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1、精編北師大版數(shù)學資料
正確理解函數(shù)的平均變化率和導數(shù)
導數(shù)的創(chuàng)立是數(shù)學發(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)學過度的新時期,為研究變量和函數(shù)提供了重要的方法和手段,導數(shù)概念是導數(shù)的核心概念之一,正確的理解導數(shù)的概念,成為學習導數(shù)的前提和基礎(chǔ),下面對平均變化率與導數(shù)的概念作簡單分析,以供大家參考:
一、認識函數(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,增量取值越小,越能準確體現(xiàn)函數(shù)的變化情況.
⑴,式中的值可正、可負,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,與是相對應(yīng)的“增量”,即在時,.
例1、求函數(shù)在區(qū)間內(nèi)的平均變化率.
2、解析:∵
.
∴函數(shù)在區(qū)間內(nèi)的平均變化率為.
點評:直接利用函數(shù)平均變化率的表達式,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,同時解答過程中注意計算的準確性.
變式練習1、在2008年北京奧運會的比賽中,某自行車運動員的位移與比賽時間存在函數(shù)關(guān)系
(單位:米,時間單位:秒)求,時的與.
解析:由定義得,
,∴ 米/秒.
二、函數(shù)的平均變化率與導數(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,當趨近于0時,該比值趨近于常數(shù),此時又稱為在的瞬時變化率,把定義為函
3、數(shù)在處的導數(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)在一點處的導數(shù)是函數(shù)在該點的瞬時變化率.
例2、已知某物體自由落體運動時,時間關(guān)于位移的關(guān)系式為(其中).
⑴求物體在到這段時間內(nèi)的平均速度;
⑵求物體在時的瞬時速度.
解析:當由取一個改變量時,
取得相應(yīng)改變量.
⑴物體在到這段時間內(nèi)的平均速度.
⑵物體在時的瞬時速度.
點評:要求瞬時速度,首先求出平均速度,然后當時間改變量趨近于零時的極限即為物體的瞬時速度.
變式練習2、物體運動方程,求此物體在和時的瞬時速度.
解析:當時,,;
當時,,,
∴物體在和時的瞬時速度分別為6
4、和6.
三、正確理解導數(shù)的概念:
函數(shù)在某點的導數(shù)即函數(shù)在該點的變化率,即為該點的函數(shù)改變量與自變量的改變量的比值的極限,它是一個數(shù)值,不是變數(shù),因此求函數(shù)在某點處的導數(shù)時,一般先求出函數(shù)的導數(shù),再計算這點的導數(shù)值,而導函數(shù)簡稱導數(shù),不是具體數(shù)值.
求導數(shù)的步驟:由導數(shù)的定義知,求函數(shù)在點處的導數(shù)的步驟:
①求函數(shù)的增量;②求平均變化率;
③求極限,得導數(shù),可簡記為:一差、二化、三極限.
例4、⑴求函數(shù)在處的導數(shù).
解析:∵.
∴,當無限趨近于0時,無限趨近于,
即,∴.
點評:在導數(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應(yīng)的形式,將已給定的極限式恒等變形為導數(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)用概念進行解題.
變式練習3、已知,求適合的的值.
解析:由導數(shù)的定義知:
,
因為,所以,即,
解得或.