2018年高考数学一轮复习专题13导数的概念及其运算教学案理!
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*第十三章导数●网络体系总览●考点目标定位1.理解导数的定义,会求多项式函数的导数.2.理解导数的物理、几何意义,会求函数在某点处切线的斜率和物体运动到某点处的瞬时速度.3.会用导数研究多项式函数的单调性,会求多项式函数的单调区间.4.理解函数极大(小)值的概念,会用导数求多项式、函数的极值及在闭区间上的最值,会求一些简单的实际问题的最大(小)值.●复习方略指南在本章的复习过程中应始终把握对导数概念的认识、计算及应用这条主线.复习应侧重概念、公式、法则在各方面的应用,应淡化某些公式、法则的理论推导.课本只给出了两个简单函数的导数公式,我们只要求记住这几个公式,并会应用它们求有关函数的导数即可.从2000年高考开始,导数的知识已成为高考考查的对象,特别是导数的应用是高考必考的重要内容之一,题型涉及选择题、填空题与解答题,要给予充分的重视.但是,本章内容是限定选修内容,试题难度不大,要重视基本方法和基础知识;做练习题时要控制好难度,注意与函数、数列、不等式相结合的问题.13.1 导数的概念与运算●知识梳理1.用定义求函数的导数的步骤. (1)求函数的改变量Δy ; (2)求平均变化率xy ∆∆. (3)取极限,得导数f '(x 0)=0lim→∆x xy ∆∆. 2.导数的几何意义和物理意义几何意义:曲线f (x )在某一点(x 0,y 0)处的导数是过点(x 0,y 0)的切线斜率. 物理意义:若物体运动方程是s =s (t ),在点P (i 0,s (t 0))处导数的意义是t =t 0处的瞬时速度.3.求导公式(c )'=0,(x n )'=n ·x n -1(n ∈N *). 4.运算法则 如果f (x )、g (x )有导数,那么[f (x )±g (x )]'=f '(x )±g ′(x ),[c ·f (x )]'= c f '(x ).●点击双基1.若函数f (x )=2x 2-1的图象上一点(1,1)及邻近一点(1+Δx ,1+Δy ),则xy ∆∆等于A.4B.4xC.4+2ΔxD.4+2Δx 2解析:Δy =2(1+Δx )2-1-1=2Δx 2+4Δx ,xy∆∆=4+2Δx . 答案:C2.对任意x ,有f '(x )=4x 3,f (1)=-1,则此函数为A.f (x )=x 4-2 B.f (x )=x 4+2C.f (x )=x 3D.f (x )=-x 4解析:筛选法. 答案:A3.如果质点A 按规律s =2t 3运动,则在t =3 s 时的瞬时速度为A.6B.18C.54D.81解析:∵s ′=6t 2,∴s ′|t =3=54. 答案:C4.若抛物线y =x 2-x +c 上一点P 的横坐标是-2,抛物线过点P 的切线恰好过坐标原点,则c 的值为________.解析:∵y ′=2x -1,∴y ′|x =-2=-5.又P (-2,6+c ),∴26-+c=-5.∴c =4. 答案:45.设函数f (x )=(x -a )(x -b )(x -c )(a 、b 、c 是两两不等的常数),则)(a f a '+)(b f b '+)(c f c'=________. 解析:∵f (x )=x 3-(a +b +c )x 2+(ab +bc +ca )x -abc ,∴f '(x )=3x 2-2(a +b +c )x +ab +bc +ca . 又f '(a )=(a -b )(a -c ),同理f '(b )=(b -a )(b -c ), f '(c )=(c -a )(c -b ). 代入原式中得值为0. 答案:0 ●典例剖析【例1】 (1)设a >0,f (x )=ax 2+bx +c ,曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处切线的倾斜角的取值范围为[0,4π],则P 到曲线y =f (x )对称轴距离的取值范围为 A.[0,a 1] B.[0,a21] C.[0,|ab2|] D.[0,|ab 21-|] (2)(2004年全国,3)曲线y =x 3-3x 2+1在点(1,-1)处的切线方程为A.y =3x -4B.y =-3x +2C.y =-4x +3D.y =4x -5 (3)(2004年重庆,15)已知曲线y =31x 3+34,则过点P (2,4)的切线方程是______.(4)(2004年湖南,13)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方程是______.剖析:本题的各小题都是考查导数的几何意义的,导数的几何意义是曲线在该点处的切线的斜率.解析:(1)∵过P (x 0,f (x 0))的切线的倾斜角的取值范围是[0,4π], ∴P 到曲线y =f (x )对称轴x =-a b 2的距离d =x 0-(-a b 2)=x 0+ab 2. 又∵f '(x 0)=2ax 0+b ∈[0,1],∴x 0∈[a b 2-,a b 21-].∴d =x 0+a b 2∈[0,a21]. (2)∵点(1,-1)在曲线上,y ′=3x 2-6x ,∴切线斜率为3×12-6×1=-3.∴所求切线方程为y +1=-3(x -1). (3)∵P (2,4)在y =31x 3+34上,又y ′=x 2,∴斜率k =22=4.∴所求直线方程为y -4=4(x -2),4x -y -4=0. (4)y ′=6x -4,∴切线斜率为6×1-4=2. ∴所求直线方程为y -2=2(x +1),即2x -y +4=0. 答案:(1)B (2)B (3)4x -y -4=0 (4)2x -y +4=0评述:利用导数的几何意义,求切线的斜率是导数的一个基本应用. 思考讨论导数除用来求切线的斜率外,还有哪些方面的应用?答:导数的应用较广,如求函数的单调区间,求函数的极值、最值等.【例2】 曲线y =x 3在点(3,27)处的切线与两坐标轴所围成的三角形面积是多少?剖析:求出切线的方程后再求切线与坐标轴的交点.解:曲线在点(3,27)处切线的方程为y =27x -54,此直线与x 轴、y 轴交点分别为(2,0)和(0,-54),∴切线与坐标轴围成的三角形面积是S =21×2×54=54. 评述:求切线的斜率是导数的一个基本应用.