧)(1)在测量高度时,要理解仰角、俯角的概念,仰角和俯角都是在同一铅垂面内,视线与水平线的夹角;(2)准确理解题意,分清已知条件与所求,画出示意图;(3)运用正、余弦定理,有序地解相关的三角形,逐步求解问题的答案,注意方程思想的运用. 跟踪训练一1、乙两楼相距200 m ,从乙楼底望甲楼顶的仰角为60°,从甲楼顶望乙楼顶的俯角为30°,则甲、乙两楼的高分别是多少?【答案】甲楼高为200 3 m ,乙楼高为40033m. 【解析】如图所示,AD 为乙楼高,BC 为甲楼高.在△ABC 中,BC =200×tan 60°=2003,AC =200÷sin 30°=400,由题意可知∠ACD =∠DAC =30°,∴△ACD 为等腰三角形.由余弦定理得AC 2=AD 2+CD 2-2AD ·CD ·cos 120°,4002=AD 2+AD 2-2AD 2×⎝⎛⎭⎫-12=3AD 2,AD 2=40023,AD =40033.故甲楼高为200 3 m ,乙楼高为40033m. 题型二 测量角度问题例2 如图所示,A ,B 是海面上位于东西方向相距5(3+3) n mile 的两个观测点.现位于A 点北偏东45°方向、B 点北偏西60°方向的D 点有一艘轮船发出求救信号,位于B 点南偏西60°且与B 点相距20 3 n mile 的C 点的救援船立即前往营救,其航行速度为30 n mile/h ,则该救援船到达D 点需要多长时间?【答案】 救援船到达D 点需要的时间为1 h. 【解析】由题意,知AB =5(3+3)n mile ,∠DBA =90°-60°=30°,∠DAB =90°-45°=45°,∴∠ADB =180°-(45°+30°)=105°.在△DAB 中,由正弦定理得BD sin ∠DAB =AB sin ∠ADB ,即BD =AB sin ∠DAB sin ∠ADB =3)sin 45sin105=5(33)sin 4545cos 60cos 45sin 60++=10 3 n mile. 又∠DBC =∠DBA +∠ABC =60°,BC =20 3 n mile ,∴在△DBC 中,由余弦定理,得CD =BD 2+BC 2-2BD ·BC cos ∠DBC =300+1 200-2×103×203×12=30 n mile , 则救援船到达D 点需要的时间为3030=1 h. 解题技巧: (测量角度技巧)测量角度问题的关键是根据题意和图形及有关概念,确定所求的角在哪个三角形中,该三角形中已知哪些量,需要求哪些量.通常是根据题意,从实际问题中抽象出一个或几个三角形,然后通过解这些三角形,得到所求的量,从而得到实际问题的解.跟踪训练二1、在海岸A 处,发现北偏东45°方向,距离A 处(3-1)n mile 的B 处有一艘走私船,在A 处北偏西75°的方向,距离A 2 n mile 的C 处的缉私船奉命以10 3 n mile 的速度追截走私船.此时,走私船正以10 n mile/h 的速度从B 处向北偏东30°方向逃窜,问缉私船沿什么方向能最快追上走私船?【答案】缉私船沿北偏东60°方向能最快追上走私船.【解析】 设缉私船用t h 在D 处追上走私船,画出示意图,则有CD =103t ,BD =10t ,在△ABC 中,∵AB =3-1,AC =2,∠BAC =120°,∴由余弦定理,得BC 2=AB 2+AC 2-2AB ·AC ·cos ∠BAC =(3-1)2+22-2·(3-1)·2·cos 120°=6,∴BC =6,且sin ∠ABC =AC BC ·sin ∠BAC =26·32=22, ∴∠ABC =45°,∴BC 与正北方向成90°角.∴∠CBD =90°+30°=120°,在△BCD 中,由正弦定理,得sin ∠BCD =BD ·sin ∠CBD CD =10t sin 120°103t=12, ∴∠BCD =30°.即缉私船沿北偏东60°方向能最快追上走私船.题型三 测量距离问题例3 如图所示,要测量一水塘两侧A ,B 两点间的距离,其方法先选定适当的位置C ,用经纬仪测出角α,再分别测出AC ,BC 的长b ,a 则可求出A ,B 两点间的距离.若测得CA =400 m ,CB =600 m ,∠ACB =60°,试计算AB 的长.【答案】A ,B 两点间的距离为2007 m.【解析】在△ABC 中,由余弦定理得AB 2=AC 2+BC 2-2AC ·BC cos ∠ACB ,∴AB 2=4002+6002-2×400×600cos 60°=280 000.∴AB =2007 (m).即A ,B 两点间的距离为2007 m.例4 如图所示,A ,B 两点在一条河的两岸,测量者在A 的同侧,且B 点不可到达,要测出A ,B 的距离,其方法在A 所在的岸边选定一点C ,可以测出A ,C 的距离m ,再借助仪器,测出∠ACB =α,∠CAB =β,在△ABC 中,运用正弦定理就可以求出AB .若测出AC =60 m ,∠BAC =75°,∠BCA =45°,则A ,B 两点间的距离为________ m.【答案】20 6 .【解析】∠ABC =180°-75°-45°=60°,所以由正弦定理得,AB sin C =AC sin B, ∴AB =AC ·sin C sin B =60×sin 45°sin 60°=206(m). 即A ,B 两点间的距离为20 6 m.解题技巧(测量距离技巧)当A ,B 两点之间的距离不能直接测量时,求AB 的距离分为以下三类:(1)两点间不可通又不可视(如图①):可取某点C ,使得A ,B 与C 之间的距离可直接测量,测出AC =b ,BC =a 以及∠ACB =γ,利用余弦定理得:AB =a 2+b 2-2ab cos γ.(2)两点间可视但不可到达(如图②):可选取与B 同侧的点C ,测出BC =a 以及∠ABC 和∠ACB ,先使用内角和定理求出∠BAC ,再利用正弦定理求出AB .(3)两点都不可到达(如图③):在河边测量对岸两个建筑物之间的距离,可先在一侧选取两点C ,D ,测出CD =m ,∠ACB ,∠BCD ,∠ADC ,∠ADB ,再在△BCD 中求出BC ,在△ADC 中求出AC ,最后在△ABC 中,由余弦定理求出AB .跟踪训练三1.如图,A ,B 两点在河的同侧,且A ,B 两点均不可到达,测出A ,B 的距离,测量者可以在河岸边选定两点C ,D ,测得CD =a ,同时在C ,D 两点分别测得∠BCA =α,∠ACD =β,∠CDB =γ,∠BDA =δ.在△ADC 和△BDC 中,由正弦定理分别计算出AC 和BC ,再在△ABC 中,应用余弦定理计算出AB .若测得CD =32km ,∠ADB =∠CDB =30°,∠ACD =60°,∠ACB =45°,求A ,B 两点间的距离.【答案】A ,B 两点间的距离为64km. 【解析】∵∠ADC =∠ADB +∠CDB =60°,∠ACD =60°,∴∠DAC =60°,∴AC =DC =32.在△BCD 中,∠DBC =45°, 由正弦定理,得BC =DC sin ∠DBC·sin ∠BDC =32sin 45°·sin 30°=64. 在△ABC 中,由余弦定理,得AB 2=AC 2+BC 2-2AC ·BC cos 45°=34+38-2×32×64×22=38. ∴AB =64(km).∴A ,B 两点间的距离为64 km.五、课堂小结让学生总结本节课所学主要知识及解题技巧六、板书设计七、作业课本51页练习,52页习题6.4中剩余题.对于平面图形的计算问题,首先要把所求的量转化到三角形中,然后选用正弦定理、余弦定理解决.构造三角形时,要注意使构造三角形含有尽量多个已知量,这样可以简化运算.学生在这里的数量关系比较模糊,需要强化,三角形相关知识点需要简单回顾。

