新课程标准数学选修2—2第一章课后习题解答第一章 导数及其应用 3.1变化率与导数 练习(P6)在第3 h 和5 h 时,原油温度的瞬时变化率分别为1-和3. 它说明在第3 h 附近,原油温度大约以1 ℃/h 的速度下降;在第5 h 时,原油温度大约以3 ℃/h 的速率上升. 练习(P8)函数()h t 在3t t =附近单调递增,在4t t =附近单调递增. 并且,函数()h t 在4t 附近比在3t 附近增加得慢. 说明:体会“以直代曲”1的思想. 练习(P9)函数()r V =(05)V ≤≤的图象为根据图象,估算出(0.6)0.3r '≈,(1.2)0.2r '≈.说明:如果没有信息技术,教师可以将此图直接提供给学生,然后让学生根据导数的几何意义估算两点处的导数. 习题1.1 A 组(P10)1、在0t 处,虽然1020()()W t W t =,然而10102020()()()()W t W t t W t W t t t t--∆--∆≥-∆-∆. 所以,企业甲比企业乙治理的效率高.说明:平均变化率的应用,体会平均变化率的内涵. 2、(1)(1) 4.9 3.3h h t h t t t∆+∆-==-∆-∆∆,所以,(1) 3.3h '=-. 这说明运动员在1t =s 附近以3.3 m /s 的速度下降.3、物体在第5 s 的瞬时速度就是函数()s t 在5t =时的导数.(5)(5)10s s t s t t t∆+∆-==∆+∆∆,所以,(5)10s '=. 因此,物体在第5 s 时的瞬时速度为10 m /s ,它在第5 s 的动能213101502k E =⨯⨯= J.4、设车轮转动的角度为θ,时间为t ,则2(0)kt t θ=>.由题意可知,当0.8t =时,2θπ=. 所以258k π=,于是2258t πθ=. 车轮转动开始后第3.2 s 时的瞬时角速度就是函数()t θ在3.2t =时的导数.(3.2)(3.2)25208t t t t θθθππ∆+∆-==∆+∆∆,所以(3.2)20θπ'=.因此,车轮在开始转动后第3.2 s 时的瞬时角速度为20π1s -. 说明:第2,3,4题是对了解导数定义及熟悉其符号表示的巩固.5、由图可知,函数()f x 在5x =-处切线的斜率大于零,所以函数在5x =-附近单调递增. 同理可得,函数()f x 在4x =-,2-,0,2附近分别单调递增,几乎没有变化,单调递减,单调递减. 说明:“以直代曲”思想的应用.6、第一个函数的图象是一条直线,其斜率是一个小于零的常数,因此,其导数()f x '的图象如图(1)所示;第二个函数的导数()f x '恒大于零,并且随着x 的增加,()f x '的值也在增加;对于第三个函数,当x 小于零时,()f x '小于零,当x 大于零时,()f x '大于零,并且随着x 的增加,()f x '的值也在增加. 以下给出了满足上述条件的导函数图象中的一种. 说明:本题意在让学生将导数与曲线的切线斜率相联系. 习题3.1 B 组(P11)1、高度关于时间的导数刻画的是运动变化的快慢,即速度;速度关于时间的导数刻画的是速度变化的快慢,根据物理知识,这个量就是加速度.2、说明:由给出的()v t 的信息获得()s t 的相关信息,并据此画出()s t 的图象的大致形状. 这个过程基于对导数内涵的了解,以及数与形之间的相互转换.3、由(1)的题意可知,函数()f x 的图象在点(1,5)-处的切线斜率为1-,所以此点附近曲线呈下降趋势. 首先画出切线的图象,然后再画出此点附近函数的图象. 同理可得(2)(3)某点处函数图象的大致形状. 下面是一种参考答案.说明:这是一个综合性问题,包含了对导数内涵、导数几何意义的了解,以及对以直代曲思想的领悟. 本题的答案不唯一.1.2导数的计算 练习(P18)1、()27f x x '=-,所以,(2)3f '=-,(6)5f '=.2、(1)1ln 2y x '=; (2)2x y e '=; (3)4106y x x '=-; (4)3sin 4cos y x x '=--;(5)1sin 33xy '=-; (6)21y x '=-.习题1.2 A 组(P18)1、()()2S S r r S r r r r rπ∆+∆-==+∆∆∆,所以,0()lim(2)2r S r r r r ππ∆→'=+∆=.2、()9.8 6.5h t t '=-+.3、3213()34r V Vπ'=.4、(1)213ln 2y x x '=+; (2)1n x n x y nx e x e -'=+; (3)2323sin cos cos sin x x x x xy x-+'=; (4)9899(1)y x '=+; (5)2x y e -'=-; (6)2sin(25)4cos(25)y x x x '=+++.5、()82f x x '=-+. 由0()4f x '=有 04822x =-+,解得032x =6、(1)ln 1y x '=+; (2)1y x =-.7、1xy π=-+.8、(1)氨气的散发速度()500ln 0.8340.834t A t '=⨯⨯.(2)(7)25.5A '=-,它表示氨气在第7天左右时,以25.5克/天的速率减少.习题1.2 B 组(P19) 1、(1)(2)当h 越来越小时,sin()sin x h xy h+-=就越来越逼近函数cos y x =.