31变化率与导数公开课用课件.ppt
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- 31 变化 导数 公开 课件
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1、31变化率与导数公开课用变化率与导数公开课用微积分主要与四类问题的处理相关微积分主要与四类问题的处理相关: 一、一、已知物体运动的路程作为时间的函数已知物体运动的路程作为时间的函数, 求物体在任意时刻的速度与加速度等求物体在任意时刻的速度与加速度等; 二、二、求曲线的切线求曲线的切线; 三、三、求已知函数的最大值与最小值求已知函数的最大值与最小值; 四、四、求长度、面积、体积和重心等。求长度、面积、体积和重心等。 3.1.13.1.1变化率问题变化率问题研究某个变量相对于另一个变量变化 导数研究的问题 的快慢程度变化率问题第一次第二次0.62dm0.16dm问题一:气球膨胀率34( )3V r
2、r33( )4Vr V(1)(0)(/ )1 00.62rrdm L气球的平均膨胀率为气球的平均膨胀率为气球的平均膨胀率为气球的平均膨胀率为(2)(1)(/ )2 10.16rrdm L当气球的空气容量从当气球的空气容量从V1增加到增加到V2时,时,气球的平均膨胀率是多少?气球的平均膨胀率是多少?思考思考1212)()(VVVrVr 在高台跳水运动中在高台跳水运动中, , 运动员相对于水面的高度运动员相对于水面的高度 h h ( (单位单位:m):m)与起跳后的时间与起跳后的时间 t t ( (单位单位:s) :s) 存在函数存在函数关系关系105 . 69 . 4)(2ttth 如果用运动员
3、在某段时间内的平均速度如果用运动员在某段时间内的平均速度 描述其运动状态描述其运动状态, 那么那么:v在在0 t 0.5这段时间里这段时间里,在在1 t 2这段时间里这段时间里,);m/s(05. 405 . 0)0()5 . 0(hhv);m/s(2 . 812) 1 ()2(hhv问题二:高台跳水 计算运动员在计算运动员在 这段时间里的平均速度这段时间里的平均速度,并思考下面的问题并思考下面的问题:65049t (1) 运动员在这段时间里是静止的吗运动员在这段时间里是静止的吗?(2) 你认为用平均速度描述运动员的运动状态有什么问题吗你认为用平均速度描述运动员的运动状态有什么问题吗?65()
4、(0)1049hh0hvt 平均速度不能准确反映该段段时间里运动状态平均速度不能准确反映该段段时间里运动状态.探究探究式子式子2121()()f xf xxx平均变化率的定义若设若设x=x2-x1, y=f(x2)-f(x1) 则平均变化率为则平均变化率为这里这里x看作是相对于看作是相对于x1的一个的一个“增量增量”可用可用x1+x代替代替x2同理同理 y=f(x2)-f(x1)yx =f(x2) - f(x1) x2 x1 =f(x1+x) f(x1) x称为函数称为函数 f (x)从x1到到 x2的平均变化率的平均变化率. 思考思考? 观察函数观察函数f(x)f(x)的图象的图象平均变化率
5、平均变化率 表示什么表示什么? ?121)()f xyxxx2f(xOABxyY=f(x)x1x2f(x1)f(x2)x2-x1=xf(x2)-f(x1)=y例例1 1、已知函数、已知函数 ,分别计算,分别计算 在下列区间上在下列区间上 的平均变化率:的平均变化率: 2)(xxf)(xf(1 1)11,33;(2 2)11,22;(3 3)11,1.11.1432.1例例2.求函数求函数y=5x2+6在区间在区间2,2+x 内的平均变化率。内的平均变化率。解 y=5(2+ x)2+6-(522+6) =20 x+5x2所以平均变化率为xxy5201. 一质点运动的方程为一质点运动的方程为s=1