【例3】 已知曲线C :y =x 3-3x 2+2x ,直线l :y =kx ,且直线l 与曲线C 相切于点(x 0,y 0)(x 0≠0),求直线l 的方程及切点坐标.剖析:切点(x 0,y 0)既在曲线上,又在切线上,由导数可得切线的斜率.联立方程组解之即可.解:∵直线过原点,则k =00x y(x 0≠1).由点(x 0,y 0)在曲线C 上,则y 0=x 03-3x 02+2x 0, ∴00x y =x 02-3x 0+2. 又y ′=3x 2-6x +2,∴在(x 0,y 0)处曲线C 的切线斜率应为k =f '(x 0)=3x 02-6x 0+2. ∴x 02-3x 0+2=3x 02-6x 0+2.整理得2x 02-3x 0=0. 解得x 0=23(∵x 0≠0). 这时,y 0=-83,k =-41.因此,直线l 的方程为y =-41x ,切点坐标是(23,-83). 评述:对于高次函数凡涉及到切线或其单调性的问题时,要有求导意识.【例4】 证明:过抛物线y =a (x -x 1)·(x -x 2)(a ≠0,x 1<x 2)上两点A (x 1,0)、B (x 2,0)的切线,与x 轴所成的锐角相等.剖析:利用与x 轴所成的锐角和倾斜角之间的关系,只要求出切线的斜率进行比较即可. 解:y ′=2ax -a (x 1+x 2),y ′|1x x ==a (x 1-x 2),即k A =a (x 1-x 2),y ′|2x x ==a (x 2-x 1),即k B =a (x 2-x 1).设两条切线与x 轴所成的锐角为α、β,则tan α=|k A |=|a (x 1-x 2)|, tan β=|k B |=|a (x 2-x 1)|,故tan α=tan β. 又α、β是锐角,则α=β.评述:由tan α=tan β不能直接得α=β,还必须有α、β为锐角时(或在同一单调区间上时)才能得α=β.●闯关训练 夯实基础1.函数f (x )=(x +1)(x 2-x +1)的导数是A.x 2-x +1 B.(x +1)(2x -1)C.3x 2D.3x 2+1解析:∵f (x )=x 3+1,∴f '(x )=3x 2.答案:C2.曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线方程为3x +y +3=0,则 A. f '(x 0)>0 B. f '(x 0)<0 C. f '(x 0)=0 D. f '(x 0)不存在 解析:由题知f '(x 0)=-3.答案:B3.函数f (x )=ax 3+3x 2+2,若f '(-1)=4,则a 的值等于________. 解析: f '(x )=3ax 2+6x ,从而使3a -6=4,∴a =310. 答案:310 4.曲线y =2x 2+1在P (-1,3)处的切线方程是________________. 解析:点P (-1,3)在曲线上,k =f '(-1)=-4,y -3=-4(x +1),4x +y +1=0. 答案:4x +y +1=05.已知曲线y =x 2-1与y =3-x 3在x =x 0处的切线互相垂直,求x 0.解:在x =x 0处曲线y =x 2-1的切线斜率为2x 0,曲线y =3-x 3的切线斜率为-3x 02.∵2x 0·(-3x 02)=-1,∴x 0=361.答案: 3616.点P 在曲线y =x 3-x +32上移动,设点P 处切线的倾斜角为α,求α的范围. 解:∵tan α=3x 2-1, ∴tan α∈[-1,+∞).当tan α∈[0,+∞)时,α∈[0,2π); 当tan α∈[-1,0)时,α∈[43π,π). ∴α∈[0,2π)∪[43π,π). 培养能力 7.曲线y =-x 2+4x 上有两点A (4,0)、B (2,4).求: (1)割线AB 的斜率k AB 及AB 所在直线的方程;(2)在曲线AB 上是否存在点C ,使过C 点的切线与AB 所在直线平行?若存在,求出C 点的坐标;若不存在,请说明理由.解:(1)k AB =4204--=-2, ∴y =-2(x -4).∴所求割线AB 所在直线方程为2x +y -8=0.(2)y '=-2x +4,-2x +4=-2,得x =3,y =-32+3×4=3. ∴C 点坐标为(3,3),所求切线方程为2x +y -9=0. 8.有点难度哟!若直线y =3x +1是曲线y =x 3-a 的一条切线,求实数a 的值.解:设切点为P (x 0,y 0),对y =x 3-a 求导数是y '=3x 2,∴3x 02=3.∴x 0=±1.(1)当x =1时,∵P (x 0,y 0)在y =3x +1上, ∴y =3×1+1=4,即P (1,4).又P (1,4)也在y =x 3-a 上,∴4=13-a .∴a =-3. (2)当x =-1时,∵P (x 0,y 0)在y =3x +1上,∴y =3×(-1)+1=-2,即P (-1,-2).又P (-1,-2)也在y =x 3-a 上,∴-2=(-1)3-a .∴a =1.综上可知,实数a 的值为-3或1.9.确定抛物线方程y =x 2+bx +c 中的常数b 和c ,使得抛物线与直线y =2x 在x =2处相切. 解:y '=2x +b ,k =y ′|x =2=4+b =2,∴b =-2.又当x =2时,y =22+(-2)×2+c =c , 代入y =2x ,得c =4. 探究创新10.有点难度哟!曲线y =x 3+3x 2+6x -10的切线中,求斜率最小的切线方程.解:y '=3x 2+6x +6=3(x +1)2+3,∴x =-1时,切线最小斜率为3,此时,y =(-1)3+3×(-1)2+6(-1)-10=-14. ∴切线方程为y +14=3(x +1),即3x -y -11=0. ●思悟小结1.理解导数的定义及几何和物理方面的意义是解题的关键.2.非多项式函数要化成多项式函数求导.3.要注意含有参数的函数的导数的写法及研究在不定点处切线问题时切点的设法. ●教师下载中心 教学点睛 1.f '(x 0)=0lim→x x x f x x ∆-∆+)()(00的几种等价形式:f '(x 0)=0limx x →00)()(x x x f x f -- =0lim →h h x f h x f )()(00-+=0lim→h hh x f x f )()(00--2.曲线C :y =f (x )在其上一点P (x 0,f (x 0))处的切线方程为 y -f (x 0)=f '(x 0)(x -x 0).3.若质点的运动规律为s =s (t ),则质点在t =t 0时的瞬时速度为v =s '(t 0).这就是导数的物理意义.4.直线与曲线相切,并不一定只有一个公共点,当曲线是二次曲线时,由解析几何知,直线与曲线相切,有且只有一个公共点,即切点.拓展题例【例题】 曲线y =x 2+1上过点P 的切线与曲线y =-2x 2-1相切,求点P 的坐标.解:设P (x 0,y 0),由题意知曲线y =x 2+1在P 点的切线斜率为k =2x 0,切线方程为y =2x 0x +1-x 02,而此直线与曲线y =-2x 2-1相切,∴切线与曲线只有一个交点,即方程2x 2+2x 0x +2-x 02=0的判别式Δ=4x 02-2×4×(2-x 02)=0.解得x 0=±332,y 0=37. ∴P 点的坐标为(332,37)或(-323,37).。
