暑期专题辅导材料三

发布 2021-12-09 13:46:28 阅读 2133

一、教学进度

导数与微分。

二、学习指导。

通过运动物体在某一时刻的瞬时速度()、曲线在某一点处的切线的斜率()、生产的边际成本()三个实例( 也导数的三个重要应用,特别地,曲线在某一点处切线的斜率即是导数的几何意义).抽象出它们共同的、实质性的东西:函数的变化量△y与自变量的变化△x的比值当△x→0时的极限,并定义为函数f(x)在这一点处的导数。

并进而定义了导函数(简称导数)

导数应用很广泛,经常需要求导,如果都用定义求一遍,不胜其烦,人们就用定义推导出一些常见函数的导函数,并作为公式加以应用。课本内只介绍了两个求导公式:c/=0,及=(n为正整数)课本已予推导;两个法则:

[f(x)±g(x) ]x)±g/(x). cf(x)]/c (x) .请同学们根据定义自行证明一下上述两个法则后再往下看:

f(x)±g(x) ]

c·)c=.

有了这些工具,我们就能求出一切多项式函数的导数了。

另外y≈·△x.

当△x很小时,可把它作为一个简单易记的近似计算公式。

导数就是从瞬时速度,切线斜率,边际成本等实际问题中抽象概括出来的,当然要反过来服务指导实际问题的解决,凡是与变化率相关的问题都可从微分和导数理论中受益,本讲主要集中讲授判断证明函数的单调性,函数的极值和最值。

根据函数单调性的定义,函数在其定义域内某从a到b(a<b)的区间内单调递增,即是对该区间内任意的x1<x2(不妨记△x= x2-x1>0). 恒有y1<y2(记△y= y2-y1>0). 于是a(x1,y1),b(x2,y2)两点间连线斜率=>0.

从而==>0. 由x1的任意性,知(a,b)内的导函数值均正;反之,若f(x)在该区间单调递减,即是对该区间内任意的x1<x2(不妨仍记△x= x2-x1>0). 恒有y1>y2.

记△y= y2-y1<0.则a、b连线斜率=<0,从而==<0. 所以,导函数值为正的区间原函数必是单调递增的,导函数值为负的区间,原函数必是单调递减的。

而导函数值为o的点xo有可能(但不一定就是)是原函数增、减区间的接合点,也就是说,f(xo)有可能(但不一定就是)f(x)的一个极大(小)值。 但到底是不是极值点,还须看导函数在xo的左、右是否异号,如在xo左边>0,而在xo右边<0,则f(xo)为原函数的一个极大值;如在xo左边<0,而在xo右边>0,则f(xo)是原函数的一个极小值;如在xo左右符号相同,则f(xo)不是原函数的极值。

我们原先用定义证明函数在某区间单调,过程相当繁杂(对较复杂的函数更是如此).而判断单调区间的界限,则无明章可循,现在我们可以使用导数这个利器,过程就显得简单明了多了,今后再遇到类似问题,尽可以使用它。

极值和最值是相互有联系的不同概念,总的来说,极值是局部概念,f(xo)如果比xo附近(无论这个“附近”的范围多小,不含xo)的x的函数值f(x)都大(小). 则称f(xo)就是f(x)的一个极大(小)值。 且=0,但=0 .

f(xo)却不一定就是f(x)的极值。 最值是整体概念,若f(x)的定义域是r或开区间,则最值如果存在必是极值之一(诸极值中最大或最小者), 当然也有可能不存在 . 若f(x)的定义域是闭区间,则函数的最值是诸极值和边界函数值中之最。

从这个意义上讲,最值不一定是极值,极值也不一定是最值,f(xo)最大(小),未必有=0,故求最值,应先求所有极值及边界处的函数值,再从中挑选最值。

三、典型例题。

例1.n∈n*求函数y=x—n(x≠0)的导函数。

我们现在除了两个基本公式和两个法则之外,只有定义可用,本题应用导数定义无疑。y/==

上述结果的形式与=有何关系?你能否据此猜度是什么(α∈r)?解: =

这与n为正整数时(xn)/=法则相合,(即以-n代n,即得上式。)

这会使我们猜测α∈r时, =这个猜测正确与否还需进一步证明,且证明方法肯定与上面的方程不同(不能再用二项式定理了).

