高等数学同济六版教学微分中值定理与导数的应用省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、目录 上页 下页 返回 结束 第六节一、一、曲线渐近线曲线渐近线二、二、函数图形描绘函数图形描绘函数图形描绘 第三三章 第1页目录 上页 下页 返回 结束 无渐近线.点 M 与某一直线 L 距离趋于 0,一、曲线渐近线曲线渐近线定义定义.若曲线 C上点M 沿着曲线无限地远离原点时,则称直线 L 为曲线C 渐近线渐近线.比如,双曲线有渐近线但抛物线或为“纵坐标差纵坐标差”第2页目录 上页 下页 返回 结束 1.水平与铅直渐近线水平与铅直渐近线若则曲线有水平渐近线若则曲线有铅直渐近线例例1.求曲线渐近线.解解:为水平渐近线;为铅直渐近线.第3页目录 上页 下页 返回 结束 2.斜渐近线斜渐近线斜渐

2、近线若(P76 题题14)第4页目录 上页 下页 返回 结束 例例2.求曲线渐近线.解解:所以有铅直渐近线及又因为曲线斜渐近线.第5页目录 上页 下页 返回 结束 二、函数图形描绘二、函数图形描绘步骤步骤:1.确定函数定义域,期性;2.求并求出及3.列表判别增减及凹凸区间,求出极值和拐点;4.求渐近线;5.确定一些特殊点,描绘函数图形.为 0 和不存在点;并考查其对称性及周第6页目录 上页 下页 返回 结束 例例3.描绘图形.解解:1)定义域为无对称性及周期性.2)3)(极大)(拐点)(极小)4)第7页目录 上页 下页 返回 结束 例例4.描绘方程图形.解解:1)定义域为2)求关键点.原方程两

3、边对 x 求导得两边对 x 求导得第8页目录 上页 下页 返回 结束 3)判别曲线形态(极大极大)(极小极小)4)求渐近线为铅直渐近线无定义无定义第9页目录 上页 下页 返回 结束 又因即5)求特殊点为斜渐近线第10页目录 上页 下页 返回 结束 6）绘图(极大极大)(极小极小)斜渐近线铅直渐近线特殊点无定义无定义第11页目录 上页 下页 返回 结束 例例5.描绘函数图形.解解:1)定义域为图形对称于 y 轴.2)求关键点3)判别曲线形态(极大极大)(拐点拐点)第12页目录 上页 下页 返回 结束 为水平渐近线5)作图4)求渐近线(极大极大)(拐点拐点)第13页目录 上页 下页 返回 结束 水

4、平渐近线;垂直渐近线;内容小结内容小结1.曲线渐近线求法斜渐近线按作图步骤进行2.函数图形描绘第14页目录 上页 下页 返回 结束 思索与练习思索与练习 1.曲线(A)没有渐近线；(B)仅有水平渐近线；(C)仅有铅直渐近线；(D)现有水平渐近线又有铅直渐近线.提醒提醒:第15页目录 上页 下页 返回 结束 拐点为 ,凸区间是 ,2.曲线凹区间是 ,提醒提醒:及渐近线 .第16页目录 上页 下页 返回 结束 P76 14(2);P169 2;5作业作业第七节 第17页目录 上页 下页 返回 结束 备用题备用题 求笛卡儿叶形线渐近线.解解:令 y=t x,代入原方程得曲线参数方程:因所以笛卡儿叶形

5、线有斜渐近线叶形线 笛卡儿叶形线第18页目录 上页 下页 返回 结束 第七节曲线弯曲程度与切线转角相关与曲线弧长相关主要内容主要内容:一、一、弧微分弧微分 二、二、曲率及其计算公式曲率及其计算公式 三、三、曲率圆与曲率半径曲率圆与曲率半径 平面曲线曲率 第三三章 第20页目录 上页 下页 返回 结束 一、一、弧微分弧微分设在(a,b)内有连续导数,其图形为 AB,弧长第21页目录 上页 下页 返回 结束 则弧长微分公式为或几何意义几何意义:若曲线由参数方程表示:第22页目录 上页 下页 返回 结束 二、曲率及其计算公式二、曲率及其计算公式在光滑弧上自点 M 开始取弧段,其长为对应切线定义弧段

6、上平均曲率点 M 处曲率注意注意:直线上任意点处曲率为 0!转角为第23页目录 上页 下页 返回 结束 例例1.求半径为R 圆上任意点处曲率.解解:如图所表示,可见:R 愈小,则K 愈大,圆弧弯曲得愈厉害;R 愈大,则K 愈小,圆弧弯曲得愈小.第24页目录 上页 下页 返回 结束 有曲率近似计算公式故曲率计算公式为又曲率曲率K 计算公式计算公式二阶可导,设曲线弧则由第25页目录 上页 下页 返回 结束 说明说明:(1)若曲线由参数方程给出,则(2)若曲线方程为则第26页目录 上页 下页 返回 结束 例例2.我国铁路惯用立方抛物线作缓解曲线,处曲率.点击图片任意处播放暂停说明说明:铁路转弯时为确

7、保行车平稳安全,求此缓解曲线在其两个端点且 l R.其中R是圆弧弯道半径,l 是缓解曲线长度,离心力必须连续改变,所以铁道曲率应连续改变.第27页目录 上页 下页 返回 结束 例例2.我国铁路惯用立方抛物线作缓解曲线,且 l R.处曲率.其中R是圆弧弯道半径,l 是缓解曲线长度,求此缓解曲线在其两个端点解解:显然第28页目录 上页 下页 返回 结束 例例3.求椭圆在何处曲率最大?解解:故曲率为K 最大最小求驻点:第29页目录 上页 下页 返回 结束 设从而 K 取最大值.这说明椭圆在点处曲率计算驻点处函数值:最大.K 最大最小第30页目录 上页 下页 返回 结束 三、三、曲率圆与曲率半径曲率圆