导数的概念教案及说明一、教学目标1. 让学生理解导数的定义和几何意义。
2. 掌握导数的计算方法。
3. 能够应用导数解决实际问题,如速度、加速度等。
二、教学内容1. 导数的定义2. 导数的几何意义3. 导数的计算方法4. 导数在实际问题中的应用三、教学重点与难点1. 重点:导数的定义、几何意义和计算方法。
2. 难点:导数的计算方法和在实际问题中的应用。
四、教学方法1. 采用讲解、演示、练习、讨论相结合的方法。
2. 使用多媒体课件辅助教学。
五、教学过程1. 导入:回顾函数的斜率概念,引导学生思考函数在某一点的瞬时变化率。
2. 导数的定义:介绍导数的定义,强调极限的思想,引导学生理解导数的含义。
3. 导数的几何意义:通过图形演示,让学生直观地理解导数表示曲线在某一点的切线斜率。
4. 导数的计算方法:讲解导数的计算方法,包括基本导数公式、导数的四则运算等。
5. 应用导数解决实际问题:举例说明导数在实际问题中的应用,如速度、加速度等。
6. 练习:布置练习题,让学生巩固导数的概念和计算方法。
7. 总结:对本节课的内容进行总结,强调导数的重要性和应用价值。
8. 作业:布置作业,巩固所学内容。
六、教学反思在教学过程中,注意观察学生的反应,根据学生的实际情况调整教学节奏和难度。
针对学生的薄弱环节,加强讲解和练习。
七、教学评价通过课堂表现、作业和练习,评价学生对导数的理解和应用能力。
鼓励学生积极参与讨论,提高解决问题的能力。
八、课时安排本节课安排2课时,共计45分钟。
九、教学资源1. 多媒体课件2. 练习题3. 相关参考资料十、教学拓展1. 导数的进一步应用,如函数的单调性、极值等。
2. 导数在其他学科中的应用,如物理、化学等。
六、教学策略1. 案例分析:通过分析具体的函数实例,让学生理解导数的计算过程和应用场景。
2. 小组讨论:鼓励学生分组讨论导数问题,培养合作解决问题的能力。
3. 实际操作:让学生利用计算器求解导数,增强实践操作能力。
导数的概念教案及说明一、教学目标1. 理解导数的定义和物理意义;2. 掌握导数的计算方法;3. 能够应用导数解决实际问题。
二、教学内容1. 导数的定义:引入极限的概念,讲解导数的定义及求导法则;2. 导数的计算:讲解基本函数的导数公式,四则运算法则,复合函数的链式法则;3. 导数的应用:讲解导数在实际问题中的应用,如运动物体的瞬时速度、加速度,函数的单调性、极值等。
三、教学重点与难点1. 导数的定义及求导法则;2. 导数的计算方法;3. 导数在实际问题中的应用。
四、教学方法1. 采用讲授法,讲解导数的定义、求导法则及应用;2. 利用例题,演示导数的计算过程;3. 引导学生运用导数解决实际问题。
五、教学过程1. 引入极限的概念,讲解导数的定义:导数表示函数在某一点的瞬时变化率,通过极限的概念来理解导数;2. 讲解基本函数的导数公式,四则运算法则,复合函数的链式法则:引导学生掌握导数的计算方法;3. 利用例题,演示导数的计算过程:让学生通过例题,加深对导数计算方法的理解;4. 讲解导数在实际问题中的应用:如运动物体的瞬时速度、加速度,函数的单调性、极值等,培养学生运用导数解决实际问题的能力;5. 课堂练习:布置相关练习题,巩固所学知识。
教学评价:通过课堂讲解、例题演示、练习题等方式,评价学生对导数的概念、计算方法及应用的掌握程度。
六、教学拓展1. 导数的几何意义:讲解导数表示曲线在某一点的切线斜率,引导学生理解导数的几何interpretation;2. 导数与函数的单调性:讲解导数与函数单调性的关系,引导学生理解如何利用导数判断函数的单调性;3. 导数与函数的极值:讲解导数与函数极值的关系,引导学生如何利用导数求函数的极值。
七、教学案例分析1. 分析实际问题,引导学生运用导数求解:如物体运动的速度、加速度问题,函数的单调性问题等;2. 分析复杂函数的导数求解过程:引导学生理解并掌握复杂函数导数的求解方法。
2018年高考数学一轮复习精品教学案3.1 导数的概念及运算(新课标人教版,教师版)【考纲解读】1.导数概念及其几何意义 (1)了解导数概念的实际背景. (2)理解导数的几何意义. 2.导数的运算(1)能根据导数定义,求函数x y xy x y x y x y c y ======,1,,,,32的导数. (2)能利用下面给出的基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则求简单函数的导数.(3)基本初等函数的导数公式和常用的导数计算公式:()0C '=(C 为常数), 1()();(sin )cos ;(cos )sin ;1();()ln (0,1);(ln );1(log )log (0,1)n n x x x x a a x nx n x x x x e e a a a a a x xx e a a x-+'''=∈N ==-'''==>≠='=>≠且且·法则1:[])()()()(x v x u x v x u '±'='±·法则2:[])()()()()()(x v x u x v x u x v x u '+'='·法则3:)0)(()()()()()()()(2≠'-'='⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛x v x v x v x u x v x u x v x u【要点梳理】 1.导数的概念(1)f(x)在x=x 0处的导数就是f(x)在x=x 0处的瞬时变化率,记作:0/|x x y =或f /(x 0),即f /(x 0)=000()()limx f x x f x x∆→+∆-∆.