6.1.2 导数及其几何意义(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第三册同步学习指导(人教B版2019)

2025-05-26
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教辅
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学人教B版选择性必修第三册
年级 高二
章节 6.1.2 导数及其几何意义
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.17 MB
发布时间 2025-05-26
更新时间 2025-05-26
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-04-16
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来源 学科网

内容正文:

! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # B. A机关单位比B机关单位 节能效果好 C. A机关单位的用电量在[0,t0] 上的平均变化率比B机关单位的用电量在[0,t0] 上的平均变化率大 D. A机关单位与B机关单位自节能以来用电 量总是一样大 [错解]  选C.因为在(0,t0)上,W1(t)的图 像比W2(t)的图像陡峭,∴在(0,t0)上用电量的平 均变化率,A机关单位比B机关单位大. [误区警示]  从图上看,两机关单位在(0, t0)上用电量的平均变化率都取负值.     [正解        ]     [点评]  识图时,一定要结合题意弄清图像 所反映的量之间的关系,特别是单调性,增长(减 少)的快慢等要弄清                       . 6789%:;<                                        1.函数y = 2x在区间[x0,x0 + Δx]上的平均变化 率为 (D ) A. x0 + Δx              B. 1 + Δx C. 2 + Δx D. 2 2.(2023·杭州高二检测)设函数y = f(x)= x2 - 1,当自变量x由1变为1. 1时,函数的平均变 化率为 (A ) A. 2. 1        B. 1. 1        C. 2        D. 0 3.已知函数y = f(x)=2x2的图像上的点P(1,2)及邻 近点Q(1 +Δx,2 +Δy),则ΔyΔx的值为 (D ) A. 4 B. 4x C. 4 + 2(Δx)2 D. 4 + 2Δx 4.函数f(x)= x2 - 1在区间[1,m]上的平均变化 率为3,则实数m的值为        . 请同学们认真完成练案[13                  ] 6. 1. 2  导数及其几何意义 !"#$%&'( 课程目标 1.理解瞬时变化率与导数的概念,会用导数的定义求函数在某点处的导数.(数学运算) 2.理解导数的几何意义,并能应用导数的几何意义解决相关问题.(逻辑推理) 学法指导 充分理解瞬时速度的基础上,体会函数在某点的瞬时变化率,进而理解导数的定义,体会运动变 化和无限逼近的思想. !%* # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # )*+,%-.+ 瞬时变化率与导数     一般地,设函数y = f(x)在x0附近有定义,自 变量在x = x0处的改变量为Δx,当Δx无限接近于 0时,若平均变化率Δy Δx = f(x0 + Δx)- f(x0) Δx 无限接 近于一个常数k,那么称常数k为函数f(x)在x = x0处的瞬时变化率.此时,也称f(x)在x0处可导, 并称k为f(x)在x = x0处的导数,记作  f′(x0)= k        . 为了简单起见,“当Δx无限接近于0 时 f(x0 + Δx)- f(x0) Δx 无限接近于常数k”也常用符号 “→”(读作“趋向于”)表示为当Δx→ 0 时, f(x0 + Δx)- f(x0) Δx → k, 或者写成 lim Δx→0 f(x0 + Δx)- f(x0) Δx = k,即          .     知识解读:对于y = f(x)在x = x0处的导数的 理解要注意以下三点: (1)y = f(x)在x = x0 处的导数即为函数y = f(x)在x = x0处的瞬时变化率,导数可以描述任何 事物的瞬时变化率,应用非常广泛. (2)y = f(x)在x = x0 处的导数表示为f ′(x0) 或y′ | x = x0,函数在x = x0处的导数f ′(x0)只与x0有 关,与Δx无关,函数在某点处的导数是一个定值, 是函数在该点的函数值的改变量与自变量的改变 量比值的极限,不是变量. (3)若极限lim Δx→0 f(x0 +Δx)- f(x0) Δx 不存在,则称函 数y = f(x)在x = x0处不可导. (4)导数定义式的几种常见的变式: f′(x)= lim Δx→0 f(x + Δx)- f(x) Δx ; f′(x)= lim Δx→0 f(x +2Δx)- f(x) 2Δx ; f′(x)= lim Δx→0 f(x - Δx)- f(x) - Δx ; f′(x)= lim Δx→0 f(x)- f(x + Δx) - Δx ; f′(x0)= limx→x0 f(x)- f(x0) x - x0 . 