2022年人教版高中数学《导数》全部教案 .pdf
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1、导数的背景(5 月 4 日)教学目标理解函数的增量与自变量的增量的比的极限的具体意义教学重点瞬时速度、切线的斜率、边际成本教学难点极限思想教学过程一、导入新课1.瞬时速度问题 1:一个小球自由下落,它在下落3 秒时的速度是多少?析:大家知道,自由落体的运动公式是221gts(其中 g 是重力加速度) . 当时间增量t很小时,从 3 秒到(3t)秒这段时间内,小球下落的快慢变化不大 .因此,可以用这段时间内的平均速度近似地反映小球在下落3 秒时的速度 . 从 3 秒到( 3t)秒这段时间内位移的增量:222)(9 .44.2939. 4)3(9.4)3()3(tttstss从而,ttsv9 .4
2、4.29. 从上式可以看出,t越小,ts越接近 29.4 米/秒; 当t无限趋近于 0 时,ts无限趋近于 29.4 米/秒.此时我们说,当t趋向于 0时,ts的极限是 29.4. 当t趋向于 0 时,平均速度ts的极限就是小球下降3 秒时的速度,也叫做瞬时速度 . 一般地,设物体的运动规律是ss(t) ,则物体在 t 到(tt)这段时间内的平均速度为ttsttsts)()(.如果t无限趋近于 0时,ts无限趋近于某个常数 a,就说当t趋向于 0 时,ts的极限为 a,这时 a 就是物体在时刻t的瞬时速度 . 2.切线的斜率精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
3、 - - - - -第 1 页,共 36 页问题 2:P(1,1)是曲线2xy上的一点, Q 是曲线上点 P 附近的一个点,当点Q 沿曲线逐渐向点 P 趋近时割线 PQ的斜率的变化情况 . 析:设点 Q 的横坐标为 1x,则点 Q 的纵坐标为( 1x)2,点 Q 对于点 P的纵坐标的增量(即函数的增量)22)(21)1 (xxxy,所以,割线 PQ 的斜率xxxxxykPQ2)(22. 由此可知,当点 Q 沿曲线逐渐向点 P 接近时,x变得越来越小,PQk越来越接近 2;当点 Q 无限接近于点 P 时,即x无限趋近于 0 时,PQk无限趋近于2.这表明,割线 PQ 无限趋近于过点 P 且斜率为
4、 2 的直线 .我们把这条直线叫做曲线在点 P 处的切线 .由点斜式,这条切线的方程为:12xy. 一般地,已知函数)(xfy的图象是曲线 C, P (00, yx) , Q (yyxx00,)是曲线 C 上的两点,当点 Q 沿曲线逐渐向点P 接近时,割线 PQ 绕着点 P 转动.当点 Q 沿着曲线无限接近点P,即x趋向于 0 时,如果割线 PQ 无限趋近于一个极限位置 PT,那么直线 PT 叫做曲线在点 P 处的切线 .此时,割线 PQ 的斜率xykPQ无限趋近于切线PT 的斜率 k,也就是说,当x趋向于 0 时,割线PQ 的斜率xykPQ的极限为 k. 3.边际成本问题 3:设成本为 C,
5、产量为 q,成本与产量的函数关系式为103)(2qqC,我们来研究当 q50 时,产量变化q对成本的影响 .在本问题中,成本的增量为:222)(3300)10503(10)50(3)50()50(qqqCqCC. 产量变化q对成本的影响可用:qqC3300来刻划,q越小,qC越接近300;当q无限趋近于 0 时,qC无限趋近于 300,我们就说当q趋向于 0 时,qC的极限是 300. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 36 页我们把qC的极限 300 叫做当 q50 时103)(2qqC的边际成本 . 一般地,设 C 是
6、成本, q 是产量,成本与产量的函数关系式为CC(q) ,当产量为0q 时,产量变化q对成本的影响可用增量比qqCqqCqC)()(00刻划.如果q无限趋近于 0 时,qC无限趋近于常数 A,经济学上称 A 为边际成本.它表明当产量为0q 时,增加单位产量需付出成本A(这是实际付出成本的一个近似值) . 二、小结瞬时速度是平均速度ts当t趋近于 0 时的极限;切线是割线的极限位置,切线的斜率是割线斜率xy当x趋近于 0 时的极限;边际成本是平均成本qC当q趋近于 0 时的极限 . 三、练习与作业:1.某物体的运动方程为25)(tts(位移单位: m,时间单位: s)求它在t2s时的速度 . 2
