2(1) 导数的概念.ppt

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1、引例引例导数的定义导数的定义导数的几何意义与物理意义导数的几何意义与物理意义可导与连续的关系可导与连续的关系求导举例求导举例小结小结 思考题思考题 作业作业第一节第一节 导数的概念导数的概念(derivative)第二章第二章 导数与微分导数与微分1例例1 1直线运动的瞬时速度问题直线运动的瞬时速度问题一一质点作直线运动质点作直线运动,已知路程已知路程 s 与时间与时间 t 的的试确定试确定t0时的时的瞬时速度瞬时速度v(t0).这段这段时间内的时间内的平均速度平均速度在每个时刻的速度在每个时刻的速度.导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念解解若运动是若运动是匀速的匀速的,平均速度就等于质点

2、平均速度就等于质点一、一、引例引例关系关系质点走过的路程质点走过的路程,00tttD D+从时刻从时刻2此式既是它的定义式此式既是它的定义式,又指明了它的计又指明了它的计算算它越近似的它越近似的定义为定义为并并称之为称之为t0时的时的瞬时速度瞬时速度v(t0).瞬时速度是路程对时间的变化率瞬时速度是路程对时间的变化率.导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念若运动是若运动是非匀速非匀速的的,平均速度平均速度是这段是这段时间内运动快慢的平均值时间内运动快慢的平均值,越小越小,表明表明 t0 时运动的快慢时运动的快慢.因此因此,人们把人们把 t0时的速度时的速度注注注注方法方法,0limD Dt3

3、例例2 2割线的极限位置割线的极限位置对于一般曲线如何定义其切线呢对于一般曲线如何定义其切线呢?导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念曲线的切线斜率问题曲线的切线斜率问题若已知平面曲线若已知平面曲线如何作过如何作过的切线呢的切线呢.初等数学中并没有给出曲线切线的定义初等数学中并没有给出曲线切线的定义.过该点的切线过该点的切线.我们知道与圆周有唯一交点的直线我们知道与圆周有唯一交点的直线即为圆周即为圆周但此定义不适应其它曲线但此定义不适应其它曲线.如如与抛物线有唯一交点的直线不一定是切线与抛物线有唯一交点的直线不一定是切线.切线位置切线位置.曲线上点曲线上点法国法国数学家费马在数学家费马在16

4、29年提出了如下的定义和求年提出了如下的定义和求法法,P.de Fermat 1601-1665 从而圆满地解决了这个问题从而圆满地解决了这个问题.4处切线的斜率处切线的斜率.导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念已知曲线的方程已知曲线的方程确定点确定点 如果割线如果割线MN绕点绕点M旋转而趋向极限位置旋转而趋向极限位置MT,极限位置即极限位置即C在点在点M处的处的切线切线.如图如图,5导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念割线割线MN的斜率为的斜率为切线切线MT的斜率为的斜率为0limxx6 就其实际意义来说各不相同就其实际意义来说各不相同,关系上确有如下的共性关系上确有如下的共性:但在

5、数量但在数量1.在问题提法上在问题提法上,都是已知一个函数都是已知一个函数求求y关于关于x在在x0处的变化率处的变化率.2.计算方法上计算方法上,(1)当当y随随 x均匀变化时均匀变化时,用除法用除法.(2)当变化是非均匀的时当变化是非均匀的时,需作平均变化率的需作平均变化率的 在现实生活中在现实生活中,凡涉及变化率的问凡涉及变化率的问题题,其精确描述和计算都离不开此式所其精确描述和计算都离不开此式所规定的这一运算规定的这一运算.导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念上述两例上述两例,分别属于运动学、几何学中的问题分别属于运动学、几何学中的问题,极限运算极限运算:7定义定义导导导导数数数数的

6、的的的概概概概念念念念函数函数与自与自平均变化率平均变化率.二、导数的定义二、导数的定义8中的任何一个表示中的任何一个表示,导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念存在存在,如如平均变化率的极限平均变化率的极限:或或函数在一点函数在一点 处的变化率处的变化率(derivative)或有导数或有导数.可用下列记号可用下列记号则称此极限值为则称此极限值为9处不可导或导数不存在处不可导或导数不存在.特别当特别当(1)式的极限为式的极限为有时也说在有时也说在x0处处导数是正导数是正(负负)无无注注要注意要注意导数定义可以写成多种形式导数定义可以写成多种形式:导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念当极