(2)当把上式中的x 0看作变量x 时, f /(x)即为f(x)的导函数,简称导数,即''()y f x ==0()()limx f x x f x x∆→+∆-∆.2.导数的几何意义:函数f(x)在x=x 0处的导数就是曲线y=f(x)在点P(x 0,f(x 0))处的切线的斜率k= f /(x 0),切线方程为'000()()y y f x x x -=-.3.基本初等函数的导数公式1()();(sin )cos ;(cos )sin ;1();()ln (0,1);(ln );1(log )log (0,1)n n x x x x a a x nx n x x x x e e a a a a a x xx e a a x-+'''=∈N ==-'''==>≠='=>≠且且4.两个函数的四则运算法则 若u(x),v(x)的导数都存在,则 法则1:[])()()()(x v x u x v x u '±'='±法则2:[])()()()()()(x v x u x v x u x v x u '+'='法则3:)0)(()()()()()()()(2≠'-'='⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛x v x v x v x u x v x u x v x u .【例题精析】考点一 导数的概念及几何意义例 1.(2018年高考新课标全国卷文科13)曲线y =x (3ln x +1)在点)1,1(处的切线方程为________1.(2018年高考江西卷文科4)曲线x y e =在点A (0,1)处的切线斜率为( ) A.1 B.2 C.e D.1e例2. (2018年高考全国2卷理数10)若曲线12y x -=在点12,a a -⎛⎫ ⎪⎝⎭处的切线与两个坐标围成的三角形的面积为18,则a =( )(A )64 (B )32 (C )16 (D )82. (2018年高考江西卷文科4)若函数42()f x ax bx c =++满足'(1)2f =,则'(1)f -=( )A .1-B .2-C .2D .0【课时作业】1.(山东省济南一中2018届高三上学期期末)设曲线11x y x +=-在点(3,2)处的切线与直线10ax y ++=垂直,则a = ( ) A .2B . 2-C . 12-D.122. (2018年高考宁夏卷文科4)曲线2y 21x x =-+在点(1,0)处的切线方程为( ) (A )1y x =- (B )1y x =-+ (C )22y x =- (D )22y x =-+ 【答案】A【解析】232y x '=-,所以11x k y ='==,所以选A .3.(2018年高考全国卷Ⅱ文科7)若曲线2y x ax b =++在点(0,)b 处的切线方程是10x y -+=,则( )(A )1,1a b == (B) 1,1a b =-= (C) 1,1a b ==- (D) 1,1a b =-=- 【答案】A 【解析】∵2x y x aa='=+=,∴ 1a =,(0,)b 在切线10x y -+=,∴ 1b =.4. (2018年全国高考宁夏卷3)曲线2xy x =+在点(-1,-1)处的切线方程为( ) (A )y=2x+1 (B)y=2x-1 C y =-2x-3 D.y=-2x-25.(2018年高考辽宁卷文科12)已知点P 在曲线41xy e =+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)[0,4π) (B)[,)42ππ (C ) 3(,]24ππ (D) 3[,)4ππ 【答案】D【解析】2441212x x x x xe y e e e e'=-=-++++,12,10xx e y e '+≥∴-≤<,即1tan 0α-≤<,3[,)4παπ∴∈.6. (福建省福州市2018年3月高中毕业班质量检查理科)函数)()(3R x ax x x f ∈+=在1=x 处有极值,则曲线)(x f y =在原点处的切线方程是 ___ __.1.(2018年高考重庆卷文科3)曲线323y x x =-+在点(1,2)处的切线方程为 ( ) A .31y x =- B .35y x =-+C .35y x =+D .2y x =【答案】A【解析】由导数的几何意义知:切线的斜率为3,所以切线方程为31y x =-,选A. 2. (2018年高考山东卷文科4)曲线211y x =+在点P(1,12)处的切线与y 轴交点的纵坐标是( )(A)-9 (B)-3 (C)9 (D)153. (2018年高考全国卷理科8)曲线y=2xe -+1在点(0,2)处的切线与直线y=0和y=x 围成的三角形的面积为( ) (A)13 (B)12 (C)23(D)1 【答案】A 【解析】:2'2x y e -=- ,2k =-,切线方程为22y x -=-由232223x y xy x y ⎧=⎪=⎧⎪⎨⎨=-+⎩⎪=⎪⎩得 则1211.233S =⨯⨯= 故选A.4.(2018年高考湖南卷文科7)曲线sin 1sin cos 2x y x x =-+在点(,0)4M π处的切线的斜率为( ) A .12-B .12 C.2- D.25. (2018年高考广东卷理科12)曲线y=x 3-x+3在点(1,3)处的切线方程为 .【答案】210x y -+=【解析】因为'231y x =-,所以切线的斜率为2,故所求的切线方程为210x y -+=. 6.(2018年高考山东卷文科22第1问)已知函数ln ()(e xx kf x k +=为常数,e=2.71828…是自然对数的底数),曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线与x 轴平行.求k 的值.。
导数的概念教案及说明一、教学目标1. 理解导数的定义及物理意义;2. 掌握导数的计算方法;3. 能够运用导数解决实际问题。
二、教学内容1. 导数的定义;2. 导数的计算;3. 导数在实际问题中的应用。
三、教学重点与难点1. 导数的定义及其几何意义;2. 导数的计算方法;3. 导数在实际问题中的应用。
四、教学方法1. 采用讲授法,讲解导数的定义、计算方法及应用;2. 利用图形展示导数的几何意义;3. 通过例题演示导数的计算过程;4. 引导学生运用导数解决实际问题。