7、.判断曲线22xy在点 P(1,2)处是否有切线,如果有,求出切线的方程. 3.已知成本 C 与产量 q 的函数关系式为522qC, 求当产量 q80 时的边际成本. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 36 页4.一球沿某一斜面自由滚下,测得滚下的垂直距离h(单位: m)与时间 t(单位:s)之间的函数关系为2th,求 t4s时此球在垂直方向的瞬时速度. 5.判断曲线221xy在(1,21)处是否有切线,如果有,求出切线的方程. 6.已知成本 C 与产量 q 的函数关系为742qC, 求当产量 q30 时的边际成本. 导数
8、的概念(5 月 4 日)教学目标与要求:理解导数的概念并会运用概念求导数。教学重点 :导数的概念以及求导数教学难点 :导数的概念教学过程 :一、导入新课:上节我们讨论了瞬时速度、切线的斜率和边际成本。虽然它们的实际意义不同,但从函数角度来看, 却是相同的, 都是研究函数的增量与自变量的增量的比的极限。由此我们引出下面导数的概念。二、新授课:1.设函数)(xfy在0 xx处附近有定义,当自变量在0 xx处有增量x时,则函数)(xfY相应地有增量)()(00 xfxxfy, 如果0 x时,y与x的比xy(也叫函数的平均变化率)有极限即xy无限趋近于某个常数,我们把这个极限值叫做函数)(xfy在0
9、xx处的导数 ,记作0/xxy,即xxfxxfxfx)()(lim)(0000/注:1.函数应在点0 x的附近有定义,否则导数不存在。2.在定义导数的极限式中,x趋近于 0 可正、可负、但不为0,而y可能为 0。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 36 页3.xy是函数)(xfy对自变量x在x范围内的平均变化率,它的几何意义是过曲线)(xfy上点()(,00 xfx)及点)(,(00 xxfxx)的割线斜率。4.导数xxfxxfxfx)()(lim)(0000/是函数)(xfy在点0 x的处瞬时变化率,它反映的函数)(xfy
10、在点0 x处变化的快慢程度,它的几何意义是曲线)(xfy上点 ()(,00 xfx) 处的切线的斜率。 因此,如果)(xfy在点0 x可导,则曲线)(xfy在点()(,00 xfx)处的切线方程为)()(00/0 xxxfxfy。5.导数是一个局部概念,它只与函数)(xfy在0 x及其附近的函数值有关,与x无关。6.在定义式中,设xxx0,则0 xxx,当x趋近于0 时,x趋近于0 x,因此,导数的定义式可写成00000/)()(lim)()(lim)(0 xxxfxfxxfxxfxfxxox。7.若极限xxfxxfx)()(lim000不存在,则称函数)(xfy在点0 x处不可导。8.若)(
11、xf在0 x可导,则曲线)(xfy在点()(,00 xfx)有切线存在。反之不然,若曲线)(xfy在点()(,00 xfx)有切线,函数)(xfy在0 x不一定可导,并且,若函数)(xfy在0 x不可导,曲线在点()(,00 xfx)也可能有切线。一般地 ,axbax)(lim0,其中ba,为常数。特别地 ,aax0lim。如果函数)(xfy在开区间),(ba内的每点处都有导数,此时对于每一个),(bax,都对应着一个确定的导数)(/xf,从而构成了一个新的函数)(/xf。称这个函数)(/xf为函数)(xfy在开区间内的导函数 ,简称 导数 ,也可记作/y,即)(/xf/yxxfxxfxyxx
12、)()(limlim00函数)(xfy在0 x处的导数0/xxy就是函数)(xfy在开区间),(ba),(bax上导数)(/xf在0 x处的函数值, 即0/xxy)(0/xf。所以函数)(xfy在0 x处的导数也记作精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 36 页)(0/xf。注: 1.如果函数)(xfy在开区间),(ba内每一点都有导数,则称函数)(xfy在开区间),(ba内可导。2.导数与导函数都称为导数,这要加以区分:求一个函数的导数,就是求导函数;求一个函数在给定点的导数,就是求导函数值。它们之间的关系是函数)(xfy在