7、限当极限(1)式不存在时式不存在时,就说函数就说函数 f(x)在在x0在利用导数的定义证题或计算时在利用导数的定义证题或计算时,正正(负负)无穷时无穷时,穷大穷大,但这时但这时导数不存在导数不存在.10关于导数的说明关于导数的说明或或如果如果 x0=0,可以写成可以写成导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念特别特别是是,(1)点导数是因变量在点点导数是因变量在点x0处的变化率处的变化率,它反映了它反映了因变量随自变量的变化而变化的快慢程度因变量随自变量的变化而变化的快慢程度.(2)如果函数如果函数y=f(x)在开区间在开区间 I 内的每点处都内的每点处都可可导导,就称函数就称函数 f(x)在

8、开区间在开区间 I 内可导内可导.11注注导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念记作记作即即或或(3)对于任一对于任一都对应着都对应着 f(x)的一个确定的的一个确定的导数值导数值.这个函数叫做原来函数这个函数叫做原来函数f(x)的的导函数导函数.12导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念例例 用导数表示下列极限用导数表示下列极限解解解解hxfhxfxfh)()(lim)(0000-+=13右导数右导数4.单侧导数单侧导数 左导数左导数导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念又分别可以解释为曲线又分别可以解释为曲线 点的左切线的斜率与右切线的斜率点的左切线的斜率与右切线的斜率.从几何上从几

9、何上(left derivative)(right derivative)14导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念处的可导性处的可导性.此性质常用于判定此性质常用于判定分段函数分段函数在在分段点分段点如果如果在开区间在开区间内可导内可导,都存在都存在,15例例解解三、求导举例三、求导举例(几个基本初等函数的导数几个基本初等函数的导数)导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念 步步 骤骤 即即 导数的定义不仅给出了导数的概念导数的定义不仅给出了导数的概念,也提供了计算方法也提供了计算方法.因而它也属于双重意因而它也属于双重意义的定义义的定义.16例例解解导导导导数数数数的的的的概概概概念念念

10、念即即同理可得同理可得自己练习自己练习17例例解解更一般地更一般地如如导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念即即18例例解解导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念即即19例例解解导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念即即20例例解解导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念即即211.几何意义几何意义特别地特别地:导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念即即四、导数的几何意义与物理意义四、导数的几何意义与物理意义)(,()(,0)()1(000 xfxxfyxf在点在点则曲线则曲线若若=;轴轴的切线平行于的切线平行于Ox22导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念23例例解解得切线斜率为得

11、切线斜率为所求切线方程为所求切线方程为法线方程为法线方程为导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念由由导数的几何意义导数的几何意义,即即即即24该点必连续该点必连续.证证导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念定理定理如果函数如果函数则函数在则函数在五、可导与连续的关系五、可导与连续的关系在点在点x处可导处可导,即即函数极限与无穷小的关系函数极限与无穷小的关系所以所以,25如如,该定理的逆定理不一定成立该定理的逆定理不一定成立.注注导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念连续是可导的必要条件连续是可导的必要条件,不是可导的充分条件不是可导的充分条件.26例例解解导导导导数数数数的的的的概概概概

12、念念念念27为了使为了使 f(x)在在x0处可导处可导,导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念解解 首先函数必须在首先函数必须在x0处处连续连续.由于由于故应有故应有又因又因应如何选取应如何选取a,b?28导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念从而从而,当当 f(x)在在x0处可导处可导.应如何选取应如何选取a,b?为了使为了使 f(x)在在x0处可导处可导,29导数的实质导数的实质:增量比的极限增量比的极限;导数的几何意义导数的几何意义:切线的斜率切线的斜率;函数可导一定连续，但连续不一定可导函数可导一定连续，但连续不一定可导;求导数最基本的方法求导数最基本的方法:由定义求导数由定义求导数.判断可导性判断可导性不连续不连续,一定不可导一定不可导.连续连续直接用定义直接用定义;看左右导数是否存在且相等看左右导数是否存在且相等.导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念六、小结六、小结30思考题思考题(是非题是非题)导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念非非可导可导;但但不可导不可导.非非但但不可导不可导.31导导导导数数数数的的的的概概概概念念念念作业作业习题习题2-1(852-1(85页页)32