(3)sin y x =的导数为cos y x =.2、当0y =时,0x =. 所以函数图象与x 轴交于点(0,0)P . x y e '=-,所以01x y ='=-.所以,曲线在点P 处的切线的方程为y x =-.2、()4sin d t t '=-. 所以,上午6:00时潮水的速度为0.42-m /h ;上午9:00时潮水的速度为0.63-m /h ;中午12:00时潮水的速度为0.83-m /h ;下午6:00时潮水的速度为 1.24-m /h. 1.3导数在研究函数中的应用 练习(P26)1、(1)因为2()24f x x x =-+,所以()22f x x '=-.当()0f x '>,即1x >时,函数2()24f x x x =-+单调递增; 当()0f x '<,即1x <时,函数2()24f x x x =-+单调递减. (2)因为()x f x e x =-,所以()1x f x e '=-.当()0f x '>,即0x >时,函数()x f x e x =-单调递增; 当()0f x '<,即0x <时,函数()x f x e x =-单调递减. (3)因为3()3f x x x =-,所以2()33f x x '=-.当()0f x '>,即11x -<<时,函数3()3f x x x =-单调递增; 当()0f x '<,即1x <-或1x >时,函数3()3f x x x =-单调递减. (4)因为32()f x x x x =--,所以2()321f x x x '=--. 当()0f x '>,即13x <-或1x >时,函数32()f x x x x =--单调递增;当()0f x '<,即113x -<<时,函数32()f x x x x =--单调递减. 2、3、因为2()(0)f x ax bx c a =++≠,所以()2f x ax b '=+. (1)当0a >时,()0f x '>,即2bx a >-时,函数2()(0)f x ax bx c a =++≠单调递增; ()0f x '<,即2bx a<-时,函数2()(0)f x ax bx c a =++≠单调递减.(2)当0a <时,()0f x '>,即2bx a <-时,函数2()(0)f x ax bx c a =++≠单调递增;()0f x '<,即2bx a>-时,函数2()(0)f x ax bx c a =++≠单调递减.注:图象形状不唯一.4、证明:因为32()267f x x x =-+,所以2()612f x x x '=-. 当(0,2)x ∈时,2()6120f x x x '=-<,因此函数32()267f x x x =-+在(0,2)内是减函数. 练习(P29)1、24,x x 是函数()y f x =的极值点,其中2x x =是函数()y f x =的极大值点,4x x =是函数()y f x =的极小值点.2、(1)因为2()62f x x x =--,所以()121f x x '=-. 令()1210f x x '=-=,得112x =. 当112x >时,()0f x '>,()f x 单调递增;当112x <时,()0f x '<,()f x 单调递减.所以,当112x =时,()f x 有极小值,并且极小值为211149()6()212121224f =⨯--=-. (2)因为3()27f x x x =-,所以2()327f x x '=-.令2()3270f x x '=-=,得3x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即3x <-或3x >时;②当()0f x '<,即33x -<<时. 当x '因此,当3x =-()f x 当3x =时,()f x 有极小值,并且极小值为54-. (3)因为3()612f x x x =+-,所以2()123f x x '=-. 令2()1230f x x '=-=,得2x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即22x -<<时;②当()0f x '<,即2x <-或2x >时. 当x '因此,当2x =-()f x 10- 当2x =时,()f x 有极大值,并且极大值为22(4)因为3()3f x x x =-,所以2()33f x x '=-. 令2()330f x x '=-=,得1x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即11x -<<时;②当()0f x '<,即1x <-或1x >时. 当x '因此,当1x =-()f x 2- 当1x =时,()f x 有极大值,并且极大值为2 练习(P31)(1)在[0,2]上,当112x =时,2()62f x x x =--有极小值,并且极小值为149()1224f =-. 又由于(0)2f =-,(2)20f =.因此,函数2()62f x x x =--在[0,2]上的最大值是20、最小值是4924-. (2)在[4,4]-上,当3x =-时,3()27f x x x =-有极大值,并且极大值为(3)54f -=;当3x =时,3()27f x x x =-有极小值,并且极小值为(3)54f =-; 又由于(4)44f -=,(4)44f =-.因此,函数3()27f x x x =-在[4,4]-上的最大值是54、最小值是54-.