高中数学必修三第二章《统计》学案2.3.变量间的相关关系(学生专用)(A版)

高中数学必修三第二章《统计》学案2.3.变量间的相关关系(学生专用)(A版)普通高中数学必修3(A版)学案 2.3. 变量间的相关关系2.3.1变量之间的相关关系授课时间:年月日【学习目标】通过收集现实问题中两个有关联变量的数据认识变量间的相关关系。

【重点难点】1. 通过收集现实问题中两个有关联变量的数据直观认识变量间的相关关系。

2. 变量之间相关关系的理解。

【学习过程】一、学习引导在中学校园里,有这样一种说法:“如果你的数学成绩好,那么你的物理学习就不会有什么大问题.”按照这种说法,似乎学生的物理成绩与数学成绩之间存在着某种关系,我们把数学成绩和物理成绩看成是两个变量,那么这两个变量之间的关系是函数关系吗?二、合作交流(教师可做点拨)相关关系的概念:两个变量之间的关系可能是确定的关系(如:函数关系),或非确定性关系。

当自变量取值一定时,因变量也确定,则为确定关系;当自变量取值一定时,因变量带有随机性,这种变量之间的关系称为相关关系。

相关关系是一种非确定性关系。

(分析:两个变量→自变量取值一定→因变量带有随机性→相关关系)三、随堂练习思考1:考察下列问题中两个变量之间的关系:(1)商品销售收入与广告支出经费;(2)粮食产量与施肥量;(3)人体内的脂肪含量与年龄.这些问题中两个变量之间的关系是函数关系吗?思考2:“名师出高徒”可以解释为教师的水平越高,学生的水平就越高,那么学生的学业成绩与教师的教学水平之间的关系是函数关系吗?你能举出类似的描述生活中两个变量之间的这种关系的成语吗?思考3:商品销售收入与广告支出经费之间的关系。

