高中数学2-2-1.1导学案答案
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1.1.1 变化率问题1.1.2 导数的概念导学案答案
2018.10.22
1.× 2. × 3. √
例1 解 在x=1附近的平均变化率为k1=f1+Δx-f1Δx=1+Δx2-1Δx=2+Δx;
在x=2附近的平均变化率为k2=f2+Δx-f2Δx=2+Δx2-22Δx=4+Δx;
在x=3附近的平均变化率为k3=f3+Δx-f3Δx=3+Δx2-32Δx=6+Δx.当Δx=13时,k1=2+13=73,k2=4+13=133,
k3=6+13=193.由于k1
(2)函数f(x)在区间[-1,1]上的平均变化率为f1-f-11--1=2-12=12.由函数f(x)的图象知,f(x)=
x+3
2
,-1≤x≤1,
x+1,1
例2 解 割线PQ的斜率即为函数f(x)从1到1+Δx的平均变化率ΔyΔx.∵Δy=f(1+Δx)-f(1)=(1+Δx)2-(1+Δx) 例3 解 ∵ΔsΔt=s1+Δt-s1Δt=1+Δt2+1+Δt+1-12+1+1Δt=3+Δt,∴limΔt→0ΔsΔt=limΔt→0 (3+Δt)=3. 率为ΔsΔt=s2+Δt-s2Δt=a2+Δt2-4aΔt=4a+aΔt,∴limΔt→0ΔsΔt=4a=8,即a=2. 例4 C解析 limΔx→0f1-Δx-f12Δx=-12limΔx→0f[1+-Δx]-f1-Δx=-12f′(1). 检 1. A解析 ΔyΔx=f1.1-f11.1-1=0.210.1=2.1. 为fx2-fx1x2-x1,fx3-fx2x3-x2,fx4-fx3x4-x3,结合图象可以发现函数y=f(x)的平均变化率最大的一个区间是[x3,x 5. 1解析 limΔt→0st0+Δt-st0Δt=limΔt→07t0+Δt2-13t0+Δt+8-7t20-13t0+8Δt=limΔt→0 (14t0-13+7Δt) 理解平均变化率要注意以下几点: (2)为求点x0附近的平均变化率,上述表达式常写为fx0+Δx-fx0Δx的形式. (1)取极限前,要注意化简ΔyΔx,保证使Δx→0时分母不为0. 1.1.1 变化率问题1.1.2 导数的概念限时练答案 一、选择题 2. C解析 平均变化率为fb-fab-a=5b-ab-a=5. 9. 5解析 函数f(x)=x2-x在区间[-2,t]上的平均变化率是ΔyΔx=ft-f-2t--2=t2-t--22-2t+2=2, 10. -2,14解析 f′(x0)=limΔx→0fx0+Δx-fx0Δx=limΔx→01x0+Δx2-1x20Δx=-2x30. 因为f′(x0)+2=g′(x0),所以2x0+2=3x20,即3x20-2x0-2=0.解得x0=1-73或x0=1+73. ∴S′(2)=limΔt→0S2+Δt-S2Δt=limΔt→0322+Δt2-23Δt=23. 所以物体在t∈[3,5]内的平均速度为ΔsΔt=482=24 m/s. 因为物体在t=1附近位移的平均变化率为ΔsΔt=f1+Δt-f1Δt=29+3[1+Δt-3]2-29-31-32Δt=3Δt-12,
-(12-1)=Δx+(Δx)2,∴割线PQ的斜率k=ΔyΔx=1+Δx.又∵割线PQ的斜率为2,∴1+Δx=2,∴Δx=1.
变式2 B解析 设直线AC,BC的斜率分别为kAC,kBC,由平均变化率的几何意义知,s1(t)在[0,t0]上的平
均变化率v甲=kAC,s2(t)在[0,t0]上的平均变化率v乙=kBC.因为kAC
∴物体在t=1处的瞬时变化率为3.即物体在t=1 s时的瞬时速度为3 m/s.