(3)在1[,3]3-上,当2x =时,3()612f x x x =+-有极大值,并且极大值为(2)22f =.又由于155()327f -=,(3)15f =.因此,函数3()612f x x x =+-在1[,3]3-上的最大值是22、最小值是5527.(4)在[2,3]上,函数3()3f x x x =-无极值.因为(2)2f =-,(3)18f =-.因此,函数3()3f x x x =-在[2,3]上的最大值是2-、最小值是18-.习题1.3 A 组(P31)1、(1)因为()21f x x =-+,所以()20f x '=-<. 因此,函数()21f x x =-+是单调递减函数. (2)因为()cos f x x x =+,(0,)2x π∈,所以()1sin 0f x x '=->,(0,)2x π∈.因此,函数()cos f x x x =+在(0,)2π上是单调递增函数. (3)因为()24f x x =--,所以()20f x '=-<.因此,函数()24f x x =-是单调递减函数. (4)因为3()24f x x x =+,所以2()640f x x '=+>. 因此,函数3()24f x x x =+是单调递增函数. 2、(1)因为2()24f x x x =+-,所以()22f x x '=+.当()0f x '>,即1x >-时,函数2()24f x x x =+-单调递增. 当()0f x '<,即1x <-时,函数2()24f x x x =+-单调递减. (2)因为2()233f x x x =-+,所以()43f x x '=-.当()0f x '>,即34x >时,函数2()233f x x x =-+单调递增.当()0f x '<,即34x <时,函数2()233f x x x =-+单调递减.(3)因为3()3f x x x =+,所以2()330f x x '=+>.因此,函数3()3f x x x =+是单调递增函数. (4)因为32()f x x x x =+-,所以2()321f x x x '=+-. 当()0f x '>,即1x <-或13x >时,函数32()f x x x x =+-单调递增.当()0f x '<,即113x -<<时,函数32()f x x x x =+-单调递减. 3、(1)图略. (2)加速度等于0.4、(1)在2x x =处,导函数()y f x '=有极大值;(2)在1x x =和4x x =处,导函数()y f x '=有极小值; (3)在3x x =处,函数()y f x =有极大值; (4)在5x x =处,函数()y f x =有极小值.5、(1)因为2()62f x x x =++,所以()121f x x '=+. 令()1210f x x '=+=,得112x =-.当112x >-时,()0f x '>,()f x 单调递增; 当112x <-时,()0f x '<,()f x 单调递减.所以,112x =-时,()f x 有极小值,并且极小值为211149()6()212121224f -=⨯---=-.(2)因为3()12f x x x =-,所以2()312f x x '=-.令2()3120f x x '=-=,得2x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即2x <-或2x >时;②当()0f x '<,即22x -<<时. 当x '因此,当2x =-()f x 当2x =时,()f x 有极小值,并且极小值为16-. (3)因为3()612f x x x =-+,所以2()123f x x '=-+. 令2()1230f x x '=-+=,得2x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即2x <-或2x >时;②当()0f x '<,即22x -<<时. 当x '因此,当2x =-时,()f x 有极大值,并且极大值为22; 当2x =时,()f x 有极小值,并且极小值为10-. (4)因为3()48f x x x =-,所以2()483f x x '=-. 令2()4830f x x '=-=,得4x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即2x <-或2x >时;②当()0f x '<,即22x -<<时. 当x '因此,当4x =-()f x 128- 当4x =时,()f x 有极大值,并且极大值为128.6、(1)在[1,1]-上,当112x =-时,函数2()62f x x x =++有极小值,并且极小值为4724. 由于(1)7f -=,(1)9f =,所以,函数2()62f x x x =++在[1,1]-上的最大值和最小值分别为9,4724. (2)在[3,3]-上,当2x =-时,函数3()12f x x x =-有极大值,并且极大值为16;当2x =时,函数3()12f x x x =-有极小值,并且极小值为16-. 由于(3)9f -=,(3)9f =-,所以,函数3()12f x x x =-在[3,3]-上的最大值和最小值分别为16,16-.(3)在1[,1]3-上,函数3()612f x x x =-+在1[,1]3-上无极值. 