导数的几何意义     函数y = f(x)在点x0 处的导数的几何意义, f′(x0)就是曲线y = f(x)在点(x0,f(x0))处(也称 在x = x0处)的  切线的斜率,从而根据直线的点 斜式方程可知,切线的方程是  y - f(x0)= f′(x0) (x - x0)                                         . /012%345 题型探究 题型一 瞬时变化率(瞬时速度)的求法                                  1.已知质点M按规律s =2t2 + 3做直线运动. (位移单位:cm,时间单位:s) (1)当t =2,Δt =0. 01时,求ΔsΔt; (2)当t =2,Δt =0. 001时,求ΔsΔt; (3)求质点M在t =2时的瞬时速度. [分析]  先求Δs,Δs = s(t + Δt)- s(t)= 2(t + Δt)2 + 3 -(2t2 + 3)=4t·Δt +2(Δt)2,再求ΔsΔt, 最后代值,Δt越接近于0,ΔsΔt就越接近某时刻的瞬 时速度.     [尝试作答        ]     [规律方法]  1.求运动物体瞬时速度的三                       个步骤 !&! ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # (1)求时间改变量Δt和位移改变量Δs = s(t0 + Δt)- s(t0). (2)求平均速度v = Δs Δt . (3)求瞬时速度,当Δt无限趋近于0时,ΔsΔt无 限趋近于常数v,即为瞬时速度. 2.求Δy Δx (当Δx无限趋近于0时)的极限的 方法 (1)在极限表达式中,可把Δx作为一个数来 参与运算. (2)求出Δy Δx 的表达式后,Δx无限趋近于0,可 令Δx =0,求出结果即可. 对点训练? (1)(2024·洛阳高二检测) 一质点运动的方程为s =5 -3t2,若该质点在时间段 [1,1 +Δt]内相应的平均速度为-3Δt -6,则该质点 在t =1时的瞬时速度是 (D ) A. - 3 B. 3 C. 6 D. - 6 (2)已知物体的运动方程是S = - 4t2 + 16t(S 的单位为m;t的单位为s),则该物体在t = 2 s时 的瞬时速度为 (D ) A. 3 m / s B. 2 m / s C. 1 m / s D. 0 m / s 题型二 求函数在某点处的导数 2.求f(x)= x3 - x在x =2处的导数. [分析]  利用导数的定义求导,利用“三步 法”求解.     [尝试作答        ]     [规律方法]  求函数y = f(x)在x = x0 处的 瞬时变化率的步骤 (1)求函数值的改变量Δy = f(x0 + Δx)- f(x0). (2)求函数的平均变化率Δy Δx = f(x0 +Δx)- f(x0) Δx . (3)当Δx无限趋近于0时,求ΔyΔx趋近的常数 (即求k = lim Δx→0 Δy Δx 的值).函数y = f(x)在x = x0处的 瞬时变化率即为函数y = f(x)在x = x0 处的切线 斜率. 对点训练? 求函数y = x + 1x在x = 1处 的导数. 题型三 导数的几何意义 3.(1)求函数y = x2 + 1x + 5在x = 2处的切 线斜率. (2)曲线f(x)=3x + x2在点(1,f(1))处的切 线方程为 (A ) A. y =5x -1 B. y = -5x +1 C. y = 15 x +1 D. y = - 1 5 x -1     [尝试作答        ]     [规律方法]  求曲线y = f(x)在点P(x0, f(x0))处的切线方程,则点P的坐标既满足曲线 方程,又满足切线方程.若点P处的切线斜率存 在,则点P处的切线方程为 y = f′(x0)(x - x0)+ f(x0);若曲线y = f(x)在点P 处的切线斜率不存在(此时切线平行于y轴),则 点P处的切线方程为x = x0                                                                        . !&" # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # 对点训练? (1)求函数y =2x + 1x在x = 2处的切线斜率. (2)曲线f(x)= 2x在点(- 2,- 1)处的切线 方程为  x +2y +4 = 0. 