文科导数学案
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数学学案选修1-1第三章导数及其应用莒县四中2015级数学组3.1.1--3.1.2平均变化率、瞬时速度与导数【学习目标】1.了解函数的平均变化率的概念,会求函数的平均变化率,知道函数的瞬时速度的概念2.理解导数的概念,能利用导数的定义求导数.3.感受平均变化率广泛存在于日常生活之中,经历运用数学描述和刻画现实世界的过程【重点】导数的概念【难点】导数概念【预习新知,自主学习】1.平均变化率已知函数)(x f y =,10,x x 是定义域内不同的两点,令=∆x _______,01y y y -=∆= =,则当0≠∆x 时,比值=xy ∆∆称作函数)(x f y =在区间 的平均变化率...... 作用:平均变化率用来刻画函数值在区间[x 1,x 2]上变化的快慢.判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)由Δx =x 2-x 1,知Δx 可以为0.( )(2)Δy =f (x 2)-f (x 1)是Δx =x 2-x 1相应的改变量,Δy 的值可正,可负,也可为零,因此平均变化率可正,可负,可为零.( )(3)对山坡的上、下两点A ,B 中,Δy Δx =y 2-y 1x 2-x 1可以近似刻画弯曲山路的陡峭程度.( ) 2.瞬时变化率与导数(1)瞬时速度的定义:一般地,我们计算运动物体位移()S t 的平均变化率00()()S t t S t t +∆-∆,如果当t ∆无限趋近于0时,00()()S t t S t t+∆-∆无限趋近于一个常数,那么这个常数称为物体在0t t =时的瞬时速度。
(2)设函数)(x f y =在0x 附近有定义,当自变量在0x x =处有增量x ∆时,函数)(x f y =相应地有增量y ∆=________.如果0→∆x 时,y ∆与x ∆的比无限趋近于某个常数,我们就把这个常数叫做函数)(x f y =在0x x =处的_________ 通常记作______________ 函数)(x f y =在0x 的瞬时变化率通常称为_____________,记做__________________, 于是可写作或=)(0x f '.(3)如果函数)(x f y =在开区间(a,b)内的每点处都有导数,此时对于每一个),(b a x ∈,都对应着一个确定的,从而构成了一个新的函数)(x f ',称为)(x f y =的,记作: 或. 导函数通常简称为.作用:瞬时变化率刻画的是函数在一点处变化的快慢.1.一质点运动规律是s =t 2+3(s 的单位为m ,t 的单位为s),则在t =1 s 时的瞬时速度估计是________m/s.2.设函数y =f (x )可导,则limΔx →0f (1+Δx )-f (1)Δx等于( ) A.f ′(1)B.3f ′(1) C.13f ′(1) D.以上都不对 【合作探究】例1.(1)已知函数y =f (x )=x 2+1,则在x =2,Δx =0.1时,Δy 的值为( )A.0.40B.0.41C.0.43D.0.44 (2)已知函数f (x )=x +1x,分别计算f (x )在自变量x 从1变到2和从3变到5时的平均变化率,并判断在哪个区间上函数值变化得较快.【规律方法】1.求函数平均变化率的三个步骤第一步,求自变量的增量Δx =x 2-x 1.第二步,求函数值的增量Δy =f (x 2)-f (x 1).第三步,求平均变化率Δy Δx =f (x 2)-f (x 1)x 2-x 1. 2.求平均变化率的一个关注点求点x 0附近的平均变化率,可用f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx 的形式.[再练一题]函数y =x 2+1在[1,1+Δx ]上的平均变化率是( )A.2B.2xC.2+ΔxD. 2+(Δx )2例2.甲、乙两人走过的路程s 1(t ),s 2(t )与时间t 的关系如图211所示,试比较两人的速度哪个快?[再练一题]某手机配件生产流水线共有甲、乙两条,产量s (单位:个)与时间t (单位:天)的关系如图212所示,则接近t 0天时,下列结论中正确的是( )图212A.甲的日生产量大于乙的日生产量B.甲的日生产量小于乙的日生产量C.甲的日生产量等于乙的日生产量D.无法判定甲的日生产量与乙的日生产量的大小例3.一辆汽车按规律s =3t 2+1做直线运动,估计汽车在t =3 s 时的瞬时速度.