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導數及其應用詳細講解

科技 更新时间:2025-01-18 04:42:11

一、導數

①函數的變化率與導數的概念

1、函數的平均變化率

函數值的改變量與自變量的改變量之比

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2、函數的瞬時變化率

對于一般的函數 y = f(x),在自變量 x 從 x0 變到 x1 的過程中,

若設 △x = x1 - x0 , △y = f(x1)-f(x0), 則函數的平均變化率是

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而當 △x 趨于 0 時 ,平均變化率就趨于函數在 x0 點的瞬時變化率,瞬時變化率刻畫的是函數在一點處變化的快慢。

3、平均變化率與瞬時變化率的區别與聯系

①區别

平均變化率刻畫函數值在區間 【x1,x2】上變化的快慢,

瞬時變化率刻畫函數值在x0 處的變化的快慢 。

②聯系

當 △x 趨于 0 時 ,平均變化率 △y/△x 就趨于一個常數,

這個常數即為函數在 x0 處的瞬時變化率,它是一個固定的值 。

4、導數的概念

函數 f(x)在 x = x0 處的瞬時變化率的定義 :

一般地,函數 y = f(x)在 x = x0 處的瞬時變化率是

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我們稱它為函數 y = f(x)在 x = x0 處的導數 ,記作

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知識結構圖

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②導數的計算

利用導數的概念計算導數 ;

例題1】已知函數 f(x)= 2x^2 3x - 1 ,求 f'(2)的值是多少 ?

方法指導】有兩種方法:

一是先求 △y ,然後求 △y/△x ,再求

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二是先求 f'(x), 再求 f'(2)。

解答過程

解法一

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解法二

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利用初等函數求導公式計算導數 。

二、導數的應用

(1)、導數在研究函數中的應用

函數的單調性、極值與最值、證明不等式、恒成立問題等。

(2)、生活中的優化問題舉例

1、函數的最值的存在性及其求法

一般地,如果在區間 [a , b] 上函數 y = f(x)的圖像是一條連續不斷的曲線,那麼它必有最大值和最小值。

隻要利用導數求出函數 y = f(x)的所有極值,再求出端點的函數值,進行比較,就可以得出函數的最大值和最小值 。

例題2】函數 f(x)= x(1 - x^2)在 [0 , 1] 上的最大值為 ( )

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解析

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2、生活中的優化問題

生活中經常遇到求利潤最大、用料最省、效率最高等問題,

這些問題通常稱為優化問題.導數是求函數最大(小)值的有力工具,

可以運用導數解決一些生活中的優化問題.

例題3】一艘輪船在航行中的燃料費和它的速度的立方成正比,已知在速度為每小時 10 公裡時燃料費是每小時 6 元,而其他與速度無關的費用是每小時 96 元,則此輪船的速度為每小時 ( )公裡時,能使行駛每公裡的費用總和最小.

解析

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3、利用導數解決生活中的優化問題的一般步驟

(1) 分析實際問題中各個量之間的關系,列出實際問題的數學模型,

寫出實際問題中變量之間的函數關系式y=f(x);

(2) 求函數的導數 f'(x),解方程f'(x)=0;

(3) 比較函數在區間端點和極值點的函數值的大小,最大(小)者為最大(小)值.

注:

确定函數關系中自變量的定義區間,

一定要考慮實際問題的意義,

不符合實際問題的值應舍去.

知識結構圖

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三、微積分基本定理

羅爾定理、費馬定理、拉格朗日中值定理等。

四、定積分

1、定積分的概念及簡單應用

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2、定積分及性質的理解

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