6、2t2,则在一段时间,则在一段时间1,2内的平均速度为()内的平均速度为() A4 B8 C 6 D6C课堂练习课堂练习2.设函数设函数y=f(x),当自变量,当自变量x由由x0改变到改变到x0+x时,函数的改变量为()时,函数的改变量为() Af(x0+x)B f(x0)+x Cf(x0 ) x Df(x0+x) f(x0)D 3. 3. 已知已知f(x)=2xf(x)=2x2 2+1+1 (1) (1)求求: : 其从其从x x1 1到到x x2 2的平均变化率;的平均变化率; (2) (2)求求: : 其从其从x x0 0到到x x0 0+x+x的平均变化率,的平均变化率, 并求并求x
7、x0 0=1, x= =1, x= 时的平均变化率。时的平均变化率。12(1)2(x1+x2)(2)4x0+2x 5课堂练习课堂练习小结:小结: 1.1.函数的平均变化率函数的平均变化率121)()f xfxxx2f(x2.2.求函数的平均变化率的步骤求函数的平均变化率的步骤: : 3.3.函数的平均变化率的几何意义:函数的平均变化率的几何意义:121)()fxfxxx2f(x(1)求函数的改变量:求函数的改变量:f;(2)计算平均变化率计算平均变化率表示函数图象上两点表示函数图象上两点A(x1,f(x1), B(x2,f(x2)连线(割线)的斜率。连线(割线)的斜率。 在高台跳水中,函数关系
8、在高台跳水中,函数关系 h=-4.9t2+6.5t+10hto如何求如何求2时的瞬时速度?时的瞬时速度?20时时20时时2瞬时速度:物体在某一时刻的速度瞬时速度:物体在某一时刻的速度2,22,2,.ttv计算区间和区间内平均速度 可以得到如下表格3.1.2 3.1.2 导数的概念导数的概念t0时时, 在在2, 2 +t 这段时间内这段时间内1 .139 . 4tv1 .139 . 4tv13.051v 当t = 0.01时,13.149v 当t = 0.01时,0951.13v当t = 0.001时,1049.13v当t =0.001时,13.09951v 当t = 0.0001时,13.10
9、049v 当t =0.0001时,099951.13vt = 0.00001,100049.13vt = 0.00001,13.0999951v t = 0.000001,13.1000049v t =0.000001,105 . 69 . 4)(2ttth当当t趋近于趋近于0时时,平均速度有什么平均速度有什么变化趋势变化趋势? .0221 .13时的极限趋近于当是称确定值tthth1 .13,0, 2 定定值值趋趋近近于于确确平平均均速速度度时时趋趋势势近近于于当当vtt0limt(2)(2)13.1htht 瞬时速度 0limt (在局部)先求平均速度,然后(在局部)先求平均速度,然后取极
10、限。取极限。如何求瞬时速度?如何求瞬时速度?lim是什么意思?是什么意思?在其下面的条件下求右面的极限值。在其下面的条件下求右面的极限值。运动员在某一时刻运动员在某一时刻0的瞬时速度如何表示的瞬时速度如何表示?思考思考 示?处的瞬时变化率怎么表在、函数、函数的平均变化率怎么表示?、函数的平均变化率怎么表示?0 xlim思考思考导数的定义导数的定义:函数函数 y = f (x) 在在 x = x0 处的瞬时变化率是处的瞬时变化率是称为函数称为函数 y = f (x) 在在 x = x0 处的导数处的导数, 记作记作)(0 xf 或或 , 0|xxy导数就是瞬时变化率xxfxxflimxylim0
11、 x0 xxxfxxflimxylimxf0 x0 x0即:导数的作用:导数的作用:在例在例2中,高度中,高度h关于时间关于时间t的导数是运动员的的导数是运动员的瞬时速度;瞬时速度;在例在例1中,我们用的是平均膨胀率,那么半径中,我们用的是平均膨胀率,那么半径r关于体积关于体积v的导数是气球的的导数是气球的瞬时膨胀率瞬时膨胀率导数可以描绘任何事物的瞬时变化率导数可以描绘任何事物的瞬时变化率 求函数求函数y=f(x)在点在点x0处的导数的基本步骤是处的导数的基本步骤是:);()() 1 (00 xfxxfy 求函数的增量求函数的增量;)()()2(00 xxfxxfxy 求平均变化率求平均变化率