(还与商品质量,居民收入,生活环境等有关)四、能力提升1. 上述两个变量之间的关系是一种非确定性关系,称之为相关关系,那么相关关系的含义如何?2. 对于一个变量,可以控制其数量大小的变量称为可控变量,否则称为随机变量,那么相关关系中的两个变量有哪种类型?3. 相关关系与函数关系的异同点?【小结反思】1. 变量具有不确定性,需要通过收集大量的数据(通过调查或试验)在对数据进行统计分析的基础上,发现其中的规律,才能对它们之间的关系做出正确的判断。

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§2.1.3空间直线与平面之间的位置关系
§2.1.4平面与平面之间的位置关系

学习目标
1. 掌握直线与平面之间的位置关系,理解直线在平面外的概念,会判断直线与平面的位置
关系;
2. 掌握两平面之间的位置关系,会画相交平面的图形.

学习过程
一、课前准备
(预习教材P48~ P50,找出疑惑之处)
复习1:空间任意两条直线的位置关系有_______、_______、_______三种.

复习2:异面直线是指________________________的两条直线,它们的夹角可以通过
______________ 的方式作出,其范围是___________.

复习3:平行公理:__________________________________________;
空间等角定理:____________________________________________________.
二、新课导学
※ 探索新知
探究1:空间直线与平面的位置关系
问题:用铅笔表示一条直线,作业本表示一个平面,你试着比画,它们之间有几种位置关
系?

观察:如图3-1,直线AB与长方体的六个面有几种位置关系?

图3-1
新知1:直线与平面位置关系只有三种:

⑴直线在平面内——
⑵直线与平面相交——
⑶直线与平面平行——
其中,⑵、⑶两种情况统称为直线在平面外.
反思:
⑴从交点个数方面来分析,上述三种关系对应的交点有多少个?请把结果写在新知1的—
—符号后面

⑵请你试着把上述三种关系用图形表示出来,并想想用符号语言该怎么描述.
探究2:平面与平面的位置关系
问题:平面与平面的位置关系有几种?你试着拿两个作业本比画比画.

观察:还是在长方体中,如图3-2,你看看它的六个面两两之间的位置关系有几种?

图3-2
新知2:两个平面的位置关系只有两种:
⑴两个平面平行——没有公共点
⑵两个平面相交——有一条公共直线

试试:请你试着把平面的两种关系用图形以及符号语言表示出来.

※ 典型例题
例1 下列命题中正确的个数是( )
①若直线l上有无数个点不在平面内,则l∥.
②若直线l与平面平行,则l与平面内的任意一条直线都平行.
③如果两条平行直线中的一条与一个平面平行,那么另一条也与这个平面平行.
④若直线l与平面平行,则l与平面内的任意一条直线都没有公共点.
A.0 B.1 C.2 D.3

例2 已知平面,,直线,ab,且∥,a,b,则直线a与直线b具有怎样的
位置关系?
※ 动手试试
练1. 若直线a不平行于平面,且a,则下列结论成立的是( )
A.内的所有直线与a异面
B.内不存在与a平行的直线
C.内存在唯一的直线与a平行
D.内的直线与a都相交.

练2. 已知,,abc为三条不重合的直线,,,为三个不重合的平面:
①a∥c,b∥ca∥b;
②a∥,b∥a∥b;
③a∥c,c∥a∥;
④a∥,a∥∥;
⑤a,b,a∥ba∥.
其中正确的命题是( )
A.①⑤ B.①② C.②④ D.③⑤

三、总结提升
※ 学习小结
1. 直线与平面、平面与平面的位置关系;
2. 位置关系用图形语言、符号语言如何表示;
3. 长方体作为模型研究空间问题的重要性.

※ 知识拓展
求类似确定空间的部分、平面的个数、交线的条数、交点的个数问题,都应对相应的点、

线、面的位置关系进行分类讨论,做到不重不漏.分类讨论是数学中常用的重要数学思想方
法,可以使问题化难为易、化繁为简.
学习评价

※ 自我评价
你完成本节导学案的情况为( ).

A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差
※ 当堂检测
(时量:5分钟 满分:10分)计分:

1. 直线l在平面外,则( ).
A.l∥ B.l与至少有一个公共点
C.lA D.l与至多有一个公共点
2. 已知a∥,b,则( ).
A.a∥b B.a和b相交
C.a和b异面 D.a与b平行或异面
3. 四棱柱的的六个面中,平行平面有( ).
A.1对 B.1对或2对 C.1对或2对或3对 D.0对或1对或2对或3对
4. 过直线外一点与这条直线平行的直线有____条;过直线外一点与这条直线平行的平面有
____个.
5. 若在两个平面内各有一条直线,且这两条直线互相平行,那么这两个平面的位置关系一
定是______.
课后作业
1. 已知直线,ab及平面满足: a∥,b∥,则直线,ab的位置关系如何?画图表示.

2. 两个不重合的平面,可以将空间划为几个部分?三个呢?试画图加以说明.

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