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1、2019年北師大版精品數(shù)學(xué)資料
正確理解函數(shù)的平均變化率和導(dǎo)數(shù)
導(dǎo)數(shù)的創(chuàng)立是數(shù)學(xué)發(fā)展中的里程碑,它的發(fā)展和廣泛應(yīng)用開創(chuàng)了向近代數(shù)學(xué)過度的新時(shí)期,為研究變量和函數(shù)提供了重要的方法和手段,導(dǎo)數(shù)概念是導(dǎo)數(shù)的核心概念之一,正確的理解導(dǎo)數(shù)的概念,成為學(xué)習(xí)導(dǎo)數(shù)的前提和基礎(chǔ),下面對(duì)平均變化率與導(dǎo)數(shù)的概念作簡(jiǎn)單分析,以供大家參考:
一、認(rèn)識(shí)函數(shù)的平均變化率:
函數(shù)的平均變化率可以表現(xiàn)出函數(shù)的變化趨勢(shì),增量取值越小,越能準(zhǔn)確體現(xiàn)函數(shù)的變化情況.
⑴,式中的值可正、可負(fù),但的值不能為零,的值可以為零,若函數(shù)為常數(shù)函數(shù),則.
⑵式子中,與是相對(duì)應(yīng)的“增量”,即在時(shí),.
例1、求函數(shù)在區(qū)間內(nèi)的平均變
2、化率.
解析:∵
.
∴函數(shù)在區(qū)間內(nèi)的平均變化率為.
點(diǎn)評(píng):直接利用函數(shù)平均變化率的表達(dá)式,再代入數(shù)據(jù)就可以求得相應(yīng)的平均變化率的值,解答本題的關(guān)鍵是熟練掌握平均變化率的概念,同時(shí)解答過程中注意計(jì)算的準(zhǔn)確性.
變式練習(xí)1、在2008年北京奧運(yùn)會(huì)的比賽中,某自行車運(yùn)動(dòng)員的位移與比賽時(shí)間存在函數(shù)關(guān)系
(單位:米,時(shí)間單位:秒)求,時(shí)的與.
解析:由定義得,
,∴ 米/秒.
二、函數(shù)的平均變化率與導(dǎo)數(shù)的區(qū)別:
已知函數(shù)在及其附近有意義,則任取,那么比值,叫做函數(shù)函數(shù)在到之間的平均變化率,當(dāng)趨近于0時(shí),該比值趨近于常數(shù),此時(shí)又稱為在的瞬時(shí)變化率,
3、把定義為函數(shù)在處的導(dǎo)數(shù),記作:.
即函數(shù)的平均變化率是指函數(shù)在某一段區(qū)間上的平均值,而函數(shù)在一點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)是函數(shù)在該點(diǎn)的瞬時(shí)變化率.
例2、已知某物體自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),時(shí)間關(guān)于位移的關(guān)系式為(其中).
⑴求物體在到這段時(shí)間內(nèi)的平均速度;
⑵求物體在時(shí)的瞬時(shí)速度.
解析:當(dāng)由取一個(gè)改變量時(shí),
取得相應(yīng)改變量.
⑴物體在到這段時(shí)間內(nèi)的平均速度.
⑵物體在時(shí)的瞬時(shí)速度.
點(diǎn)評(píng):要求瞬時(shí)速度,首先求出平均速度,然后當(dāng)時(shí)間改變量趨近于零時(shí)的極限即為物體的瞬時(shí)速度.
變式練習(xí)2、物體運(yùn)動(dòng)方程,求此物體在和時(shí)的瞬時(shí)速度.
解析:當(dāng)時(shí),,;
當(dāng)時(shí),,,
∴物體在和時(shí)的瞬時(shí)速
4、度分別為6和6.
三、正確理解導(dǎo)數(shù)的概念:
函數(shù)在某點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)即函數(shù)在該點(diǎn)的變化率,即為該點(diǎn)的函數(shù)改變量與自變量的改變量的比值的極限,它是一個(gè)數(shù)值,不是變數(shù),因此求函數(shù)在某點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)時(shí),一般先求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),再計(jì)算這點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)值,而導(dǎo)函數(shù)簡(jiǎn)稱導(dǎo)數(shù),不是具體數(shù)值.
求導(dǎo)數(shù)的步驟:由導(dǎo)數(shù)的定義知,求函數(shù)在點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)的步驟:
①求函數(shù)的增量;②求平均變化率;
③求極限,得導(dǎo)數(shù),可簡(jiǎn)記為:一差、二化、三極限.
例4、⑴求函數(shù)在處的導(dǎo)數(shù).
解析:∵.
∴,當(dāng)無(wú)限趨近于0時(shí),無(wú)限趨近于,
即,∴.
點(diǎn)評(píng):在導(dǎo)數(shù)的定義中,增量的形式是多種多樣的,但不論選擇哪種形式,與必須選擇與之相對(duì)應(yīng)的形式,將已給定的極限式恒等變形為導(dǎo)數(shù)定義的形式,概念是解決問題的重要依據(jù),只有熟練掌握概念的本質(zhì)屬性,把握其內(nèi)涵與外延,才能靈活地應(yīng)用概念進(jìn)行解題.
變式練習(xí)3、已知,求適合的的值.
解析:由導(dǎo)數(shù)的定義知:
,
因?yàn)?,所以,即?
解得或.