由于1269()327f -=,(1)5f =-,所以,函数3()612f x x x =-+在1[,1]3-上的最大值和最小值分别为26927,5-.(4)当4x =时,()f x 有极大值,并且极大值为128..由于(3)117f -=-,(5)115f =,所以,函数3()48f x x x =-在[3,5]-上的最大值和最小值分别为128,117-.习题3.3 B 组(P32)1、(1)证明:设()sin f x x x =-,(0,)x π∈. 因为()cos 10f x x '=-<,(0,)x π∈所以()sin f x x x =-在(0,)π内单调递减因此()sin (0)0f x x x f =-<=,(0,)x π∈,即sin x x <,(0,)x π∈. 图略(2)证明:设2()f x x x =-,(0,1)x ∈. 因为()12f x x '=-,(0,1)x ∈ 所以,当1(0,)2x ∈时,()120f x x '=->,()f x 单调递增, 2()(0)0f x x x f =->=;当1(,1)2x ∈时,()120f x x '=-<,()f x 单调递减,2()(1)0f x x x f =->=;又11()024f =>. 因此,20x x ->,(0,1)x ∈. 图略(3)证明:设()1x f x e x =--,0x ≠.因为()1x f x e '=-,0x ≠所以,当0x >时,()10x f x e '=->,()f x 单调递增, ()1(0)0x f x e x f =-->=;当0x <时,()10x f x e '=-<,()f x 单调递减, ()1(0)0x f x e x f =-->=;综上,1x e x ->,0x ≠. 图略 (4)证明:设()ln f x x x =-,0x >. 因为1()1f x x'=-,0x ≠ 所以,当01x <<时,1()10f x x'=->,()f x 单调递增, ()ln (1)10f x x x f =-<=-<;当1x >时,1()10f x x'=-<,()f x 单调递减, ()ln (1)10f x x x f =-<=-<;当1x =时,显然ln11<. 因此,ln x x <. 由(3)可知,1x e x x >+>,0x >. . 综上,ln x x x e <<,0x >图略2、(1)函数32()f x ax bx cx d =+++的图象大致是个“双峰”图象,类似“”或“”的形状. 若有极值,则在整个定义域上有且仅有一个极大值和一个极小值,从图象上能大致估计它的单调区间.(2)因为32()f x ax bx cx d =+++,所以2()32f x ax bx c '=++. 下面分类讨论:当0a ≠时,分0a >和0a <两种情形: ①当0a >,且230b ac ->时,设方程2()320f x ax bx c '=++=的两根分别为12,x x ,且12x x <, 当2()320f x ax bx c '=++>,即1x x <或2x x >时,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递增;当2()320f x ax bx c '=++<,即12x x x <<时,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递减.当0a >,且230b ac -≤时,此时2()320f x ax bx c '=++≥,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递增. ②当0a <,且230b ac ->时,设方程2()320f x ax bx c '=++=的两根分别为12,x x ,且12x x <, 当2()320f x ax bx c '=++>,即12x x x <<时,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递增;当2()320f x ax bx c '=++<,即1x x <或2x x >时,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递减. 当0a <,且230b ac -≤时,此时2()320f x ax bx c '=++≤,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递减 1.4生活中的优化问题举例 习题1.4 A 组(P37)1、设两段铁丝的长度分别为x ,l x -,则这两个正方形的边长分别为4x ,4l x -,两个正方形的面积和为 22221()()()(22)4416x l x S f x x lx l -==+=-+,0x l <<.令()0f x '=,即420x l -=,2lx =.当(0,)2l x ∈时,()0f x '<;当(,)2lx l ∈时,()0f x '>.因此,2lx =是函数()f x 的极小值点,也是最小值点.所以,当两段铁丝的长度分别是2l时,两个正方形的面积和最小.2、如图所示,由于在边长为a四个边长为x 盖方盒的底面为正方形,且边长为2a x -,高为 (1)无盖方盒的容积2()(2)V x a x x =-,02ax <<. (2)因为322()44V x x ax a x =-+, 所以22()128V x x ax a '=-+.