例2.求过抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)上一点p(x0,y0)处的切线方程,并由此证实抛物线的光学性质。

提示:为求斜率,先求导函数:y/=2ax+b,故切线方程为y-y0=(2ax0+b)(x-x0)即。

y=(2ax0+b)x-ax+c,亦即y=(2ax0+b)x-ax+c.

抛物线焦点:f(-,它关于切线的对称点之横坐标当x0,说明从焦点发出的光线射到(x0,y0)经抛物面反射后反射光线平行于对称轴,反之亦然。

显然,y0=ax+bx0+c

y/=2ax+b 故在p点处切线斜率为2ax0+b,切线方程y-(ax+bx0+c)=(2ax0+b)(x-x0),亦即y=(2ax0+b)x-ax+c.

由于y=ax2+bx+c按向量=(,平移即得到y=ax2,只须证明过其上一点(x0,ax)的切线l :y=2ax0x-ax满足:焦点(0,)关于l的对称点为(m,n).

当x0≠0时,消去n. 知m=x0.

当x0=0时,切线为y=0,f之对称点横坐标显然是0,故从焦点发出的光线射到(x0,ax)后被抛物面反射后的方程为x=x0(与对称轴平行);反之,与对称轴平行的光线被抛物面反射后必聚汇于焦点。

要求过曲线上一点处的切线方程,一般先求出该点的导数值(斜率),再用点斜式写出后化简,同时我们还可以据此写出该点处的法线方程。

例3.求函数y=x4+x-2 图象上的点到直线y=x-4的距离的最小值及相应点的坐标。

首先由得x4+2=0 知,两曲线无交点。

y/=4x3+1要与已知直线平行,须4x3+1=1,x=0.

故切点:(0 , 2). d==.

一般地,当直线l与y=f(x)的图像无交点时,与l平行的切线与l间距离应为图像上点到l的。

距离的最值,以最小值为例(如图)与l平行的。

直线若与曲线y=f(x)相交,(a为一交点),则l/

与l间必存在y=f(x)上的点c,显然,c点到l

的距离小于l与l/间的距离,亦即a到l的距离。

当然,我的也可用参数直接考虑:设(x0,x+x0-2)为y=f(x)图象上任意一点,它到l的距离d= =故距离最小值为。

上述等号当且仅当x0=0时取得故相应点坐标为(0,-2).

解:y/= 4x3+1,令4x3+1=1,x=0. 由此知过曲线上点(0,-2)的切线方程y=x+2 与已知直线平行,它到已知直线距离最近,为d==.

例4.物体在地球上作自由落体运动时,下落距离s=gt2其中t为经历的时间,g=9.8m/s2,若v= =g=9.8m/s,则下列说法正确的是( )

a)0~1s时间段内的速率为9.8m/s.

b)在1~1+△ts时间段内的速率为9.8m/s.

c)在1s末的速率为9.8m/s

d)若△t>0,则9.8m/s是1~1+△ts时段的速率。

若△t<0,则9.8m/s是1+△ts~1时段的速率。

本例旨在强化对导数意义的理解,无论是从相限的本质,还是从导数的物理意义考虑,都应选(c),但值得指出的是: 中的△t可正可负。

例5.定义在(α、上的函数f(x)满足f(1)=2, (1)=3. (1<β)

1)求的值;

2)求的值。

本题无具体的函数解析式,但所求两极限的形式很象导数的定义,故项往导数定义的形式上去凑,这就需要设法把x→1转化为△x→0的形式。

=(f(x)+2)

[f(1+△x)+2]= 1)·(f(1)+2)=3·(2+2)

=(x+1)

例6.曲线:y=ax3+bx2+cx+d在(0,1)点处的切线为l1:y=x+1 在(3,4)点处的切线为l2:y=-2x+10,求曲线c的方程。

已知两点均在曲线c上。 ∴

y/=3ax2+2bx+c (0)=c (3)=27a+6b+c

l1:y=cx+1 l2:y=(27a+6b+c)(x-3)+4

与已知比较,分别求出d=1,c=1,a=-,b=1. c:y=-x3+x2+x+1.