13、点0 x处的导数就是导函数)(/xf在点0 x的函数值。3.求导函数时,只需将求导数式中的0 x换成x就可,即)(/xfxxfxxfx)()(lim04.由导数的定义可知,求函数)(xfy的导数的一般方法是:(1).求函数的改变量)()(xfxxfy。(2).求平均变化率xxfxxfxy)()(。(3).取极限,得导数/yxyx0lim。例 1.求122xy在x 3处的导数。例 2.已知函数xxy2(1)求/y。(2)求函数xxy2在x2 处的导数。小结 :理解导数的概念并会运用概念求导数。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共
14、 36 页练习与作业:1.求下列函数的导数:(1)43xy;(2)xy21(3)xxy1232(3)35xy2.求函数12xy在 1,0,1 处导数。3.求下列函数在指定点处的导数:(1)2,02xxy;(2)0,3102xxy;(3)1,)2(02xxy( 4)1,02xxxy. 4.求下列函数的导数:(1); 14xy(2)210 xy;(3);323xxy(4)722xy。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 36 页5.求函数xxy22在 2,0,2 处的导数。导数的概念习题课(5 月 6 日)教学目标理解导数的有关概
15、念,掌握导数的运算法则教学重点导数的概念及求导法则教学难点导数的概念一、课前预习1.)(xf在点0 x处的导数是函数值的改变量与相应自变量的改变量的商当2.若)(xf在开区间( a,b)内每一点都有导数)(/xf,称)(/xf为函数)(xf的导函数;求一个函数的导数,就是求;求一个函数在给定点的导数,就是求.函数)(xf在点0 x处的导数就是. 3.常数函数和幂函数的求导公式:)_()(_)(*/Nnxcn4.导数运算法则:若,则:)()()()()()(/xcfxfcxgxfxgxf二、举例例 1.设函数1)(2xxf,求:(1)当自变量x 由 1 变到 1.1 时,自变量的增量x;(2)当
16、自变量x 由 1 变到 1.1 时,函数的增量y;(3)当自变量x 由 1 变到 1.1 时,函数的平均变化率;(4)函数在x 1 处的变化率 . 例 2.生产某种产品q 个单位时成本函数为205.0200)(qqC,求(1)生产 90 个单位该产品时的平均成本;(2)生产 90 个到 100 个单位该产品时,成本的平均变化率;(3)生产 90 个与 100 个单位该产品时的边际成本各是多少. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 36 页例 3.已知函数2)(xxf,由定义求)(/xf,并求)4(/f. 例 4.已知函数2)
17、()(baxxf(a,b 为常数 ),求)(/xf. 例 5.曲线223xy上哪一点的切线与直线13xy平行?三、巩固练习1.若函数3)(xxf,则/)2( f2.如果函数)(xfy在点0 x处的导数分别为:(1)0)(0/xf( 2)1)(0/xf(3)1)(0/xf(4)2)(0/xf,试求函数的图象在对应点处的切线的倾斜角. 3.已知函数22)(xxxf,求)0(/f,)41(/f, . 4.求下列函数的导数(1)23212xxy(2)15314123xxxy(3))4(23xxy(4))23() 12(2xxy四、作业1.若)(lim0 xfx存在,则/0)(limxfx2.若2)(x
18、xf,则1)1()(lim1xfxfx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 36 页3.求下列函数的导数:(1)14020224xxxy(2)432615423xxxxy(3))3)(12(23xxxy(4)32) 1()2(xxy4.某工厂每日产品的总成本C 是日产量x 的函数,即2571000)(xxxC,试求:(1)当日产量为100 时的平均成本;(2)当日产量由100 增加到 125 时,增加部分的平均成本;(3)当日产量为100 时的边际成本. 5.设电量与时间的函数关系为1322ttQ,求 t3s 时的电流强度 .
