2.1实际问题中导数的意义
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1.(2012·南阳测试)某汽车的紧急刹车装置在遇到特别情况时需在2 s 内完成刹车,其位移(单位:m)关于时间(单位:s)的函数为s (t )=-13t 3-4t 2+20t +15,则s ′(1)的实际意义为( ) A .汽车刹车后1 s 内的位移B .汽车刹车后1 s 内的平均速度C .汽车刹车后1 s 时的瞬时速度D .汽车刹车后1 s 时的位移解析:选C.由导数的实际意义知,位移关于时间的瞬时变化率为该时刻的瞬时速度. 2.(2012·驻马店质检)某旅游者爬山的高度h (单位:m)是时间t (单位:h)的函数,关系式是h =-100t 2+800t ,则他在2 h 这一时刻的高度变化的速度是( )A .500 m/hB .1000 m/hC .400 m/hD .1200 m/h解析:选C.∵h ′=-200t +800,∴当t =2 h 时,h ′(2)=-200×2+800=400(m/h).3.物体的运动方程是s (t )=4t -0.3t 2,则从t =2到t =4的平均速度是________.解析:由题意可得,Δt =4-2=2,Δs =(4×4-0.3×42)-(4×2-0.3×22)=11.2-6.8=4.4,∴平均速度为Δs Δt =4.42=2.2. 答案:2.24.若某段导体通过的电量Q (单位:C)与时间t (单位:s)的函数关系为Q =f (t )=120t 2+t -80,t ∈[0,30],则f ′(15)=________,它的实际意义是____________________.解析:Q ′=f ′(t )=110t +1,令t =15,则f ′(15)=52 (C/s),这表示t =15 s 时的电流强度,即单位时间内通过的电量.答案:52 C/s t =15 s 时的电流强度为52C/s[A 级 基础达标]1.圆的面积S 是半径r 的函数,S =πr 2,那么在r =3这一时刻面积的变化率是( )A .6C .9πD .6π解析:选D.S ′=2πr ,∴S ′(3)=6π.2.(2012·宝鸡检测)自由落体的运动公式是s =12gt 2(g 为重力加速度),则物体在下落3 s 到4 s 之间的平均变化率是(取g =10 m/s 2)( )A .30B .32C .35D .40解析:选C.v =Δs Δt =12g ×42-12g ×324-3=72g =35. 3.某公司的盈利y (元)和时间x (天)的函数关系是y =f (x ),假设f ′(x )>0恒成立,且f ′(10)=10,f ′(20)=1,则这些数据说明第20天与第10天比较( )A .公司已经亏损B .公司的盈利在增加,增加的幅度变大C .公司在亏损且亏损幅度变小D .公司的盈利在增加,但增加的幅度变小解析:选D.导数为正说明盈利是增加的,导数变小说明增加的幅度变小了,但还是增加的.4.人体血液中药物的质量浓度c =f (t )(单位:mg /mL)随时间t (单位:min)变化,若f ′(2)=0.3,则f ′(2)表示________________________________________________________________________________________________________________________________________________. 答案:服药2 min 时血液中药物的质量浓度以每分钟0.3 mg /mL 的速度增加5.(2012·西安调研)一质点沿直线运动,如果由始点起经过t 秒后的位移为s =3t 2+t ,则速度v =10时的时刻t =________.解析:s ′=6t +1,则v (t )=6t +1,令6t +1=10,则t =32. 答案:326.氡气是一种由地表自然散发的无味的放射性气体.如果最初有500克氡气,那么t 天后,氡气的剩余量为A (t )=500×0.834t .(1)氡气的散发速度是多少?(2)A ′(7)的值是什么(精确到0.1)?它表示什么意义?解:(1)A ′(t )=500×0.834t ×ln 0.834.(2)A ′(7)=500×0.8347×ln 0.834≈-25.5,它表示7天时氡气散发的瞬时速度.[B 级 能力提升]7.(2012·宜春调研)细杆AB 的长为20 cm ,M 为细杆AB 上的一点,AM 段的质量与A 到M 的距离的平方成正比,当AM =2 cm 时,AM 的质量为8 g ,那么当AM =x cm 时,M 处的细杆线密度ρ(x )为( )A .2xC .4xD .5x解析:选C.当AM =x cm 时,设AM 的质量为f (x )=kx 2,因为f (2)=8,所以k =2,即f (x )=2x 2,故细杆线密度ρ(x )=f ′(x )=4x ,故选C.8.某人拉动一个物体前进,他所做的功W 是时间t 的函数W =W (t ),则W ′(t 0)表示( )A .t =t 0时做的功B .t =t 0时的速度C .t =t 0时的位移D .t =t 0时的功率答案:D9.(2012·西安测试)酒杯的形状为倒立的圆锥(如图),杯深8 cm ,上口宽6 cm ,水以20 cm 3/s 的流量倒入杯中,当水深为4 cm 时,水升高的瞬时变化率为________.解析:设水深为h 时,水面半径为r ,则h 8=r 3,∴r =38h , 经过t s 后,水的体积为20t ,则20t =13π(38h )2·h ,即h (t )= 320×643πt , ∴h ′(t )=13 320×643πt -23.