五、教学准备1. 教学课件;2. 练习题;3. 相关实际问题。
第一章:导数的定义1.1 引入导数的概念1.2 解释导数的几何意义1.3 导数的计算方法第二章:导数的计算2.1 基本导数公式2.2 导数的计算规则2.3 高阶导数第三章:导数在实际问题中的应用3.1 运动物体的瞬时速度和加速度3.2 函数的极值问题3.3 曲线的凹凸性和拐点第四章:导数的其他应用4.1 曲线的切线和法线4.2 函数的单调性4.3 函数的凸性第五章:练习与拓展5.1 导数计算的练习题5.2 实际问题的练习题5.3 拓展练习题六、教学过程6.1 导入:通过回顾函数图像,引导学生思考如何描述函数在某一点的瞬时变化率。
6.2 新课讲解:详细讲解导数的定义,通过图形和实例直观展示导数的几何意义。
6.3 例题演示:挑选典型例题,展示导数的计算过程,引导学生理解和掌握计算方法。
6.4 课堂练习:布置练习题,让学生独立完成,巩固所学知识。
七、导数的计算7.1 基本导数公式:讲解常见函数的导数公式,如幂函数、指数函数、对数函数等。
7.2 导数的计算规则:介绍导数的四则运算法则、复合函数的导数等。
7.3 高阶导数:讲解函数的二阶导数、三阶导数等高阶导数的概念及计算方法。
八、导数在实际问题中的应用8.1 运动物体的瞬时速度和加速度:结合物理知识,讲解导数在描述物体运动中的应用。
8.2 函数的极值问题:引导学生利用导数求解函数的极值,探讨极值在实际问题中的应用。
导数的概念及几何意义教学设计一、目标分析依据教材结构与内容,并结合学生实际,特确定以下知、能、情教学目标:(1)知识与能力目标:理解导数的概念,探求导数的几何意义,培养学生运用极限思想去思考问题的能力以及建立数学模型的能力。
(2)过程与方法目标:通过实例引入、师生共同探究,培养学生提出、分析、解决问题的能力,提高学生逻辑思维和抽象概括能力。
(3)情感态度与价值观目标:通过导数的学习拓宽学生的视野,提升学生思考问题的广度和深度,让学生学会自主学习与相互交流学习,激发学生学习数学的热情。
二、教学重点理解导数的概念及几何意义教学难点运用极限的思想抽象出导数的定义三、教学方法是讨论发现法,问题探究法。
四、设计的指导思想现代认知心理学——建构主义学习理论。
五、设计的设计理念为了学生的一切.六、教学过程(一)创设情境、导入课题 1、在时间段( t 0+△t)- t 0 = △t 内,刘翔的平均速度为:因此刘翔在跨过最后一栏的瞬时速度v 就是他在t 0 到t 0+ Δ t 这段时间内,当Δ t 趋向于 零时平均速度的极限 ,即 2、曲线的切线我们发现,当点Q 沿着曲线无限接近点P 即Δx →0时,割线PQ 有一个极限位置PT.则我们把直线PT 称为曲线在点P 处的切线.设切线的倾斜角为α,那么当Δx →0时,割线PQ 的斜率,称为曲线在点P 处的切线的斜率.(二)实例分析、形成概念物体的瞬时速度及切线的斜率的共同特点是什么?函数的改变量 y ∆与自变量的改变量 x ∆比值的极限。
得出:提炼得出概念导数的定义:设函数y =f (x )在点x 0处及其附近有定义,当自变量x 在点x 0处有改变量△x 时,函数y 相应的增量 △y= f (x 0+ △x) - f (x 0), t s v t ∆∆=→∆0lim t s v ∆∆=()()t t s t t s t s v t t ∆-∆+=∆∆=→∆→∆00lim lim ()()x x f x x f x y k x x ∆-∆+=∆∆==→∆→∆0000lim lim tan α()()x x f x x f x y x x ∆-∆+=∆∆→∆→∆0000lim lim当△x →0 时,如果 xy ∆∆有极限,我们就说函数f(x)在点x 0处可导, 并把这个极限叫做f(x)在x 0处的导数(或变化率)记作(三)组织讨论 深化认识设计理念:建构主义论:一切知识的学习都必须经过主体根据已有知识和经验进行理解、加工、构建自己的意义后才能被纳入到主体原有的认知系统中。
第13讲变化率与导数、导数的运算考试说明1。
了解导数概念的实际背景、2、通过函数图像直观理解导数的几何意义、3。
能依照导数定义求函数(为常数),的导数、4、能利用基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则求简单函数的导数,并了解复合函数求导法则,能求简单的复合函数(仅限于形如的复合函数)的导数、考情分析考点考查方向考例导数的定义利用定义求导数导数的运算计算导数、求某点导数值等所有导数试题导数的几何意义求切线斜率、方程、依照切线求参数值、导数几何意义的应用等几乎所有导数试题【重温教材】选修2-2 第1页至第18页【相关知识点回顾】1、变化率与导数(1)平均变化率:概念关于函数y=f(x),=叫作函数y=f(x)从x1到x2的变化率几何意义函数y=f(x)图像上两点(x1,f(x1)),(x2,f(x2))连线的物理意义若函数y=f(x)表示变速运动的质点的运动方程,则就是该质点在[x1,x2]上的速度(2)导数:概念点x0处=,我们称它为函数y=f(x)在处的导数,记为f'(x0)或y',即f'(x0)== 区间(a,b) 当x∈(a,b)时,f’(x)== 叫作函数在区间(a,b)内的导数几何意义函数y=f(x)在点x=x0处的导数f'(x0)就是函数图像在该点处切线的、曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程是物理意义函数y=f(x)表示变速运动的质点的运动方程,则函数在x=x0处的导数就是质点在x=x0时的速度,在(a,b)内的导数就是质点在(a,b)内的方程2、导数的运算常用导数公式原函数导函数特例或推广常数函数C'=0(C为常数)幂函数(xn)’=(n∈Z) '=-三角函数(sin x)'=,(cosx)'=偶(奇)函数的导数是奇(偶)函数,周期函数的导数是周期函数指数函数(a x)’=(a>0且a≠1) (e x)’=ex对数函数(log a x)'= (a>0且a≠1)(ln x)'=,(ln|x|)'=四则运算法则加减[f(x)±g(x)]'='=f'i(x)乘法[f(x)·g(x)]’= [Cf(x)]’=Cf'(x) 除法’=(g(x)≠0) '=-复合函数导数复合函数y=f[g(x)]的导数与函数y=f(u),u=g(x)的导数之间具有关系y'x= ,这个关系用语言表达就是“y对x的导数等于y对u的导数与u对x的导数的乘积”【知识回顾反馈练习】完成练习册第33页【对点演练】题组一常识题1.判断下列结论是否正确(打“√”或“×”)⑴是函数在附近的平均变化率;⑵曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点;⑶与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线;⑷函数的导数是;⑸若,则2。