8、与曲率半径设 M 为曲线 C 上任一点,在点在曲线把以 D 为中心,R 为半径圆叫做曲线在点 M 处曲率圆(亲密圆),R 叫做曲率半径,D 叫做曲率中心.在点M 处曲率圆与曲线有以下亲密关系:(1)有公切线;(2)凹向一致;(3)曲率相同.M 处作曲线切线和法线,凹向一侧法线上取点 D 使第31页目录 上页 下页 返回 结束 设曲线方程为且求曲线上点M 处曲率半径及曲率中心设点M 处曲率圆方程为故曲率半径公式为满足方程组坐标公式.第32页目录 上页 下页 返回 结束 满足方程组由此可得曲率中心公式(注意与异号)当点 M(x,y)沿曲线 移动时,轨迹 G 称为曲线 C 渐屈线渐屈线,对应曲率中心

9、曲率中心公式可看成渐曲线 C 称为曲线 G 渐伸线渐伸线.屈线参数方程(参数为x).点击图中任意点动画开始或暂停第33页目录 上页 下页 返回 结束 例例4.设一工件内表面截痕为一椭圆,现要用砂轮磨削其内表面,问选择多大砂轮比较适当?解解:设椭圆方程为由例3可知,椭圆在处曲率最大,即曲率半径最小,且为显然,砂轮半径不超出才不会产生过量磨损,或有地方磨不到问题.例例3第34页目录 上页 下页 返回 结束(仍为摆线)例例5.求摆线渐屈线方程.解解:代入曲率中心公式,得渐屈线方程 摆线 摆线摆线第35页目录 上页 下页 返回 结束 内容小结内容小结1.弧长微分或2.曲率公式3.曲率圆曲率半径曲率中心

10、第37页目录 上页 下页 返回 结束 思索与练习思索与练习1.曲线在一点处曲率圆与曲线有何亲密关系?答答:有公切线;凹向一致;曲率相同.2.求双曲线曲率半径 R,并分析何处 R 最小?解解:则利用第38页目录 上页 下页 返回 结束 作业作业第八节 P177 4；5；7；8；*9 第39页目录 上页 下页 返回 结束 三、普通迭代法(补充)第八节可求准确根无法求准确根求近似根两种情形(有时计算很繁)本节内容:一、根隔离与二分法 二、牛顿切线法及其变形 方程近似解 第三三章 第40页目录 上页 下页 返回 结束 一、根隔离与二分法一、根隔离与二分法(1)作图法 1.求隔根区间普通方法求隔根区间普

11、通方法 第41页目录 上页 下页 返回 结束(2)逐步收索法由图可见只有一个实根可转化为以定步长 h 一步步向右搜索,若搜索过程也可从 b 开始,取步长 h 0 时,从而在上单调增.得第70页目录 上页 下页 返回 结束 例例9.设在上可导,且证实 f(x)至多只有一个零点.证证:设则故在上连续单调递增,从而至多只有一个零点.又因所以也至多只有一个零点.思索思索:若题中改为其它不变时,怎样设辅助函数?第71页目录 上页 下页 返回 结束 例例10.求数列最大项.证证:设用对数求导法得令得因为在只有唯一极大值点所以在 处也取最大值.又因中最大项.极大值列表判别:第72页目录 上页 下页 返回 结

12、束 例例11.证实证证:设,则故时,单调增加,从而即思索思索:证实时,怎样设辅助函数更加好?提醒提醒:第73页目录 上页 下页 返回 结束 例例12.设在上存在,且单调递减,有证证:设则所以当令得即所证不等式成立.证实对一切第74页目录 上页 下页 返回 结束 例例13.证证:只要证利用一阶泰勒公式,得故原不等式成立.第75页目录 上页 下页 返回 结束 例例14.证实当 x 0 时,证证:令则法法1.由在处二阶泰勒公式,得故所证不等式成立.与 1 之间)第76页目录 上页 下页 返回 结束 法法2.列表判别.即第77页目录 上页 下页 返回 结束 例例15.求解法解法1 利用中值定理求极限原

13、式第78页目录 上页 下页 返回 结束 解法解法2 利用泰勒公式令则原式第79页目录 上页 下页 返回 结束 解法解法3 利用洛必达法则原式第80页目录 上页 下页 返回 结束 P182 5;*7;*8;10(2),(3);11(1);17;20作业作业第81页目录 上页 下页 返回 结束 备用题备用题1.设函数上含有二阶导数，且满足证实序列发散.证：证：故序列发散.(考研）第82页目录 上页 下页 返回 结束 保号性保号性 定理定理2.设在区间上连续,且试证存在使证证:不妨设必有使故保号性保号性 定理定理必有使故又在上连续,由零点定理知,存在使第83页目录 上页 下页 返回 结束 3.已知函数内可导,且证证:(1)令故存在使 即(考研）第84页目录 上页 下页 返回 结束 内可导,且(2)依据拉格朗日中值定理,存在使3.已知函数第85页目录 上页 下页 返回 结束 阶导数,且存在相等最大值,并满足4.设函数证证:据泰勒定理,存在使 由此得即有(考研）情形情形1.则有内含有二第86页目录 上页 下页 返回 结束 阶导数,且存在相等最大值,并满足情形情形2.所以据零点定理,存在即有则有4.设函数应用罗尔定理得内含有二第87页