令()0V x '=,得2a x =(舍去),或6ax =.当(0,)6a x ∈时,()0V x '>;当(,)62a ax ∈时,()0V x '<.(第2题)因此,6a x =是函数()V x 的极大值点,也是最大值点.所以,当6a x =时,无盖方盒的容积最大.3、如图,设圆柱的高为h ,底半径为R , 则表面积222S Rh R ππ=+由2V R h π=,得2V h R π=. 因此,2222()222V VS R R R R R Rππππ=+=+,0R >.令2()40V S R R R π'=-+=,解得R =.当R ∈时,()0S R '<;当)R ∈+∞时,()0S R '>.因此,R =是函数()S R 的极小值点,也是最小值点. 此时,22V h R Rπ===.所以,当罐高与底面直径相等时,所用材料最省.4、证明:由于211()()n i i f x x a n ==-∑,所以12()()n i i f x x a n ='=-∑.令()0f x '=,得11ni i x a n ==∑,可以得到,11ni i x a n ==∑是函数()f x 的极小值点,也是最小值点.这个结果说明,用n 个数据的平均值11nii a n =∑表示这个物体的长度是合理的,这就是最小二乘法的基本原理.5、设矩形的底宽为x m ,则半圆的半径为2x m ,半圆的面积为28x π2m ,矩形的面积为28x a π-2m ,矩形的另一边长为()8a xx π-m 因此铁丝的长为22()(1)244x a x al x x x x x πππ=++-=++,0x <<(第3题)令22()104a l x x π'=+-=,得x =.当x ∈时,()0l x '<;当x ∈时,()0l x '>.因此,x =是函数()l x 的极小值点,也是最小值点.时,所用材料最省.6、利润L 等于收入R 减去成本C ,而收入R 等于产量乘单价. 由此可得出利润L 与产量q 的函数关系式,再用导数求最大利润.收入211(25)2588R q p q q q q =⋅=-=-, 利润2211(25)(1004)2110088L R C q q q q q =-=--+=-+-,0200q <<.求导得1214L q '=-+令0L '=,即12104q -+=,84q =.当(0,84)q ∈时,0L '>;当(84,200)q ∈时,0L '<;因此,84q =是函数L 的极大值点,也是最大值点. 所以,产量为84时,利润L 最大, 习题1.4 B 组(P37)1、设每个房间每天的定价为x 元, 那么宾馆利润21801()(50)(20)7013601010x L x x x x -=--=-+-,180680x <<.令1()7005L x x '=-+=,解得350x =.当(180,350)x ∈时,()0L x '>;当(350,680)x ∈时,()0L x '>.因此,350x =是函数()L x 的极大值点,也是最大值点.所以,当每个房间每天的定价为350元时,宾馆利润最大. 2、设销售价为x 元/件时,利润4()()(4)()(5)b x L x x a c cc x a x b b-=-+⨯=--,54ba x <<.令845()0c ac bc L x x b b+'=-+=,解得458a bx +=.当45(,)8a b x a +∈时,()0L x '>;当455(,)84a b bx +∈时,()0L x '<.当458a b x +=是函数()L x 的极大值点,也是最大值点.所以,销售价为458a b +元/件时,可获得最大利润.1.5定积分的概念 练习(P42)83. 说明:进一步熟悉求曲边梯形面积的方法和步骤,体会“以直代曲”和“逼近”的思想. 练习(P45)1、22112()[()2]()i i i i i s s v t n n n n n n '∆≈∆=∆=-+⋅=-⋅+⋅,1,2,,i n =.于是 111()n n ni i i i i is s s v t n ==='=∆≈∆=∆∑∑∑取极值,得说明:进一步体会“以不变代变”和“逼近”的思想. 2、223km. 说明:进一步体会“以不变代变”和“逼近”的思想,熟悉求变速直线运动物体路程的方法和步骤. 练习(P48) 2304x dx =⎰. 说明:进一步熟悉定积分的定义和几何意义.从几何上看,表示由曲线3y x =与直线0x =,2x =,0y =所围成的曲边梯形的面积4S =. 习题1.5 A 组(P50)1、(1)10021111(1)[(1)1]0.495100100i i x dx =--≈+-⨯=∑⎰; (2)50021111(1)[(1)1]0.499500500i i x dx =--≈+-⨯=∑⎰; (3)100021111(1)[(1)1]0.499510001000i i x dx =--≈+-⨯=∑⎰. 说明:体会通过分割、近似替换、求和得到定积分的近似值的方法.2、距离的不足近似值为:18112171310140⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=(m );距离的过剩近似值为:271181121713167⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=(m ).3、证明:令()1f x =. 