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导数及应用.
一、复习
1. 瞬时速度
一般地,设物体的运动规律是s=s(t),则物体在t到(t+)这段时间内的平均速度为. 如果无限趋近于0时,无限趋近于某个常数a,就说当趋向于0时,的极限为a,这时a就是物体在时刻t的瞬时速度.
2. 切线的斜率
问题2:P(1,1)是曲线上的一点,Q是曲线上点P附近的一个点,当点Q沿曲线逐渐向点P趋近时割线PQ的斜率的变化情况.
析:设点Q的横坐标为1+,则点Q的纵坐标为(1+)2,点Q对于点P的纵坐标的增量(即函数的增量),
所以,割线PQ的斜率.
由此可知,当点Q沿曲线逐渐向点P接近时,变得越来越小,越来越接近2;当点Q无限接近于点P时,即无限趋近于0时,无限趋近于2. 这表明,割线PQ无限趋近于过点P且斜率为2的直线. 我们把这条直线叫做曲线在点P处的切线. 由点斜式,这条切线的方程为:.
一般地,已知函数的图象是曲线C,P(),Q()是曲线C上的两点,当点Q沿曲线逐渐向点P接近时,割线PQ绕着点P转动. 当点Q沿着曲线无限接近点P,即趋向于0时,如果割线PQ无限趋近于一个极限位置PT,那么直线PT叫做曲线在点P处的切线. 此时,割线PQ的斜率无限趋近于切线PT的斜率k,也就是说,当趋向于0时,割线PQ的斜率的极限为k.
小结
瞬时速度是平均速度当趋近于0时的极限;切线是割线的极限位置,切线的斜率是割线斜率当趋近于0时的极限;边际成本是平均成本当趋近于0时的极限.
二、练习:
1. 某物体的运动方程为(位移单位:m,时间单位:s)求它在t=2s时的速度.
2. 判断曲线在点P(1,2)处是否有切线,如果有,求出切线的方程.
3. 一球沿某一斜面自由滚下,测得滚下的垂直距离h(单位:m)与时间t(单位:s)之间的函数关系为,求t=4s时此球在垂直方向的瞬时速度.
4. 判断曲线在(1,)处是否有切线,如果有,求出切线的方程.
三、导数的概念
函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率是:
我们称它为函数在出的导数,记作或,即
注:1.函数应在点的附近有定义,否则导数不存在。
2.在定义导数的极限式中,趋近于0可正、可负、但不为0,而可能为0。
3.是函数对自变量在范围内的平均变化率,它的几何意义是过曲线上点()及点)的割线斜率。
4.导数是函数在点的处瞬时变化率,它反映的函数在点处变化的快慢程度,它的几何意义是曲线上点()处的切线的斜率。因此,如果在点可导,则曲线在点()处的切线方程为。
5.导数是一个局部概念,它只与函数在及其附近的函数值有关,与无关。
6.在定义式中,设,则,当趋近于0时,趋近于,因此,导数的定义式可写成。
7.若极限不存在,则称函数在点处不可导。
8.若在可导,则曲线在点()有切线存在。反之不然,若曲线在点()有切线,函数在不一定可导,并且,若函数在不可导,曲线在点()也可能有切线。
如果函数在开区间内的每点处都有导数,此时对于每一个,都对应着一个确定的导数,从而构成了一个新的函数。称这个函数为函数在开区间内的导函数,简称导数,也可记作,即
==
函数在处的导数就是函数在开区间上导数在处的函数值,即=。所以函数在处的导数也记作。
注:1.如果函数在开区间内每一点都有导数,则称函数在开区间内可导。
2.导数与导函数都称为导数,这要加以区分:求一个函数的导数,就是求导函数;求一个函数在给定点的导数,就是求导函数值。它们之间的关系是函数在点处的导数就是导函数在点的函数值。
3.求导函数时,只需将求导数式中的换成就可,即=
4.由导数的定义可知,求函数的导数的一般方法是:
(1)求函数的改变量。
(2)求平均变化率。
(3)取极限,得导数=。
例1.求在=-3处的导数。
例2.已知函数
(1)求。
(2)求函数在=2处的导数。
练习
1.求下列函数的导数:
(1); (2)
(3) (3)
2.求函数在-1,0,1处导数。
3.求下列函数在指定点处的导数:
(1); (2);
(3) (4).
4.求下列函数的导数:
(1) (2);
(3) (4)。
5.求函数在-2,0,2处的导数。
四、导数的计算
1、基本初等函数的导数公式
2、导数运算法则
3、复合函数的导数
例1.已知函数(a,b为常数),求.
例2.求下列函数的导数
(1) (2)
(3)
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