19、 6.设质点的运动方程是1232tts,计算从 t2 到 t2t之间的平均速度,并计算当t0.1 时的平均速度,再计算t2 时的瞬时速度 . 7.若曲线1232xy的切线垂直于直线0362yx,试求这条切线的方程. 8.在抛物线22xxy上,哪一点的切线处于下述位置?(1)与 x 轴平行(2)平行于第一象限角的平分线. (3)与 x 轴相交成45角9.已知曲线22xxy上有两点A(2,0) ,B(1,1) ,求:(1)割线 AB 的斜率ABk;(2)过点 A 的切线的斜率ATk;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 36 页
20、(3)点 A 处的切线的方程. 10.在抛物线2xy上依次取M(1,1) ,N(3,9)两点,作过这两点的割线,问:抛物线上哪一点处的切线平行于这条割线?并求这条切线的方程. 11.已知一气球的半径以10cm/s 的速度增长,求半径为10cm 时,该气球的体积与表面积的增长速度 . 12.一长方形两边长分别用x 与 y 表示,如果x 以 0.01m/s 的速度减小,y 边以 0.02m/s 的速度增加,求在x20m,y15m 时,长方形面积的变化率. 13.(选做)证明:过曲线2axy上的任何一点(00,yx) (00 x)的切线与两坐标轴围成的三角形面积是一个常数.(提示:2/1)1(xx)
21、导数的应用习题课(5 月 8 日)教学目标掌握导数的几何意义,会求多项式函数的单调区间、极值、最值教学重点多项式函数的单调区间、极值、最值的求法教学难点多项式函数极值点的求法、多项式函数最值的应用一、课前预习1.设函数)(xfy在某个区间内有导数,如果在这个区间内,则)(xfy是这个区间内的;如果在这个区间内,则)(xfy是这个区间内的. 2.设函数)(xfy在0 xx及其附近有定义,如果)(0 xf的值比0 x附近所有各点的值都大(小) ,则称)(0 xf是函数)(xfy的一个. 3.如果)(xfy在某个区间内有导数,则可以这样求它的极值:(1)求导数;(2)求方程的根(可能极值点);(3)
22、如果在根的左侧附近为,右侧附近为,则函数)(xfy在这个根处取得极值;如果在根的左侧附近为,右侧附近为,则函数)(xfy在这个根处取得极值. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 36 页4.设)(xfy是定义在 a,b上的函数,)(xfy在(a,b)内有导数,可以这样求最值:(1)求出函数在(a,b)内的可能极值点(即方程0)(/xf在(a,b)内的根nxxx,21) ;(2)比较函数值)(af,)(bf与)(,),(),(21nxfxfxf,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值. 二、举例例 1.确定函数31292
23、)(23xxxxf的单调区间 . 例 2.设一质点的运动速度是315743)(234ttttv,问:从 t0 到 t10 这段时间内,运动速度的改变情况怎样?例 3.求函数4931)(3xxxf的极值 . 例 4.设函数xbxaxxf232131)(在1x1 与2x 2 处取得极值,试确定a 和 b 的值,并问此时函数在1x与2x处是取极大值还是极小值?例 5.求函数593)(3xxxf在2,2上的最大值和最小值. 例 6.矩形横梁的强度与它断面的高的平方与宽的积成正比例,要将直径为d 的圆木锯成强度最大的横梁,断面的宽和高应为多少?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总
24、结 - - - - - - -第 12 页,共 36 页例 7.求内接于抛物线21xy与 x 轴所围图形内的最大矩形的面积. 例8. 某 种 产 品 的 总 成 本C ( 单 位 : 万 元 ) 是 产 量x ( 单 位 : 万 件 ) 的 函 数 :3202. 004.06100)(xxxxC,试问:当生产水平为x10 万件时,从降低单位成本角度看,继续提高产量是否得当?三、巩固练习1.若函数)(xf在区间 a,b内恒有0)(/xf,则此函数在 a,b上的最小值是2.曲线1213141234xxxxy的极值点是3.设函数aaxaxaxxf23)()(在 x1 处取得极大值2,则 a . 4.
25、求下列函数的单调区间:(1)1123223xxxy(2))2() 1(2xxy5.求下列函数的极值:(1)642xxy,(2)59323xxxy,4,4 6.求下列函数的最值:(1)642xxy,3,10(2)233xxy,1,4 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 36 页7.设某企业每季度生产某个产品q 个单位时,总成本函数为cqbqaqqC23)(, (其中a 0,b0,c0) ,求: ( 1)使平均成本最小的产量(2)最小平均成本及相应的边际成本. 8.一个企业生产某种产品,每批生产q 单位时的总成本为qqC3)(
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