高考复习—-导数复习目标1.了解导数的概念,能利用导数定义求导数.掌握函数在一点处的导数的定义和导数的几何意义,理解导函数的概念.了解曲线的切线的概念.在了解瞬时速度的基础上抽象出变化率的概念.2熟记基本导数公式,掌握两个函数四则运算的求导法则和复合函数的求导法则,会求某些简单函数的导数,利能够用导数求单调区间,求一个函数的最大(小)值的问题,掌握导数的基本应用.3.了解函数的和、差、积的求导法则的推导,掌握两个函数的商的求导法则。
能正确运用函数的和、差、积的求导法则及已有的导数公式求某些简单函数的导数.4.了解复合函数的概念。
会将一个函数的复合过程进行分解或将几个函数进行复合.掌握复合函数的求导法则,并会用法则解决一些简单问题。
三、基础知识梳理:导数是微积分的初步知识,是研究函数,解决实际问题的有力工具。
在高中阶段对于导数的学习,主要是以下几个方面: 1.导数的常规问题:(1)刻画函数(比初等方法精确细微);(2)同几何中切线联系(导数方法可用于研究平面曲线的切线);(3)应用问题(初等方法往往技巧性要求较高,而导数方法显得简便)等关于n 次多项式的导数问题属于较难类型。
2.关于函数特征,最值问题较多,所以有必要专项讨论,导数法求最值要比初等方法快捷简便。
3.导数与解析几何或函数图象的混合问题是一种重要类型,也是高考中考察综合能力的一个方向,应引起注意。
4.瞬时速度物理学习直线运动的速度时,涉及过瞬时速度的一些知识,物理教科书中首先指出:运动物体经过某一时刻(或某一位置)的速度叫做瞬时速度,然后从实际测量速度出发,结合汽车速度仪的使用,对瞬时速度作了说明.物理课上对瞬时速度只给出了直观的描述,有了极限工具后,本节教材中是用物体在一段时间运动的平均速度的极限来定义瞬时速度. 5.导数的定义导数定义与求导数的方法是本节的重点,推导导数运算法则与某些导数公式时,都是以此为依据. 对导数的定义,我们应注意以下三点:(1)△x 是自变量x 在 0x 处的增量(或改变量).(2)导数定义中还包含了可导或可微的概念,如果△x→0时,xy∆∆有极限,那么函数y=f (x )在点0x 处可导或可微,才能得到f (x)在点0x 处的导数.(3)如果函数y=f (x)在点0x 处可导,那么函数y=f (x)在点0x 处连续(由连续函数定义可知).反之不一定成立.例如函数y=|x |在点x=0处连续,但不可导.由导数定义求导数,是求导数的基本方法,必须严格按以下三个步骤进行:(1)求函数的增量)()(00x f x x f y -∆+=∆; (2)求平均变化率xx f x x f x y ∆-∆+=∆∆)()(00; (3)取极限,得导数x y x f x ∆∆=→∆00lim )('。
高中数学导数的概念教案
一、教学目标:
1. 理解导数的定义及其物理意义;
2. 掌握导数计算的方法和规则;
3. 能够应用导数解决实际问题;
4. 培养学生的数学思维和解决问题的能力。
二、教学重点和难点:
1. 理解导数的定义及其物理意义;
2. 导数计算的方法和规则;
3. 实际问题应用。
三、教学内容与安排:
第一课时:导数的基本概念
1. 定义:导数是函数在某一点处的瞬时变化率;
2. 物理意义:导数表示了函数的变化速率,可以用来解释速度、加速度等物理现象;
3. 讨论导数存在的必备条件。
第二课时:导数的计算方法
1. 导数的计算法则:和、差、积、商、复合函数的导数;
2. 高阶导数的计算方法;
3. 计算导数的基本技巧。
第三课时:导数的应用
1. 利用导数求函数的极值;
2. 利用导数解决优化问题;
3. 利用导数解决曲线的切线问题。
四、教学方法:
1. 讲授相结合,引导学生主动探究;
2. 注重示范和实例讲解,提高学生的问题解决能力;
3. 课堂小组讨论,促进学生之间的合作与交流。
五、教学评价:
1. 课堂练习与作业;
2. 实际问题解决能力的考核;
3. 学生的课堂表现和参与度。
六、教学反思:
1. 根据学生的理解情况调整教学内容和节奏;
2. 激发学生的学习兴趣,增强学生的主动学习意识;
3. 关注学生的学习过程,及时给予反馈和帮助。
导数概念及其运算、定积分教学目标知识与技能:1.了解导数概念的实际背景.2.理解导数的几何意义.过程与方法:能根据导数定义求函数y=c(c为常数),y=x,y=x2,y=x3,y=1x,y=x的导数.情感与价值观:主要通过导数的运算及导数的几何意义考查逻辑推理和数学运算能力.第一课时【课题】导数概念及其运算、定积分【授课时间】年月日班级:【教学重点】了解导数概念的实际背景【教学难点】能利用基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则求简单函数的导数,能求简单的复合函数(仅限于形如f(ax+b)的复合函数)的导数【课型】复习课【教学用具】班班通【教学方法】引导法,练习法,探究法【教学过程】初次备课二次备课二、预习检测:1.什么是导数?三、新课引入:1.函数y=f(x)的导函数如果函数y=f(x)在开区间(a,b)内的每一点处都有导数,其导数值在(a,b)内构成一个新函数,这个函数称为函数y=f(x)在开区间内的导函数.记作f′(x)或y′.2.基本初等函数的导数公式基本初等函数导函数 f (x )=c (c 为常数)f ′(x )=0 f (x )=x α(α∈Q *)f ′(x )=αx α-1 f (x )=sin xf ′(x )=cos_x f (x )=cos xf ′(x )=-sin_x f (x )=e xf ′(x )=e x f (x )=a x (a >0,a ≠1)f ′(x )=a x ln_a f (x )=ln xf ′(x )=1x f (x )=log a x(a >0,a ≠1)f ′(x )=1x ln a 3.