用分点 011i i n a x x x x x b -=<<<<<<= 将区间[,]a b 等分成n 个小区间,在每个小区间1[,]i i x x -上任取一点(1,2,,)i i n ξ= 作和式 11()nni i i b af x b a nξ==-∆==-∑∑, 从而 11lim nba n ib adx b a n→∞=-==-∑⎰, 说明:进一步熟悉定积分的概念.4、根据定积分的几何意义,0⎰表示由直线0x =,1x =,0y =以及曲线y =所围成的曲边梯形的面积,即四分之一单位圆的面积,因此4π=⎰.5、(1)03114x dx -=-⎰.由于在区间[1,0]-上30x ≤,所以定积分031x dx -⎰表示由直线0x =,1x =-,0y =和曲线3y x =所围成的曲边梯形的面积的相反数.(2)根据定积分的性质,得10133311011044x dx x dx x dx --=+=-+=⎰⎰⎰. 由于在区间[1,0]-上30x ≤,在区间[0,1]上30x ≥,所以定积分131x dx -⎰等于位于x 轴上方的曲边梯形面积减去位于x 轴下方的曲边梯形面积. (3)根据定积分的性质,得22333110115444x dx x dx x dx --=+=-+=⎰⎰⎰ 由于在区间[1,0]-上30x ≤,在区间[0,2]上30x ≥,所以定积分231x dx -⎰等于位于x 轴上方的曲边梯形面积减去位于x 轴下方的曲边梯形面积.说明:在(3)中,由于3x 在区间[1,0]-上是非正的,在区间[0,2]上是非负的,如果直接利用定义把区间[1,2]-分成n 等份来求这个定积分,那么和式中既有正项又有负项,而且无法抵挡一些项,求和会非常麻烦. 利用性质3可以将定积分231x dx -⎰化为023310x dx x dx -+⎰⎰,这样,3x 在区间[1,0]-和区间[0,2]上的符号都是不变的,再利用定积分的定义,容易求出031x dx -⎰,230x dx ⎰,进而得到定积分231x dx -⎰的值. 由此可见,利用定积分的性质可以化简运算.在(2)(3)中,被积函数在积分区间上的函数值有正有负,通过练习进一步体会定积分的几何意义. 习题1.5 B 组(P50)1、该物体在0t =到6t =(单位:s )之间走过的路程大约为145 m.说明:根据定积分的几何意义,通过估算曲边梯形内包含单位正方形的个数来估计物体走过的路程. 2、(1)9.81v t =.(2)过剩近似值:8111899.819.8188.292242i i =⨯⨯⨯=⨯⨯=∑(m ); 不足近似值:81111879.819.8168.672242i i =-⨯⨯⨯=⨯⨯=∑(m ) (3)409.81tdt ⎰; 409.81d 78.48t t =⎰(m ).3、(1)分割在区间[0,]l 上等间隔地插入1n -个分点,将它分成n 个小区间:[0,]l n ,2[,]l l n n ,……,(2)[,]n l l n -, 记第i 个区间为(1)[,]i l iln n-(1,2,i n =),其长度为 (1)il i l l x n n n-∆=-=.把细棒在小段[0,]l n ,2[,]l l n n ,……,(2)[,]n ll n-上质量分别记作:12,,,n m m m ∆∆∆,则细棒的质量1ni i m m ==∆∑.(2)近似代替当n 很大,即x ∆很小时,在小区间(1)[,]i l iln n-上,可以认为线密度2()x x ρ=的值变化很小,近似地等于一个常数,不妨认为它近似地等于任意一点(1)[,]i i l iln nξ-∈处的函数值2()i i ρξξ=. 于是,细棒在小段(1)[,]i l il n n -上质量 2()i i i l m x nρξξ∆≈∆=(1,2,i n =).(3)求和得细棒的质量 2111()nnni i i i i i l m m x nρξξ====∆≈∆=∑∑∑.(4)取极限细棒的质量 21lim ni n i l m nξ→∞==∑,所以20lm x dx =⎰.. 1.6微积分基本定理 练习(P55)(1)50; (2)503; (3)533-; (4)24; (5)3ln 22-; (6)12; (7)0; (8)2-.说明:本题利用微积分基本定理和定积分的性质计算定积分.习题1.6 A 组(P55)1、(1)403; (2)13ln 22--; (3)9ln 3ln 22+-; (4)176-; (5)2318π+; (6)22ln 2e e --. 说明:本题利用微积分基本定理和定积分的性质计算定积分.2、3300sin [cos ]2xdx x ππ=-=⎰. 它表示位于x 轴上方的两个曲边梯形的面积与x 轴下方的曲边梯形的面积之差. 或表述为:位于x 轴上方的两个曲边梯形的面积(取正值)与x 轴下方的曲边梯形的面积(取负值)的代数和.