12、.lim)() 3 (00 xyxfx 取极限,得导数取极限,得导数注意:注意:x可正也可负可正也可负. 一差、二比、三极限一差、二比、三极限例例1. (1)求函数求函数y=3x2在在x=1处的导数处的导数.(2)求函数求函数f(x)=-x2+x在在x=-1附近的平均变化率,并求出在该点处的导数附近的平均变化率,并求出在该点处的导数 (3)质点运动规律为质点运动规律为s=t2+3,求质点在,求质点在t=3的瞬时速度的瞬时速度.例例1. (1)求函数求函数y=3x2在在x=1处的导数处的导数.(1)(1)yfxf解:23(1)3x263()xx263()yxxxx63 x /00(1)limli
13、m(63)6xxyfxx例例1.(2)求函数求函数f(x)=-x2+x在在x=-1附近的平均变化率,并求出在该点处的导数附近的平均变化率,并求出在该点处的导数 ( 1)( 1)yfxf 解:22( 1)( 1) ( 1)( 1)xx 2()3xx 2()3yxxxx平均变化率3x /00( 1)limlim(3)3xxyfxx例例1.(3)质点运动规律为质点运动规律为s=t2+3,求质点在,求质点在t=3的瞬时速度的瞬时速度.(3)(3)sftf解:22(3)3(33)t 2()6tt2()6stttt6t/00(3)limlim(6)6ttsftt.,21| ,:2000的的值值求求且且处处
14、附附近近有有定定义义在在已已知知函函数数例例xyxxxyxx ,:00 xxxy 解解.1)()(0000000000 xxxxxxxxxxxxxxxxxxy ,211limlim00000 xxxxxyxx . 1,2121,21| 000 xxyxx得得由由练习练习 .,62).80(157:,.,20并说明它们的意义并说明它们的意义的瞬时变化率的瞬时变化率原油温度原油温度时时和第和第计算第计算第为为单位单位的温度的温度原油原油时时如果在如果在和加热和加热行冷却行冷却油进油进对原对原需要需要品品产产柴油、塑胶等各种不同柴油、塑胶等各种不同将原油精炼为汽油、将原油精炼为汽油、例例hhxxxx
15、fCxh ,根据导数的定义 xfxfxy22 .6f和 262,fhh就是原油温度的瞬时变化率时和第在第解 xxx152721527222 , 3742 xxxxx , 33limlim2,00 xxyfxx所以 .56 f同理可得.运算过程运算过程请同学们自己完成具体请同学们自己完成具体0026,35.2,3/;6,5/.hhhC hhC h在第与第时 原油温度的瞬时变化率分别为与它说明:在第附近 原油温度大约以的速率下降在附近 原油温度大约以的速率上升00,.fxx一般地反映了原油温度在时刻 附近的变化情况计算第计算第3(h)和第)和第5(h)时,原油温度的瞬时)时,原油温度的瞬时变化率,
16、并说明它们的意义。变化率,并说明它们的意义。 35f 13f)(,解:这说明这说明:在第在第3小时附近,原油温度大约以小时附近,原油温度大约以1的速率下降,在第的速率下降,在第5小时附近,小时附近,原油温度大约以原油温度大约以3的速率上的速率上升。升。练习:练习:小结:小结: 1 1求物体运动的瞬时速度:求物体运动的瞬时速度:(1 1)求位移增量)求位移增量s=s(t+t)-s(t)s=s(t+t)-s(t) (2) (2)求平均速度求平均速度(3 3)求极限)求极限;svt00()( ).limlimxxss tts ttt 2由导数的定义可得求导数的一般步骤:由导数的定义可得求导数的一般步
17、骤:(1)求函数的增量)求函数的增量y=f(x0+t)-f(x0) (2) 求平均变化率求平均变化率(3)求极限)求极限yx00()limxyfxx xxfxxflimxylimxf0 x0 x0即: 000 xxyf xxxfxy函数 在 处的导数,记作:或表示“平均变化率”xy 附近的变化情况。反映了函数在处的瞬时变化率,在表示函数000 x0 xxxxxfxylimxf2 一、复习一、复习1、导数的定义、导数的定义其中:其中: 其几何意义是其几何意义是 表示曲线上两点连线(就是曲线的割线)的斜率。表示曲线上两点连线(就是曲线的割线)的斜率。其几何意义是?其几何意义是? 0000,.,?f
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