变式3 解 质点M在t=2时的瞬时速度即为函数在t=2处的瞬时变化率.∵质点M在t=2附近的平均变化
变式4解 ∵f′(x0)=limΔx→0fx0+Δx-fx0Δx=limΔx→03x0+Δx2-3x20Δx=limΔx→0 (6x0+3Δx)=6x0,又f′(x0)=6,∴6x0=6,
即x0=1.
2
2. C
3. D解析 因为f′(1)=limΔx→0f1+Δx-f1Δx=limΔx→0a1+Δx+3-a+3Δx=a.因为f′(1)=3,所以a=3.
4. [x3,x4]解析 由平均变化率的定义可知,函数y=f(x)在区间[x1,x2],[x2,x3],[x3,x
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]上平均变化率分别
4
].
=14t0-13=1,得t0=1.
(1)平均变化率fx2-fx1x2-x1表示点(x1,f(x1))与点(x2,f(x2))连线的斜率,是曲线陡峭程度的“数量化”.
(3)函数的平均变化率可以表现出函数的变化趋势.自变量的改变量Δx取值越小,越能准确体现函数的变化情
况.
利用导数定义求导数:
(2)函数在x0处的导数f′(x0)只与x0有关,与Δx无关.
(3)导数可以描述事物的瞬时变化率,应用非常广泛.
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1. B解析 Δy=2+12-(2+1)=-12.
3. D解析 由平均速度和瞬时速度的关系可知,质点在t=1时的瞬时速度为s′=limΔt→0 (-3Δt-6)=-6.
4. B解析 函数f(x)从x1到x2的平均变化率就是割线AB的斜率,所以kAB=3,割线AB的倾斜角为π3.
5. C解析 ∵f(x)图象过原点,∴f(0)=0,∴f′(0)=limΔx→0f0+Δx-f0Δx=limΔx→0fΔxΔx=-1,故选C.
6. D解析 f(1)=4,f′(1)=limΔx→0f1+Δx-f1Δx=limΔx→031+Δx2+1-4Δx=limΔx→0 (6+3Δx)=6.
7. A解析 f′(x)=limΔx→0fx+Δx-fxΔx=-2x2,于是有-2m2=-12,m2=4,解得m=±2.
二、填空题
8. v1
即t2-t-6=2t+4,t2-3t-10=0,解得t=5或t=-2(舍去).
所以,当函数f(x)=x2-x在区间[-2,t]上的平均变化率是2时,t的值是5.
由题意知,f′(x0)=f(x0),即-2x30=1x20,解得x0=-2,从而y0=14.
11. -1解析 limΔx→0fx0-fx0+Δx2Δx=-12limΔx→0fx0+Δx-fx0Δx=-12f′(x0)=-1.
三、解答题
12.解 ∵函数f(x)在[2,2+Δx]上的平均变化率为ΔyΔx=f2+Δx-f2Δx=-2+Δx2+2+Δx--4+2Δx=-3-
Δx,∴由-3-Δx≤-1,得Δx≥-2.又∵Δx>0,∴Δx的取值范围是(0,+∞).
13.解 由导数的定义知,f′(x0)=limΔx→0x0+Δx2-x20Δx=2x0,g′(x0)=limΔx→0x0+Δx3-x30Δx=3x20.
四、探究与拓展
14. 23解析 x=t时,y=3t,B(t,3t),则AB=3t,∴S(t)=12·OA·AB=12t·3t=32t2,
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15.解 (1)因为物体在t∈[3,5]内的时间变化量为Δt=5-3=2,
位移变化量为Δs=3×52+2-(3×32+2)=3×(52-32)=48,
(2)求物体的初速度v0,即求物体在t=0时的瞬时速度.
因为物体在t=0附近位移的平均变化率为ΔsΔt=f0+Δt-f0Δt=29+3[0+Δt-3]2-29-30-32Δt=3Δt-18,
所以物体在t=0处位移的瞬时变化率为limΔt→0ΔsΔt=limΔt→0 (3Δt-18)=-18,
即物体的初速度v0=-18 m/s.
(3)物体在t=1时的瞬时速度即为物体在t=1处位移的瞬时变化率,
所以物体在t=1处位移的瞬时变化率为limΔt→0ΔsΔt=limΔt→0 (3Δt-12)=-12,即物体在t=1时的瞬时速度为-12 m/s.