习题1.6 B 组(P55) 1、(1)原式=221011[]222x e e =-; (2)原式=4611[sin 2]224x ππ=-;(3)原式=3126[]ln 2ln 2x =.2、(1)cos 1sin [][cos cos()]0mx mxdx m m m mππππππ--=-=---=⎰; (2)sin 1cos [sin sin()]0mx mxdx m m m mππππππ--=|=--=⎰;(3)21cos 2sin 2sin []224mx x mx mxdx dx mπππππππ----==-=⎰⎰; (4)21cos 2sin 2cos []224mx x mx mxdx dx mπππππππ---+==+=⎰⎰.3、(1)0.202220()(1)[]49245245tkt kt t kt t g g g g g gs t e dt t e t e t e k k k k k k ----=-=+=+-=+-⎰. (2)由题意得 0.2492452455000t t e -+-=.这是一个超越方程,为了解这个方程,我们首先估计t 的取值范围.根据指数函数的性质,当0t >时,0.201t e -<<,从而 5000495245t <<, 因此,500052454949t <<. 因此50000.2749245 3.3610e-⨯-≈⨯,52450.2749245 1.2410e -⨯-≈⨯, 所以,70.271.2410245 3.3610t e ---⨯<<⨯.从而,在解方程0.2492452455000t t e -+-=时,0.2245t e -可以忽略不计.因此,.492455000t -≈,解之得 524549t ≈(s ). 说明:B 组中的习题涉及到被积函数是简单的复合函数的定积分,可视学生的具体情况选做,不要求掌握. 1.7定积分的简单应用 练习(P58) (1)323; (2)1. 说明:进一步熟悉应用定积分求平面图形的面积的方法与求解过程.练习(P59)1、52533(23)[3]22s t dt t t =+=+=⎰(m ).2、424003(34)[4]402W x dx x x =+=+=⎰(J ). 习题1.7 A 组(P60)1、(1)2; (2)92.2、2[]b b aa q q q qW k dr k k k r r a b==-=-⎰. 3、令()0v t =,即40100t -=. 解得4t =. 即第4s 时物体达到最大高度.最大高度为 42400(4010)[405]80h t dt t t =-=-=⎰(m ). 4、设t s 后两物体相遇,则 200(31)105tttdt tdt +=+⎰⎰,解之得5t =. 即,A B 两物体5s 后相遇.此时,物体A 离出发地的距离为 523500(31)[]130t dt t t +=+=⎰(m ).5、由F kl =,得100.01k =. 解之得1000k =.所做的功为 0.120.10010005005W ldl l ==|=⎰(J ). 6、(1)令55()501v t t t=-+=+,解之得10t =. 因此,火车经过10s 后完全停止. (2)1021000551(5)[555ln(1)]55ln1112s t dt t t t t =-+=-++=+⎰(m ). 习题1.7 B组(P60) 1、(1)22aaa x dx --⎰表示圆222x y a +=与x 轴所围成的上半圆的面积,因此2222aa a a x dx π--=⎰(2)120[1(1)]x x dx ---⎰表示圆22(1)1x y -+=与直线y x =所围成的图形(如图所示)的面积,因此,2120111[1(1)]114242x x dx ππ⨯---=-⨯⨯=-⎰. 2、证明:建立如图所示的平面直角坐标系,可设抛物线的 方程为2y ax =,则2()2b h a =⨯,所以24h a b =.从而抛物线的方程为 224hy x b=.于是,抛物线拱的面积23220204422()2[]b bh h S h x dx hx x bh b =-=-=⎰.3、如图所示.解方程组223y x y x ⎧=+⎨=⎩得曲线22y x =+与曲线3y x =交点的横坐标11x =,22x =. 于是,所求的面积为122201[(2)3][3(2)]1x x dx x x dx +-+-+=⎰⎰.4、证明:2[]()R hR h R RMm Mm Mmh W Gdr G G r r R R h ++==-=+⎰. 第一章 复习参考题A 组(P65)1、(1)3; (2)4y =-.2、(1)22sin cos 2cos x x xy x +'=; (2)23(2)(31)(53)y x x x '=-+-; (3)22ln ln 2x xy x x '=+; (4)2422(21)x x y x -'=+. y xO1(第1(2)题)yx hb O(第2题)3、32GMm F r'=-. 4、(1)()0f t '<. 因为红茶的温度在下降.(2)(3)4f '=-表明在3℃附近时,红茶温度约以4℃/min 的速度下降. 图略.5、因为()f x =()f x'=.当()0f x '=>,即0x >时,()f x 单调递增; 当()0f x '=<,即0x <时,()f x 单调递减.6、因为2()f x x px q =++,所以()2f x x p '=+. 当()20f x x p '=+=,即12px =-=时,()f x 有最小值. 由12p-=,得2p =-. 又因为(1)124f q =-+=,所以5q =. 7、因为2322()()2f x x x c x cx c x =-=-+,所以22()34(3)()f x x cx c x c x c '=-+=--. 