(时间单位:s ;位移单位:m)【规律方法】求函数f (x )在点x =x 0处的瞬时变化率的步骤:(1)求Δy =f (x 0+Δx )-f (x 0);(2)计算Δy Δx,并化简,直到当Δx =0时有意义为止; (3)将Δx =0代入化简后的Δy Δx即得瞬时变化率.[再练一题]求函数y =f (x )=3x 2+x 在点x =1处的瞬时变化率.例4. (1)0lim→∆x f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx =k , 则0lim →∆x f (x 0+2·Δx )-f (x 0)Δx 等于( ) A.2k B.k C.12k D.以上都不是 (2)函数y =x 在x =1处的导数是________.(3)求函数y =2x 2+4x 在x =3处的导数.【规律方法】1.本题(2)中用到了分子有理化的技巧,主要目的是使整个式子的趋近值容易求出.切忌算到1+Δx -1Δx 时,就下结论:当Δx 趋于0时,分子分母的值都趋于0,所以整个式子的值不确定.2.计算函数在某点处的导数可以分以下三个步骤:(1)计算Δy ;(2)计算Δy Δx ;(3)计算0lim →∆x Δy Δx. [再练一练]1.)(x f 在0x x =处可导,则hh x f h x f h 2)()(lim 000--+→( ) A.与h x ,0有关B.仅与0x 有关,而与h 无关C.仅与h 有关,而与0x 无关D.与h x ,0均无关2.若2)(0='x f ,则hh x f h x f h 2)()(lim 000--+→=____________3.1.3 导数的几何意义【学习目标】1.理解导数的几何意义,会用导数的定义求曲线的切线方程。
2.能用导数的方法解决有关函数的一些问题。
3.理解导数的几何意义,体会导数的思想及丰富内涵,感受导数在解决实际问题中的应用。
【重点】导数的几何意义【难点】利用导数解决实际问题【预习新知,自主学习】1.割线的斜率:已知)(x f y =图像上两点))(,(00x f x A ,))(,(00x x f x x B ∆+∆+,过B A ,两点割线的斜率是_________,即曲线割线的斜率就是___________.2.函数)(x f y =在点0x 处的导数)(0x f '的几何意义是___________________,相应地,曲线()x f y =在点))(,(00x f x P 处的切线方程为 .3.如果把)(x f y =看作是物体的运动方程,那么导数)(0x f '表示这就是导数的物理意义.抛物线y =x 2+4在点(-2,8)处的切线方程为________________.【合作探究】例1. 已知曲线C :f (x )=13x 3+43. (1)求曲线C 在横坐标为2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?【规律方法】1.利用导数的几何意义求曲线在某点处的切线方程的步骤:(1)求出函数f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0);(2)写出切线方程,即y -y 0=f ′(x 0)·(x -x 0).特别注意:若在点(x 0,y 0)处切线的倾斜角为π2,此时所求的切线平行于y 轴, 所以直线的切线方程为x =x 0.2.曲线的切线与曲线的交点可能不止一个.[再练一题]求双曲线xy 1=在点(2,21)的切线方程。
例2.已知曲线f (x )=1x. (1)求曲线过点A (1,0)的切线方程;(2)求满足斜率为-13的曲线的切线方程.【规律方法】1.求曲线过已知点的切线方程的步骤2.若已知切线的斜率,则可根据切点处的导数即为斜率求得切点的坐标,根据点斜式写出切线方程.[再练一题]求曲线y =f (x )=x 2+1过点P (1,0)的切线方程.例3.求过曲线f (x )=cos x 上一点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3,12且与曲线在这点的切线垂直的直线方程.【规律方法】求曲线方程或切线方程时,应注意:(1)切点是曲线与切线的公共点,切点坐标既满足曲线方程也满足切线方程;(2)曲线在切点处的导数就是切线的斜率;(3)必须明确已知点是不是切点,如果不是,应先设出切点.[再练一题]已知曲线C:f(x)=x3-ax+a,若过曲线C外一点A(1,0)引曲线C的两条切线,它们的倾斜角互补,则a的值为________.3.2.1-3.1.2导数公式.【学习目标】能根据导数的定义,求函数c y =,x y =,2x y =,xy 1=,x y =的导数; 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。
