《数学(下册)(第二版)》 课件 第3、4章 导数的应用、积分及应用.pptx

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导数的应用;目录;教学要求:

1.了解拉格朗日中值定理及其几何解释.

2.掌握用导数判断函数的单调性的方法.

3.理解函数的极值概念,掌握求函数极值的方法.

4.掌握函数最大值和最小值的求法及其简单应用.

5.会用二阶导数判断函数图形的凹凸性,会求函数图形的拐点.

6.会求曲线的水平、垂直渐近线,会比较准确地描绘函数的图像.

*7.理解曲率、曲率半径的定义,掌握曲率的计算方法.

8.会用洛必达法则求型与型未定式的极限.;3.1拉格朗日中值定理及函数单调性的判定;拉格朗日中值定理

定理(拉格朗日中值定理)如果函数y=f(x)满足:

(1)在闭区间[a,b]上连续,

(2)在开区间(a,b)内可导,

则至少存在一点ξ∈(a,b),使得

f(b)-f(a)=f′(ξ)(b-a).

拉格朗日中值定理准确地表达了函数在一个区间上的增量和函数在这个区间内某点处的导数之间的关系.;利用拉格朗日中值定理,还可以得到下面的两个推论.

推论1如果函数f(x)在区间(a,b)内可导,且恒有f′(x)=0,则函数f(x)在区间(a,b)内恒为常数.

推论1是“常数的导数等于零”的逆定理.

推论2如果函数f(x)和g(x)在区间(a,b)内均可导,且恒有f′(x)=g′(x),则函数f(x)和g(x)在区间(a,b)内满足

f(x)=g(x)+C(C为任意常数).;函数单调性的判定

由下图可以看出,如果函数y=f(x)在区间[a,b]上单调增加,那么它的图像是一条沿x轴正向上升的曲线,这时曲线上各点处的切线的倾斜角都是锐角,因此,切线的斜率都是正的,即f′(x)>0;同样地,由下图可以看出,如果函数y=f(x)在区间[a,b]上单调减少,那么它的图像是一条沿x轴正向下降的曲线,这时曲线上各点处的切线的倾斜角都是钝角,因此切线的斜率都是负的,即f′(x)<0.;119;120;我们注意到x1=-1,x2=1是函数f(x)=3x-x3单调区间的分界点,此时f′(x)=0.习惯上,我们把f′(x)=0的点称为函数的驻点(或稳定点).

由此可见,驻点可能是单调区间的分界点.特别地,导数不存在的点也可能是单调区间的分界点.因此,确定函数的单??性的一般步骤如下:

(1)确定函数的定义域;

(2)求出函数f(x)的导数f′(x);

(3)求出函数f(x)的全部驻点及f′(x)不存在的点,并以这些点为分界点把定义域分成若干个子区间;

(4)列表讨论f′(x)在各个子区间内的符号,从而确定函数f(x)的单调性或单调区间.;3.2函数的极值与最值;函数的极值

函数极值的定义

由下图可以看出,函数y=f(x)在点c1,c4处的函数值f(c1),f(c4)比它们附近各点的函数值都大,而在点c2,c5处的函数值f(c2),f(c5)比它们附近各点的函数值都小.;对于具有上述这种性质的点和对应的函数值,我们给出如下的定义.;关于函数的极值作以下几点说明:

(1)函数的极值是指函数值,而极值点是指自变量的值,两者不应混淆.

(2)函数的极值概念是函数的局部性质,它只是在与极值点附近的所有点的函数值相比较为最大或最小,并不意味着它在函数的整个定义域内为最大或最小.因此,函数的极大值不一定比极小值大.

(3)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点,而函数的最大值或最小值点可能在区间内部,也可能是区间的端点.;函数极值的判定和求法

由上图可以看出,在函数取得极值点处,曲线的切线是水平的,即极值点是驻点.反过来,曲线上有水平切线的地方,即驻点处,函数不一定取得极值.

由此,我们得到函数取得极值的必要条件.

定理1设函数f(x)在点x0处可导,且在点x0处取得极值,则必有

f′(x0)=0.

定理只说明可导函数的极值点必定是驻点.实际上,导数不存在的点也有可能是函数的极值点.;如图所示,函数f(x)在点x0处取得极大值,在点x0左侧单调增加,有f′(x)>0;在点x0右侧单调减少,有f′(x)<0.如图所示,函数f(x)在点x0处取得极小值,在点x0左侧单调减少,有f′(x)<0,在点x0右侧单调增加,有f′(x)>0.由此,我们得到函数在某点处取得极值的充分条件.;定理2设函数f(x)在点x0的某个邻域内连续,在点x0的去心邻域内可导,则

(1)如果当x<x0时,f′(x)>0,而当x>x0时,f′(x)<0,那么函数f(x)在x0处取得极大值;

(2)如果当x<x0时,f′(x)<0,而当x>x0时,f′(x)>0,那么函数f(x)在x0处取得极小值;

(3)如果在x0的两侧,函数f(x)的导数f′(x)符号相同,那么f(x0)不是f(x)函数的极值.;根据上面两

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