又h =4时,r =32,V =3π, ∴t =3π20,h ′(320π)=809π. 答案:809πcm/s 10.将1 kg 铁从0 ℃加热到t ℃需要的热量Q (单位:J):Q (t )=0.000297t 2+0.4409t .(1)当t 从10变到20时函数值Q 关于t 的平均变化率是多少?它的实际意义是什么?(2)求Q ′(100),并解释它的实际意义.解:(1)当t 从10变到20时,函数值Q 关于t 的平均变化率为Q (20)-Q (10)20-10≈0.4498,它表示在铁块的温度从10 ℃增加到20 ℃的过程中,平均每增加1 ℃,需要吸收热量约为0.4498 J.(2)Q ′(t )=0.000594t +0.4409,则Q ′(100)=0.5003,它表示在铁块的温度为100 ℃这一时刻每增加1 ℃,需要吸收热量0.5003 J.11.某食品厂生产某种食品的总成本C (单位:元)和总收入R (单位:元)都是日产量x (单位:kg)的函数,分别为C (x )=100+2x +0.02x 2,R (x )=7x +0.01x 2,试求边际利润函数以及当日产量分别为200 kg,250 kg,300 kg时的边际利润,并说明其经济意义.解:(1)根据定义知,总利润函数为L(x)=R(x)-C(x)=5x-100-0.01x2,所以边际利润函数为L′(x)=5-0.02x.(2)当日产量分别为200 kg,250 kg,300 kg时,边际利润分别为L′(200)=1(元),L′(250)=0(元),L′(300)=-1(元).其经济意义是:当日产量为200 kg时,再增加1 kg,则总利润可增加1元;当日产量为250 kg时,再增加1 kg,则总利润无增加;当日产量为300 kg时,再增加1 kg,则总利润反而减少1元.由此可得到:当企业的某一产品的生产量超过了边际利润的零点时,反而会使企业“无利可图”.。
第二节 导数在实际问题中的应用3.2.1实际问题中导数的意义★ 学习目标1.理解用函数思想解决优化问题的基本思路; 2.能运用函数并结合导数知识解决简单的实际问题。
★ 学法指导通过实际问题的应用举例,逐步掌握运用函数思想解决优化问题的建模过程:优化问题→用函数表示的数学问题→用导数解决数学问题→优化问题的结果。
★ 知识点归纳1.生活中经常遇到求 等问题,这些问题通常成为优化问题; 2 .利用导数解决优化问题的实质是 ; 3 .解决优化问题的步骤是2) ;(3) 。
★ 重点:掌握优化问题的建模过程;难点:将实际问题转化为数学中的函数问题,并根据实际意义正确确定函数的定义域; 剖析:1.生活和生产实践中优化问题的常见类型:费用、用料最省问题;利润最大问题;面积、体积最大问题等。
2. 在运用函数解决实际问题的过程中,要注意恰当地选择自变量,从而简化函数的解析式,简化问题解决的过程;3.在解决实际问题时,不仅要在准确理解变量关系的基础上正确建立函数关系,而且要根据实际意义正确确定函数的定义域;4.在实际问题中,有时会遇到在定义域内只有一点满足'()0f x =的情形,这时我们仍要确定它是极大值还是极小值,不应认为它就一定是解。
★ 典例分析例1 某机车拖运货物时对货物所做的功W (单位:J )是时间t (单位:s )的函数,设这个函数可以表示为:753-+=t tt w )(。
(1) 求t 从1s 变到3s 时,功W 关于时间t 的平均变化率,并解释它的实际意义; (2) 求在t=1s 和t=3s 时,该机车每秒做的功。
分析:()W t 在0tt =处的导数'0()W t 为机车在0t t =时,每秒所做的功即功率。
变式练习1一辆加速行使的汽车,其速度关于时间的函数表达式为2()210,v f t t t ==-+求'(1)f ,并解释它的实际意义。
例2 用长为90cm ,宽为48cm 的长方形做一个无盖的容器,先在四角分别截去一个小正方形,然后把四边形转090角,再焊接而成(如图所示),问该容器的高为多少时,容器的容积最大?最大容积是多少?分析:考察函数的概念,运用导数求最值的方法。
《生活中的优化问题举例》教学反思 人教A 版选修2-2的1.4节是《生活中的优化问题举例》。
“优化问题”是现实生活中常碰到的问题,比如费用最低、用料最省、效率最高等。
本节课的教学目标是:1.通过生活中的优化问题的学习,使学生体会导数在解决生活中的优化问题的广泛作用和强大实力,促进学生全面认识数学的科学价值、应用价值和文化价值;2.通过实际问题的研究,促进学生分析问题、解决问题以及数学建模能力的提高,突出导数的应用研究。
本节课的难点主要有两个:难点之一是数学建模问题;学生难以写出函数关系式。
难点之二是学生的“用导数求函数最值”知识是否扎实。
教材选取的这三道题虽然都来自实际生活,但对于本校的学生来讲,还是有难度的,所以选择了面积、容积最值问题,利润最大问题,费用最省相对来说较容易的三个研学问题。
比如例题1,海报版面尺寸的设计问题,有些学生难以写出目标函数85122++=x
x S ,采用求导的方法求最值是一种方法,另外根据函数的形状,有一部分学生能够想到运用基本不等式。
在第二题容积最大问题中,较多学生易忽略定义域的问题。
利润与费用最省问题,也是实际中常遇见的问题。
因为考虑到部分学习能力强的学生,所以加入了一道高考题。
本节课总体来说学生反映不错,达到了学习目标。
最后,本堂课中难点是数学建模,数学建模是数学核心素养的一部分,素质教育的核心是创新教育,这已然成为全社会的共识。
要培养学生的创新意识创新精神,首先就要求教师具有创新精神,要能科学、合理正确地使用好教材, 提高课堂效率,发展学生的思维能力, 我想这也是每个中学教师都所面临的共同挑战。