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1、變化率與導數(shù)要點講解
一、求導的基本方法——導數(shù)極限定義
函數(shù)y=f(x)在點x0的導數(shù),正好就等于函數(shù)曲線在點M(x0,f(x0))的切線斜率.
我們看看這個結論是如何得出的.
右邊這個圖,在x0右邊距離為△x的地方另取
一點,那么曲線上相應的點M1的坐標為(x0+△x,f(x0+△x)),我們將點M和M1連起來,得到一條直線,我們稱之為“割線”,顯然它不是我們所要的切線.
這條割線的斜率是多少呢?
割線MM1的斜率=
請注意,如果這時我們沿著曲線f(x)移動點M1,使它逐漸接近點M(也就是讓△x縮小,最后變成0),割線MM1就會逐步移動,漸漸靠近切
2、線MT,向切線MT逼近.
從圖中可以看出,當M1沿著曲線逐漸向M靠攏時,MM1的斜率也會向MT的斜率逐漸靠近.
我們可以把上面這句話寫成:當△x→0,MM1的斜率→MT的斜率.用式子表示:
切線MT的斜率=
這就是導數(shù)的定義.
△x中在x前面的那個三角形,是一個大寫希臘字母,讀作delta,相當于英文字母的D.據(jù)說牛頓年輕的時候,由于先天有某種障礙缺陷,無法精通某種秘密的握手方式,結果不幸因此被一個名稱中帶△的兄弟會拒絕了他的入會申請.當時他當然非常失望,他后來幽默地用了這個讓他畢生最傷心的字母,作為他一生最偉大的成就(微積分)的基石.他用△x這個符號,來代表x的微小變化.
導數(shù)的
3、定義還可以有其他形式,比如用h替代△x:
還可以用x替代x0,得到:
我們假設,這樣,當△x→0,就相當于x→x0,可以把式子改寫成:
從外表看,似乎跟原來的定義不一樣了,但實質(zhì)是一回事.
什么時候我們會用到導數(shù)的極限定義去計算導數(shù)呢?只有在考核對導數(shù)定義的理解時才會遇到,平時是不會用到的.
二、導數(shù)幾何意義的應用
函數(shù)y=f(x)在點x0處的導數(shù)的幾何意義就是曲線y=f(x)在點P(x0,y0)處的切線的斜率.它把函數(shù)的導數(shù)與曲線的切線聯(lián)系在一起,使導數(shù)成為函數(shù)知識與解析幾何知識交匯的一個重要載體.因此,用導數(shù)解決與切線有關的問題將是高考命題的一個熱點.導數(shù)幾何意義的
4、應用涉及如下幾類問題.
一、切線的夾角問題
例1已知拋物線y=x2﹣4與直線y=x+2相交于A、B兩點,過A、B兩點的切線分別為l1和l2.(1)求直線l1與l2的夾角.
解析:由方程組,解得A(-2,0),B(3,5),
由y¢=2x,則y¢|x=-2=﹣4,y¢|x=3=6,設兩直線的夾角為θ,
根據(jù)兩直線的夾角公式,tanθ=||=,所以θ=arctan.
點撥:解答此類問題分兩步:第一步根據(jù)導數(shù)的幾何意義求出曲線兩條切線的斜率;第二步利用兩條直線的夾角公式求出結果(注意兩條直線的夾角公式有絕對值符號).
二、兩條曲線的公切線問題
例2已知拋物線C1:y=x2+2x和C2
5、:y=-x2+a.如果直線l同時是C1和C2的切線,稱直線l是C1和C2的公切線,公切線上兩個切點之間的線段,稱為公切線段.(1)a取什么值時,C1和C2有且僅有一條公切線?寫出此公切線的方程;(2)若C1和C2有兩條公切線,證明相應的兩條公切線段互相平分.
解析:(1)函數(shù)y=x2+2x的導數(shù)y¢=2x+2,曲線C1在點P(x1,x+2x1)處的切線方程是
y-(x+2x1)=(2x1+2)(x-x1),即y=(2x1+2)x-x…①,
函數(shù)y=-x2+a的導數(shù)y¢=-2x,曲線C2在點Q(x2,-x+a)處的切線方程是
y-(-x+a)=-2x2(x-x2),即y=-2x2x+x+a,…②
如果直線l是過P和Q的公切線,則①式和②式都是直線l的方程,
所以,消去x2得方程2x+2x1+1+a=0.
當判別式△=4-4×2(1+a)=0時,即a=-時,解得x1=-,此時點P和Q重合,
即當a=-時,C1和C2有且僅有一條公切線,由①得公切線的方程為y=x-.
(Ⅱ)證明:略
點撥:解答此類問題分三步:第一步分別在兩條曲線設出切點,并求出切線方程;第二步根據(jù)兩個切線方程表示同切線,利用直線重合的條件建立一個二次方程;第三步根據(jù)切線的唯一性,結合判別式為零求出結果.