【重点】常数函数、幂函数的导数【难点】利用公式求导【预习新知,自主学习】1.设函数________)(,)(='=x f C x f 则;2.)'(μx =(μ为有理数,且0>x );)'1(x = )'(x =.3.=)'(x a 0(>a 且)1≠a ;=)'(xe .4.=)'(log x a 0(>a 且)0,1>≠x a ;=)'(ln x )0(>x5.=)'(sin x ;=)'(cos x①y =ln 2,则y ′=12;②y =1x 2,则y ′=-2x 3;③y =2x ,则y ′=2x ln 2; ④y =log 2x ,则y ′=1x ln 2.其中正确命题的个数为( ) A.1 B.2 C.3 D.4【合作探究】例1.求下列函数的导数(1)3x y =;(2)x x y =;(3)2cos 2sin2x x y =;(4)21x y =.(5)y =3x ;(6)y =log 5x .(7)设函数342x x x x y ⋅⋅=,则='y __________【规律方法】1.若所求函数符合导数公式,则直接利用公式求解.2.对于不能直接利用公式的类型,一般遵循“先化简,再求导”的基本原则,避免不必要的运算失误.3.要特别注意“1x与ln x ”,“a x 与log a x ”,“sin x 与cos x ”的导数区别. 例2.质点的运动方程是s =sin t ,(1)求质点在t =π3时的速度; (2)求质点运动的加速度.【规律方法】1.速度是路程对时间的导数,加速度是速度对时间的导数.2.求函数在某定点(点在函数曲线上)的导数的方法步骤是:(1)先求函数的导函数;(2)把对应点的横坐标代入导函数求相应的导数值.[再练一练]1.求函数f (x )=x 31在(1,1)处的导数;2.求函数f (x )=cos x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,22处的导数.3.2.3 导数的四则运算【学习目标】1.理解导数的四则运算法则.2.能利用导数的四则运算法则求导.【重点】理解导数的四则运算法则, 利用导数的四则运算法则求导 【难点】能利用导数的四则运算法则求导 【预习新知,自主学习】[f (x )+g (x )]′=,[f (x )-g (x )]′=即: 两个函数和(差)的导数等于这两个函数导数的和(差) 推广:±±21f f (…)'n f ±__________=一若两个函数f (x )和g (x )的导数分别是f ′(x )和g ′(x ),则 [f (x )g (x )]′=⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )g (x )′=( ) 特别地,当g (x )=c 时,有[cf (x )]′=1.若f (x )=ln x x,则f ′(x )=________. 2.y =6x 3-4x 2+9x -6,求y ′【合作探究】例1: (1)函数y =(2x 2+3)(3x -2)的导数是________;(2)函数y =2xcos x -3x ln x 的导数是________;(3)函数y =x -1x +1的导数是________.【规律方法】1.先区分函数的结构特点,即函数的和、差、积、商,再根据导数的四则运算法则求导数.2.对于较复杂的函数式,应先进行适当的化简变形,化为较简单的函数式后再求导,可简化求导过程.[再练一题]1.求下列各函数的导数. (1)y =(x +1)⎝⎛⎭⎪⎫1x -1;(2)y =x -sin x2cos x2;例2.求曲线y =2xx +1在点(1,1)处的切线方程.【规律方法】1.求曲线的切线方程一定要分清是求曲线在点P 处的切线方程,还是求过点P 与曲线相切的直线方程.2.本题中点(1,-1)虽然在曲线上,但经过该点的切线不一定只有一条,即该点可能是切点,也可能是切线与曲线的交点.[再练一题]求下列各函数的导数.(1)y =(x +1)⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -1;(2)y =x -sin x 2cos x 2;例2:求曲线y =2xx 2+1在点(1,1)处的切线方程.[再练一题]求过点(1,-1)与曲线f (x )=x 3-2x 相切的直线方程.【规律方法】1.求曲线的切线方程一定要分清是求曲线在点P 处的切线方程,还是求过点P 与曲线相切的直线方程.2.本题中点(1,-1)虽然在曲线上,但经过该点的切线不一定只有一条,即该点可能是切点,也可能是切线与曲线的交点.※【新知探究】※在例题1中,我们求x y 2sin =的导数,将函数分成2个基本函数的乘积进行运算。