求曲线过一点处的切线,先求斜率——即导函数在x0处的值,再用点斜式写出化简。

例7.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c当 x=-1时取得极大值7,当x=3时取得极小值,求此极小值及f(x).

与极值有关,当然先研究导函数, =3x2+2ax+b. 3和-1应为其两根。

∴,第三个待定系数应由f(-1)=7求出,得c=2,f(x)=x3-3x2-9x+2,从而求出极小值f(3)=-25.

解: (x)=3x2+2ax+b (x)=0的两根为3,-1

由韦达定理 ∴.

又7=f(-1)=-1+(-3)+(9)(-1)+c ∴c=2 .

极小值:f(3)=33+(-3)·32+(-9)·3+2=-25 .

f(x)=-x3-3x2-9x+2 .

例3.记u=xy, 则有x2-2x+4=0.

记u2=f(x)=.4y2=(x2-2x)<0 ∴x∈(0,2), 当x=时, =0,且在(0,)上>0, 在(,2)上<0,∴f(x)在x=时取极大值。 相应地y==

当x=时,有最大值。

例8.要制造一个容积为50cm3的圆柱形锅炉,怎样的尺寸最省料(即表面积最小)?

提示 :若记底面半径为cm,高为h cm,则r2h=50.

表面积 *要求最值,先求导函数:. 知时, =0. 且<时,0.>时,>0. 故当时s有极小值。

= (cm2) .

当然,如果不等式学得好,我们也可把*式改写为≥

等号当且仅当==.即r =cm时。

解:记底面半径为rcm,高为hcm,由已知,==50.

表面积s=令=0 , 得r=. 且在为负,而当为r>为正。

故当r =时,s有最小值30(cm2)

例9.已知x、y∈r+. x2-2x+4y2=0. 求xy的最大值。

初看不知怎样下手。

记u=xy, 则有x2-2x+4=0. 即u2=f(x)=-

它的定义域可用4y2=2x-x2>0求得,为(0,2).

要使正数u取得最大值,须u2取得最大值。

=. 当=0时,x=0(舍去)或,且当x∈(0,)时,>0.时,<0. 故f(x)在x=时取得极大值。 它也是f(x)的最大值。

由上可知,当x=时,(此时y=),u=xy取得最大值。

本题若直接写为u=或用三角换元,囿于目前教材的内容,我们就无法求导了。

例10.已知f(x)=x2+1. g(x)=f[f(x)].x)=g(x)+ f(x). 问是否存在实数,使(x)在(-∞上单调递减而在[,0]上单调递增?

高三作文辅导材料

第一部分审题立意。作文立意常见误区。误区之一 局限于自我经历 体验,写作时以自我为中心。误区之二 夜郎自大,自以为是,陈词滥调,老调重弹,人云亦云,老生常谈,拾人牙慧 误区之三 意多乱文,千丝万缕找不到头,千言万语抓不住纲,东扯葫芦西扯瓜,不知所云 作文审题立意的方法。作文审题立意的方法可以分为三个...

高三数学辅导材料

1 等差数列的公差为d,关于x的不等式 c 0的解集为 0,22 则使数列的前n项和最大的正整数n的值是11 2.某几何体的三视图如图所示,则它的体积是 a b c d 答案 a3 如图,中,延长到,使,当点 段上移动时,若,当取最大值时,的值是。答案 当取最大值时,所以,所以,所以 4 已知函数 ...

高三数学辅导材料

高三数学辅导材料 函数与导数 1 考点提示 1 函数的性质 定义域 值域 单调性,奇偶性 周期性,对称性等。2 函数综合 函数最值,恒成立问题,分类讨论。习题分类 类型一 函数的性质。1 函数的定义域为。2.已知函数是偶函数,并且对于定义域内任意的,满足,高考资源网。当时,则。3.函数对r恒有,若时...