当()0f x '=,即3cx =,或x c =时,函数2()()f x x x c =-可能有极值.由题意当2x =时,函数2()()f x x x c =-有极大值,所以0c >. 由于所以,当3c x =时,函数2()()f x x x c =-有极大值. 此时,23c=,6c =.8、设当点A 的坐标为(,0)a 时,AOB ∆的面积最小. 因为直线AB 过点(,0)A a ,(1,1)P ,所以直线AB 的方程为001y x a x a --=--,即1()1y x a a=--. 当0x =时,1a y a =-,即点B 的坐标是(0,)1aa -. 因此,AOB ∆的面积21()212(1)AOB a a S S a a a a ∆===--.令()0S a '=,即2212()02(1)a aS a a -'=⋅=-.当0a =,或2a =时,()0S a '=,0a =不合题意舍去.由于所以,当2a =,即直线AB 的倾斜角为135︒时,AOB ∆的面积最小,最小面积为2.9、D .10、设底面一边的长为x m ,另一边的长为(0.5)x +m. 因为钢条长为14.8m.所以,长方体容器的高为14.844(0.5)12.88 3.2244x x x x --+-==-. 设容器的容积为V ,则32()(0.5)(3.22)2 2.2 1.6V V x x x x x x x ==+-=-++,0 1.6x <<. 令()0V x '=,即26 4.4 1.60x x -++=.所以,415x =-(舍去),或1x =. 当(0,1)x ∈时,()0V x '>;当(1,1.6)x ∈时,()0V x '<. 因此,1x =是函数()V x 在(0,1.6)的极大值点,也是最大值点. 所以,当长方体容器的高为1 m 时,容器最大,最大容器为1.8 m 3.11、设旅游团人数为100x +时,旅行社费用为2()(100)(10005)5500100000y f x x x x ==+-=-++(080)x ≤≤.令()0f x '=,即105000x -+=,50x =.又(0)100000f =,(80)108000f =,(50)112500f =.所以,50x =是函数()f x 的最大值点.所以,当旅游团人数为150时,可使旅行社收费最多.12、设打印纸的长为x cm 时,可使其打印面积最大. 因为打印纸的面积为623.7,长为x ,所以宽为623.7x ,打印面积623.7()(2 2.54)(2 3.17)S x x x =-⨯-⨯ 23168.396655.9072 6.34x x =--,5.0898.38x <<. 令()0S x '=,即23168.3966.340x -=,22.36x ≈(负值舍去),623.727.8922.36≈. 22.36x =是函数()S x 在(5.08,98.38)内唯一极值点,且为极大值,从而是最大值点.所以,打印纸的长、宽分别约为27.89cm ,22.36cm 时,可使其打印面积最大.13、设每年养q 头猪时,总利润为y 元.则 21()20000100300200002y R q q q q =--=-+-(0400,)q q N <≤∈. 令0y '=,即3000q -+=,300q =.当300q =时,25000y =;当400q =时,20000y =.300q =是函数()y p 在(0,400]内唯一极值点,且为极大值点,从而是最大值点.所以,每年养300头猪时,可使总利润最大,最大总利润为25000元.14、(1)2; (2)22e -; (3)1;(4)原式=22222000cos sin (cos sin )[sin cos ]0cos sin x x dx x x dx x x x x πππ-=-=+=+⎰⎰;(5)原式=22001cos sin 2[]224x x x dx πππ---==⎰. 15、略. 说明:利用函数图象的对称性、定积分的几何意义进行解释.16、2.17、由F kl =,得0.0490.01k =. 解之得 4.9k =.所做的功为 20.30.30.10.14.9 4.90.1962l W ldl ==⨯|=⎰(J ) 第一章 复习参考题B 组(P66)1、(1)43()10210b t t '=-⨯. 所以,细菌在5t =与10t =时的瞬时速度分别为0和410-.(2)当05t ≤<时,()0b t '>,所以细菌在增加;当55t <<+时,()0b t '<,所以细菌在减少.2、设扇形的半径为r ,中心角为α弧度时,扇形的面积为S . 因为212S r α=,2l r r α-=,所以2l rα=-. 222111(2)(2)222l S r r lr r r α==-=-,02l r <<.令0S '=,即40l r -=,4l r =,此时α为2弧度. 4l r =是函数()S r 在(0,)2l 内唯一极值点,且是极大值点,从而是最大值点.所以,扇形的半径为4l 、中心角为2弧度时,扇形的面积最大. 3、设圆锥的底面半径为r ,高为h ,体积为V ,那么222r h R +=.因此,222231111()3333V r h R h h R h h ππππ==-=-,0h R <<.令22103V R h ππ'=-=,解得h R =.容易知道,h =是函数()V h 的极大值点,也是最大值点.。