内容正文:
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第二章
导数及其应用
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[素养目标] 1.理解函数的平均变化率和瞬时变化率的概念. 2.会求物体运动的平均速度并估计瞬时速度. 3.会求函数在某点附近的平均变化率. 4.培养数学抽象、直观想象的学科素养.
§1 平均变化率与瞬时变化率
1.1 平均变化率
1.2 瞬时变化率
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合作探究 素养形成
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x2-x1
f(x2)-f(x1)
变化的快慢
探究点一 求函数的平均变化率
[基础梳理]
1.平均速度
如果物体走过的路程S与经过的时间t的关系为y=S(t),则物体在[t0,t1](t0<t1)这段时
间内的平均速度为________________________.
2.函数的平均变化率
(1)自变量的改变量为____________________,记作Δx.
(2)函数值的改变量为_____________,记作Δy.
(3)平均变化率表示为=____________________.
(4)平均变化率的意义:刻画函数值在区间[x1,x2]上________________.
(m/s)
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思考:
(1)平均变化率是否一定为正值?
提示:平均变化率可正、可负、可为零.
提示:表示割线AB的斜率.
(2)设A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2))是曲线y=f(x)上任意不同的两点,则函数y=f(x)的平均变化率==表示什么?
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[互动探究]
[典例1] 某人拉一车前行,他所做的功W(单位:J)是时间t(单位:s)的函数,其函数关系式为W(t)=t3-2t+1. 求t从1 s变到3 s时,功W关于时间t的平均变化率,并解释其实际意义.
解:当t从1 s变到3 s时,
功W从W(1)=13-2+1=0(J)变到
W(3)=33-2×3+1=22(J),
则平均变化率为==11(J/s).
它表示从t=1 s到t=3 s这段时间内,这个人平均每秒做功11 J.
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方法·技巧
1.求函数平均变化率的步骤:
第一步,求自变量的增量Δx=x2-x1;
第二步,求函数值的增量Δy=f(x2)-f(x1);
第三步,求平均变化率=.
2.求平均变化率的一个关注点:
求点x0附近的平均变化率,可用的形式
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1.如图,函数y=f(x)在[1,3]上的平均变化率为( )
A.1 B.-1
C.2 D.-2
B
[变式训练]
解析:选B.===-1.
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2.已知圆的面积S与其半径r之间的函数关系为S=πr2,其中r∈(0,+∞),则当半径r∈[1,1+Δr]时,圆的面积S的平均变化率为________.
答案:2π+πΔr
解析:当r∈[1,1+Δr]时,圆面积S的平均变化率为===2π+πΔr.
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探究点二 求函数的瞬时变化率
[基础梳理]
1.瞬时速度:物体在某一时刻的速度称为__________.
2.瞬时变化率
对于函数y=f(x),在自变量x从x0变到x1的过程中
瞬时速度
平均变化率
0
瞬时变化率
(1)函数值的改变量与自变量的改变量的比值为________________,记作:
___________________________________________________________.
(2)在x0点的瞬时变化率:当Δx趋于_________时,平均变化率趋于函数在x0点的________________.
==
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思考:
瞬时速度与平均速度有怎样的区别与联系?
提示:平均速度与路程和时间都有关系,它反映的是物体在一段时间内的平均运动状态;瞬时速度是物体在某一时刻的速度,是在这一时刻附近时间差Δt趋于0时平均速度的极限值.
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[互动探究]
[典例2] 在高台跳水运动中,运动员相对于水面的高度h(单位:m)与起跳后的时间t(单位:s)存在函数关系为h(t)=-4.9t2+6.5t+10,则起跳后1 s的瞬时速度是________.
解析:起跳后1秒运动员相对于水面的高度的平均变率为=
==-4.9Δt-3.3.
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答案:-3.3 m/s
当Δt无限趋近于0时,无限趋近于-3.3 m/s.
即起跳后1 s的瞬时速度是-3.3 m/s.
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方法·技巧
1.求瞬时速度的步骤
(1)求位移改变量Δs=s(t0+Δt)-s(t0).
(2)求平均速