《高等数学》第二章导数与微分
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第2章 导数与微分本章简介:(2′)微积分可以分为两部分:微分学和积分学。
微分学研究导数、微分及其应用,积分学研究不定积分、定积分及其应用,微分学是积分学的基础。
本章及第3章介绍微分学部分的内容,第4章及第5章介绍积分学部分的内容。
§2.1 导数的概念新课引入:(3′)中学里学过的速度、加速度表述的是在单位时间物体运动所走过的路程及速度变化的快慢程度,其实都是研究函数(运动函数、速度函数)相对于自变量(时间)变化的快慢程度,即研究函数的变化率问题,本节将用上一章学过的极限为工具来研究变化率问题,从实际例子出发介绍导数的概念及其计算方法。
一、变化率问题举例(15′) 1.平面曲线的切线斜率设曲线C 的方程为()y f x =,求曲线C 在点M 处切线的斜率. 为此,需先明确曲线的切线的含义。
如图 2.1,设N 是曲线C 上与点M 邻近的一点,连结点M 和N 的直线M N 称为曲线C 的割线,如果当点N 沿着曲线C 趋近于点M 时,割线M N 绕着点M 转动而趋近于极限位置M T ,则称直线M T 为曲线C 在点M 处的切线。
这里极限位置的含义是:只要弦长||M N 趋近于零,N M T ∠也趋近于零。
斜率表示直线上点的纵坐标相对于横坐标变化的快慢程度,切线M T 的斜率不易直接图2.2图2.1求得,先求割线M N 的斜率。
如图 2.2,设点M 、N 的坐标分别为00(,)x y 、00(,)x x y y +∆+∆,割线M N 的倾角为ϕ,切线M T 的倾角为α,则割线M N 的斜率为00()()tan f x x f x y xxϕ+∆-∆==∆∆。
显然,x ∆越小,即点N 沿曲线C 越趋近于点M ,割线M N 的斜率越趋近于切线M T 的斜率。
当点N 沿曲线C 无限趋近于点M ,即0x ∆→时,若割线M N 的斜率的极限存在,则此极限值就是曲线C 在点M 处切线的斜率,即()()000tan lim tan limlimx x x f x x f x y xxαϕ∆→∆→∆→+∆-∆===∆∆。