内容正文:
6.1 导数
6.1.1 函数的平均变化率
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1. 通过实例分析,理解函数平均变化率的含义,并会求函数在指定区间上的平均变化率;
2. 能利用平均变化率解决或说明一些实际问题;
3. 了解平均变化率的几何背景以及物理背景.
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2
思考1:巍巍泰山为我国的五岳之首,有“天下第一山”之美誉,登泰山在当地有“紧十八,慢十八,不紧不慢又十八”的俗语来形容爬十八盘的感受.下面是一段登山路线图.同样是登山,但是从A处到B处,会感觉比较轻松,而从B处到C处会感觉比较吃力,想想看,为什么?
思考2:如何量化曲线的陡峭程度?
观察路程x与高度y的曲线图可知,山路从B到C比从A到B要陡峭,因此,从A到B会感觉比较轻松,而从B到C会感觉比较吃力.
知识点 1:函数的平均变化率
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药物在动物体内的含量随时间变化的规律,是药学与数学间的边缘学科---药物动力学的研究内容,相关的规律是确定药物的使用量和用药时间间隔的依据,他克莫司是一种新型免疫抑制剂,在器官移植临床中的应用非常广泛,已知某病人服用他克莫司后血药浓度的一些对应数据如下表所示.
问题1:当和时,都是增加的,哪个时段的增加更快?
0 0.5 1 1.5 2 3 5 8
0 6.6 28.6 39.1 31 22.7 8.8 8.3
由所给数据不难看出,当和时, 的增加量分别为
因为时间间隔都是,所以时, 增加更快.
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问题2:当时,平均每小时的变化量为多少?
0 0.5 1 1.5 2 3 5 8
0 6.6 28.6 39.1 31 22.7 8.8 8.3
当时,的变化量为 ,
又因为共有5-3=2(h),所以平均每小时的变化量为 .
问题3:在问题2中的平均每小时的变化量有什么实际意义?
在这段时间内,任意1个小时血药浓度平均减少,此时,任意()个小时血药浓度平均减少.
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函数的平均变化率
一般地,若函数的定义域为D,且
,,,,
则称 为自变量的改变量;
称(或)为相应的因变量的改变量;
为函数在以x1,x2为端点的闭区间上的平均变化率.
概念生成
(或
称
思考:你能说出平均变化率的实际意义吗?
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平均变化率的实际意义:在以x1,x2为端点的闭区间上,自变量每增加1个单位,因变量平均将增加个单位,因此,如果自变量增加h个单位,那么因变量将增加( )个单位.
(或
注意:上述在<时是大于0的,在>时是小于0的,而且=,此时闭区间也可表述为[,] ,而且= ,因此平均变化率
(平均变化率的另一种形式)
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1.判断正误.
(1)在平均变化率中,自变量的改变量与函数值的改变量都为正值.( )
(2)对函数与,若∀, ,则其平均变化率一定有. ( )
练一练
解:(1)自变量的改变量与函数值的改变量可正可负,且, 可为0.
(2)在相同的区间上,比较平均变化率的大小,主要比较
与的大小.
×
×
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问题4:图中为函数的函数图像,其中A(), B(),则函数在区间[x1,x2]上的平均变化率与直线AB的斜率有什么关系?
平均变化率的几何意义——割线的斜率
函数在一个区间内的平均变化率,等于这个区间端点对应的函数图像上两点连线的斜率.
因此,平均变化率近似地刻画了函数对应的曲线(即函数图像)在某一区间上的变化趋势,是曲线倾斜程度的“数量化”,曲线的倾斜程度是平均变化率的“直观化”.
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1.如图,函数在两点A,B间的平均变化率是( )
A. 1 B. C. 2 D.
练一练
B
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例 1:求函数在下列区间上的平均变化率:
(1) ; (2)以1和为端点的闭区间.
典例剖析
解: (1)依定义可知 4.
即在上的平均变化率为4.
(2)依定义可知 ,
在以1和为端点的闭区间上的平均变化率为.
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例1(2)的计算结果说明,函数在以1和为端点的闭区间上的平均变化率与有关:增大时,平均变化率增大.
从几何上来看就是,当增大时,函数的图像上,连接(1,)与(1+ ,)的直线斜率将不断增大,如图所示,直线AB的斜率小于直线AO的斜率,且直线AO的斜率小于直线AC的斜率.
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归纳总结
求平均变化率