导数的运算法则若f ′(x ),g ′(x )存在,则有(1)[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x );(2)[f (x )·g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x );(3)⎣⎡⎦⎤f (x )g (x )′=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2(g (x )≠0). 4.定积分(1)定积分的概念在⎠⎛a bf (x )d x 中,a ,b 分别叫做积分下限与积分上限,区间[a ,b ]叫做积分区间,f (x )叫做被积函数,x 叫做积分变量,f (x )d x 叫做被积式.(2)定积分的性质①⎠⎛a b kf (x )d x =k ⎠⎛a b f (x )d x (k 为常数); ②⎠⎛a b [f 1(x )±f 2(x )]d x =⎠⎛a b f 1(x )d x ±⎠⎛a bf 2(x )d x ;③⎠⎛a b f (x )d x =⎠⎛a c f (x )d x +⎠⎛c b f (x )d x (其中a <c <b ).1.若f (x )=x ·e x ,则f ′(1)=________.答案:2e2.曲线y =1-2x +2在点(-1,-1)处的切线方程为________. 答案:2x -y +1=01.(2020·珠海调考)下列求导运算正确的是( )。
专题13 导数的概念及其运算1.了解导数概念的实际背景;2.通过函数图象直观理解导数的几何意义;3.能根据导数的定义求函数y =c(c 为常数),y =x ,y =1x ,y =x2,y =x3,y =x 的导数;4.能利用基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则求简单函数的导数,能求简单复合函数(仅限于形如y =f(ax +b)的复合函数)的导数.1.函数f(x)在点x0处的导数 (1)定义函数y =f(x)在点x0的瞬时变化率lim Δx→0f x0+Δx -f x0Δx=l ,通常称为f(x)在点x0处的导数,并记作f′(x0),即lim Δx→0 f x0+Δx -f x0Δx=f′(x0). (2)几何意义函数f(x)在点x0处的导数f′(x0)的几何意义是曲线y =f(x)在点(x0,f(x0))的切线的斜率等于f′(x0).2.函数f(x)的导函数如果f(x)在开区间(a ,b)内每一点x 导数都存在,则称f(x)在区间(a ,b)可导.这样,对开区间(a ,b)内每个值x ,都对应一个确定的导数f′(x).于是,在区间(a ,b)内,f′(x)构成一个新的函数,我们把这个函数称为函数y =f(x)的导函数,记为f′(x)(或y′x、y′). 3.基本初等函数的导数公式4.导数的运算法则(1)[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x);(2)[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x);(3)⎣⎢⎡⎦⎥⎤f x g x ′=f′ x g x -f x g′ x [g x ]2 (g(x)≠0). 5.复合函数的导数复合函数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.高频考点一 导数的运算例1、分别求下列函数的导数: (1)y =exln x ;(2)y =x ⎝ ⎛⎭⎪⎫x2+1x +1x3; (3)y =x -sin x 2cos x2;(4)y =ln 1+2x.解 (1)y′=(ex)′ln x+ex(ln x)′=exln x +ex·1x=ex ⎝⎛⎭⎪⎫ln x +1x . (2)∵y=x3+1+1x2,∴y′=3x2-2x3.(3)∵y=x -12sin x ,∴y′=1-12cos x.(4)∵y=ln 1+2x =12ln(1+2x),∴y′=12·11+2x ·(1+2x)′=11+2x.【方法技巧】求导一般对函数式先化简再求导,这样可以减少运算量,提高运算速度,减少差错,常用求导技巧有:(1)连乘积形式:先展开化为多项式的形式,再求导;(2)分式形式:观察函数的结构特征,先化为整式函数或较为简单的分式函数,再求导; (3)对数形式:先化为和、差的形式,再求导; (4)根式形式:先化为分数指数幂的形式,再求导;(5)三角形式:先利用三角函数公式转化为和或差的形式,再求导; (6)复合函数:由外向内,层层求导. 【变式探究】求下列函数的导数: (1)y =x2sin x ; (2)y =cos x ex;(3)y =xsin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π2; (4)y =ln(2x -5).解 (1)y′=(x2)′sin x+x2(sin x)′=2xsin x +x2cos x.(2)y′=⎝⎛⎭⎪⎫cos x ex ′=(cos x )′ex-cos x (ex )′(ex )2=-sin x +cos xex.高频考点二 导数的几何意义例2、(1)(2016·全国Ⅲ卷)已知f(x)为偶函数,当x≤0时,f(x)=e -x -1-x ,则曲线y =f(x)在点 (1,2)处的切线方程是________.(2)已知函数f(x)=xln x ,若直线l 过点(0,-1),并且与曲线y =f(x)相切,则直线l 的方程为( )A.x +y -1=0B.x -y -1=0C.x +y +1=0D.x -y +1=0解析 (1)设x>0,则-x<0,f(-x)=ex -1+x. 又f(x)为偶函数,f(x)=f(-x)=ex -1+x , 所以当x>0时,f(x)=ex -1+x.因此,当x>0时,f′(x)=ex -1+1,f′(1)=e0+1=2.则曲线y =f(x)在点(1,2)处的切线的斜率为f′(1)=2,所以切线方程为y -2=2(x -1),即2x -y =0.(2)∵点(0,-1)不在曲线f(x)=xln x 上, ∴设切点为(x0,y0).又∵f′(x)=1+ln x ,∴⎩⎪⎨⎪⎧y0=x0ln x0,y0+1=(1+ln x0)x0,解得x0=1,y0=0.∴切点为(1,0),∴f′(1)=1+ln 1=1. ∴直线l 的方程为y =x -1,即x -y -1=0.