2.導(dǎo)數(shù)的幾何意義.
1.曲線的切線及切線的斜率.
2.求曲線
在點(diǎn)
處的切線.
1.求曲線
在點(diǎn)
處的切線.
例1
(1)求曲線
在點(diǎn)
處的切線方程.
(2)求函數(shù)
在點(diǎn)
處的導(dǎo)數(shù).
解: (1)![]()
所以,所求切線的斜率為![]()
因此,所求的切線方程為
即![]()
(2)因?yàn)?sub>![]()
所以,所求切線的斜率為
,
因此,所求的切線方程為
即![]()
例2 如圖3.1-3,它表示跳水運(yùn)動(dòng)中高度隨時(shí)間變化的函數(shù)
,根據(jù)圖像,請(qǐng)描述、比較曲線
在
、
、
附近的變化情況.
解: 我們用曲線
在
、
、
處的切線,
刻畫(huà)曲線
在上述三個(gè)時(shí)刻附近的變化情況.
(1)
當(dāng)
時(shí),曲線
在
處的切線
平行于
軸,
所以,在
附近曲線比較平坦,幾乎沒(méi)有升降.
(2)當(dāng)
時(shí),曲線
在
處的切線
的斜率
,
所以,在
附近曲線下降,
即函數(shù)
在
附近單調(diào)遞減.
(3)當(dāng)
時(shí),曲線
在
處的切線
的斜率
,
所以,在
附近曲線下降,
即函數(shù)
在
附近單調(diào)遞減.
從圖3.1-3可以看出,直線
的傾斜程度小于直線
的傾斜程度,
這說(shuō)明曲線在
附近比在
附近下降的緩慢.
例3 如圖3.1-4,它表示人體血管中藥物濃度
(單位:
)隨時(shí)間
(單位:
)變化的圖象.根據(jù)圖像,估計(jì)
時(shí),血管中藥物濃度的瞬時(shí)變化率(精確到
).
解: 血管中某一時(shí)刻藥物濃度的瞬時(shí)變化率,就是藥物濃度
在此時(shí)刻的導(dǎo)數(shù),
從圖像上看,它表示曲線
在此點(diǎn)處的切線的斜率.
如圖3.1-4,畫(huà)出曲線上某點(diǎn)處的切線,利用網(wǎng)格估計(jì)這條切線的斜率,
可以得到此時(shí)刻藥物濃度瞬時(shí)變化率的近似值.
作
處的切線,并在切線上去兩點(diǎn),如
,
,
則它的斜率為
,所以![]()
下表給出了藥物濃度瞬時(shí)變化率的估計(jì)值:
|
|
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
|
藥物濃度瞬時(shí)變化率 |
0.4 |
0 |
-0.7 |
-1.4 |
(四)函數(shù)
在點(diǎn)
處的導(dǎo)數(shù)
、導(dǎo)函數(shù)
、導(dǎo)數(shù)之間的區(qū)別與聯(lián)系
(1)函數(shù)在一點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)
,就是在該點(diǎn)的函數(shù)的改變量與自變量的改變量之比的極限,它是一個(gè)常數(shù),不是變數(shù).
(2)函數(shù)的導(dǎo)數(shù),是指某一區(qū)間內(nèi)任意點(diǎn)
而言的,就是函數(shù)
的導(dǎo)函數(shù).
(3)函數(shù)
在點(diǎn)
處的導(dǎo)數(shù)
就是導(dǎo)函數(shù)
在
處的函數(shù)值,這也是求函數(shù)在點(diǎn)
處的導(dǎo)數(shù)的方法之一.
(三)導(dǎo)函數(shù)
由函數(shù)
在
處求導(dǎo)數(shù)的過(guò)程可以看到,當(dāng)
時(shí),
是一個(gè)確定的數(shù),那么,當(dāng)
變化時(shí),便是
的一個(gè)函數(shù),我們叫它為
的導(dǎo)函數(shù).
記作:
或
,即
.
注: 在不致發(fā)生混淆時(shí),導(dǎo)函數(shù)也簡(jiǎn)稱導(dǎo)數(shù).
(二)導(dǎo)數(shù)的幾何意義
函數(shù)
在
處的導(dǎo)數(shù)等于在該點(diǎn)
處的切線的斜率,
即![]()
說(shuō)明: 求曲線在某點(diǎn)處的切線方程的基本步驟:
①求出
點(diǎn)的坐標(biāo);
②求出函數(shù)在點(diǎn)
處的變化率
得到曲線在點(diǎn)
的切線的斜率;
③利用點(diǎn)斜式求切線方程.
(一)曲線的切線及切線的斜率![]()
如圖3.1-2,當(dāng)
沿著曲線
趨近于點(diǎn)
時(shí),割線
的變化趨勢(shì)是什么?![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)點(diǎn)
沿著曲線無(wú)限接近點(diǎn)
即
時(shí),割線
趨近于確定的位置,這個(gè)確定位置的直線
稱為曲線在點(diǎn)
處的切線.![]()
問(wèn)題: (1)割線
的斜率
與切線
的斜率
有什么關(guān)系?![]()
(2)切線
的斜率
為多少?![]()
容易知道,割線
的斜率是
,當(dāng)點(diǎn)
沿著曲線無(wú)限接近點(diǎn)
時(shí),
無(wú)限趨近于切線
的斜率
,即![]()
![]()
說(shuō)明: (1)設(shè)切線的傾斜角為
,![]()
那么當(dāng)
時(shí),割線
的斜率,稱為曲線在點(diǎn)
處的切線的斜率.![]()
這個(gè)概念: ①提供了求曲線上某點(diǎn)切線的斜率的一種方法;![]()
②切線斜率的本質(zhì)-函數(shù)在
處的導(dǎo)數(shù).![]()
(2)曲線在某點(diǎn)處的切線:![]()
1)與該點(diǎn)的位置有關(guān);![]()
2)要根據(jù)割線是否有極限位置來(lái)判斷與求解.如有極限,則在此點(diǎn)有切線,且切線是唯一的;如不存在,則在此點(diǎn)處無(wú)切線;![]()
3)曲線切線,并不一定與曲線只有一個(gè)交點(diǎn),可以有多個(gè),甚至可以無(wú)窮多.
(二)瞬時(shí)速度、導(dǎo)數(shù)![]()
我們知道,導(dǎo)數(shù)表示函數(shù)
在
處的瞬時(shí)變化率,反映了函數(shù)
在
附近的變化情況,導(dǎo)數(shù)
的幾何意義是什么呢?![]()
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