答案 (1)2x -y =0 (2)B【方法规律】(1)求切线方程的方法:①求曲线在点P 处的切线,则表明P 点是切点,只需求出函数在点P 处的导数,然后利用点斜式写出切线方程;②求曲线过点P 的切线,则P 点不一定是切点,应先设出切点坐标,然后列出切点坐标的方程解出切点坐标,进而写出切线方程.(2)处理与切线有关的参数问题,通常根据曲线、切线、切点的三个关系列出参数的方程并解出参数:①切点处的导数是切线的斜率;②切点在切线上;③切点在曲线上. 【变式探究】(1)已知直线y =x +1与曲线y =ln(x +a)相切,则a 的值为( ) A.1 B.2 C.-1 D.-2(2)若函数f(x)=12x2-ax +ln x 存在垂直于y 轴的切线,则实数a 的取值范围是________.解析 (1)设切点为(x0,y0),y′=1x +a,所以有⎩⎪⎨⎪⎧y0=x0+1,1x0+a =1,y0=ln (x0+a ),解得⎩⎪⎨⎪⎧x0=-1,y0=0,a =2. (2)∵f(x)=12x2-ax +ln x ,∴f′(x)=x -a +1x .∵f(x)存在垂直于y 轴的切线,∴f′(x)存在零点,∴x+1x -a =0有解,∴a=x +1x≥2(x>0).答案 (1)B (2)[2,+∞)【举一反三】(2015·全国Ⅱ卷)已知曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线与曲线y =ax2+(a +2)x +1相切,则a =________.解析 法一 ∵y=x +ln x ,∴y′=1+1x,y′|x=1=2.∴曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线方程为y -1=2(x -1),即y =2x -1. ∵y=2x -1与曲线y =ax2+(a +2)x +1相切,∴a≠0(当a =0时曲线变为y =2x +1与已知直线平行).由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -1,y =ax2+(a +2)x +1消去y ,得ax2+ax +2=0. 由Δ=a2-8a =0,解得a =8.法二 同法一得切线方程为y =2x -1.设y =2x -1与曲线y =ax2+(a +2)x +1相切于点(x0,ax20+(a +2)x0+1). ∵y′=2ax +(a +2),∴y′|x=x0=2ax0+(a +2).由⎩⎪⎨⎪⎧2ax0+(a +2)=2,ax20+(a +2)x0+1=2x0-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x0=-12,a =8. 答案 8高频考点三、导数与函数图象的关系例3、如图,点A(2,1),B(3,0),E(x,0)(x≥0),过点E 作OB 的垂线l.记△AOB 在直线l 左侧部分的面积为S ,则函数S =f(x)的图象为下图中的( )答案 D【感悟提升】导数的几何意义是切点处切线的斜率,应用时主要体现在以下几个方面: (1)已知切点A(x0,f(x0))求斜率k ,即求该点处的导数值:k =f′(x0). (2)已知斜率k ,求切点A(x1,f(x1)),即解方程f′(x1)=k.(3)若求过点P(x0,y0)的切线方程,可设切点为(x1,y1),由⎩⎪⎨⎪⎧y1=f x1 ,y0-y1=f′ x1 x0-x1 求解即可.(4)函数图象在每一点处的切线斜率的变化情况反映函数图象在相应点处的变化情况,由切线的倾斜程度可以判断出函数图象升降的快慢.【变式探究】(1)已知函数f(x)=3x +cos2x +sin2x ,a =f′(π4),f′(x)是f(x)的导函数,则过曲线y =x3上一点P(a ,b)的切线方程为( ) A .3x -y -2=0 B .4x -3y +1=0C .3x -y -2=0或3x -4y +1=0D .3x -y -2=0或4x -3y +1=0(2)若直线y =2x +m 是曲线y =xlnx 的切线,则实数m 的值为________. 答案 (1)C (2)-e解析 (1)由f(x)=3x +cos2x +sin2x得f′(x)=3-2sin2x +2cos2x , 则a =f′(π4)=3-2sin π2+2cos π2=1.由y =x3得y′=3x2,当P 点为切点时,切线的斜率k =3a2=3×12=3. 又b =a3,则b =1,所以切点P 的坐标为(1,1).故过曲线y =x3上的点P 的切线方程为y -1=3(x -1), 即3x -y -2=0.当P 点不是切点时,设切点为(x0,x30), ∴切线方程为y -x30=3x20(x -x0),∵P(a,b)在曲线y =x3上,且a =1,∴b=1. ∴1-x30=3x20(1-x0), ∴2x 30-3x20+1=0,∴2x 30-2x20-x20+1=0, ∴(x0-1)2(2x0+1)=0,∴切点为⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,-18,∴此时的切线方程为y +18=34⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12,综上,满足题意的切线方程为3x -y -2=0或3x -4y +1=0,故选C. (2)设切点为(x0,x0lnx0),由y′=(xlnx)′=lnx +x·1x =lnx +1,得切线的斜率k =lnx0+1,故切线方程为y -x0lnx0=(lnx0+1)(x -x0), 整理得y =(lnx0+1)x -x0,与y =2x +m 比较得⎩⎪⎨⎪⎧lnx0+1=2,-x0=m ,解得x0=e ,故m =-e.【2016高考山东理数】若函数()y f x =的图象上存在两点,使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直,则称()y f x =具有T 性质.下列函数中具有T 性质的是( ) (A )sin y x= (B )ln y x=(C )e xy = (D )3y x =【答案】A【解析】当sin y x =时,cos y x '=,cos 0cos 1⋅π=-,所以在函数sin y x =图象存在两点,使条件成立,故A 正确;函数3ln ,e ,x y x y y x ===的导数值均非负,不符合题意,故选A 。