题型四 求曲线的切线方程 4.已知函数f(x)= x3,曲线C:y = f(x). (1)求曲线C在横坐标为x =1的点处的切线 方程; (2)求曲线C过点(1,1)的切线方程. [分析]   (1 )求f′(1) → 求切点 → 点斜式方 程求切线 (2)设切点(x0,y0)→求f′(x0)→ 由f′(x0)= y0 - 1x0 - 1 求f(x0,y0) →写切线方程     [尝试作答        ]     [规律方法]  解决过点M(x1,y1)与曲线y = f(x)相切的切方程问题的常用方法 方法一:(1)设切点为P(x0,y0),则y0 = f(x0),切线斜率k = f′(x0). (2)由kPM = k,得方程k = f′(x0)= y1 - f(x0)x1 - x0 . (3)化简上述方程,得关于x0 的方程,可求 得x0 . (4)确定y0,k,利用点斜式得切线方程. 方法二:(1)设切点为P(x0,y0),则切线方程 为y - y0 = k(x - x0). (2)建立方程组 y0 = f(x0), k = f′(x0), y1 - y0 = k(x1 - x0){ . (3)解方程组,得k,x0,y0,从而得切线方程. 对点训练? 典例4第(1)小题中的切线 与曲线C是否还有其他的公共点? 易错警示     基于导数运算公式的形式化计算 5.(2023·广东省东莞市检测)若函数y = f(x)在x = x0处可导,则limh→0 f(x0 + h)- f(x0 - h) h 等 于 (B ) A. f ′(x0) B. 2 f ′(x0) C. -2 f ′(x0) D. 0 [误区警示]  由于不理解导数定义中Δx,Δy 的含义,缺乏对导数定义的形式化认识,而错选.     [正解       ]     [点评]  导数的形式化定义的本质 导数的形式化计算是大学数学中的一个重点 内容,但在中学阶段,特别是在对极限要求不高的 前提下,不必深入研究,其本质就是对导数概念 f ′(x0)= limΔx→0 f(x0 + Δx)- f(x0) Δx = lim x→x0 f(x)- f(x0) x - x0 的理解.需要说明的是导数是一个局部概念,它只 与函数y = f(x)在x = x0及其附近的函数值有关, 与Δx无关                                                                       . !&# ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # 6789%:;< 1.一物体的运动方程为f(x)= x2 - 3x,则f ′(0) = (C )                              A. Δx -3 B.(Δx)2 - 3Δx C. -3 D. 0 2.(2023·阜阳高二检测)函数y = f(x)的图像在 点P(5,f(5))处的切线方程是y = - x + 8,则 f(5)+ f ′(5)= (C ) A. 12 B. 1 C. 2 D. 0 3.已知函数f(x)= - 1x,则曲线y = f(x)在(1, -1)处的切线方程是 (A ) A. x - y -2 = 0 B. 2x -2y +3 = 0 C. x + y =0 D. x - y =0 4.已知函数y = f(x)在x = x0处的导数为1, 则lim Δx→0 f(x0 + Δx)- f(x0) 2Δx = (B ) A. 0 B. 12 C. 1 D. 2 5.已知曲线y = 12 x 2 - 3上一点P 1,- 5( )2 ,则过 点P的切线的斜率为 (B ) A.槡33 B. 1 C. -1 D. -槡 3 3 请同学们认真完成练案[14                       ] 6. 1. 3  基本初等函数的导数 !"#$%&'( 课程目标 1.借助教材实例了解利用定义求函数的导数.(数学运算) 2.掌握基本初等函数的导数公式,并会利用公式求简单函数的导数.(数学运算) 3.会解决与曲线的切线相关的问题.(数学建模) 学法指导 通过六个简单的常用函数的求导,体会导数求解的一般方法及特殊到一般的思想. )*+,%-.+ 几个常用函数的导数 函数 导数 f(x)= c f ′(x)=0 f(x)= x f ′(x)=1 f(x)= x2 f ′(x)=2x f(x)= x3 f ′(x)=3x2 f(x)= 1x f ′(x)= - 1 x2 f(x)=槡x f ′(x)= 1 2槡x 基本初等函数的导数公式 函数 导数 f(x)= c(c为常数) f ′(x)=0 f(x)= xα(α∈Q,且α≠0) f ′(x)=   αxα                  - 1 !&$ 关键能力·攻重难 6.1.2导数及其几何意义 例1:(1)B 30- △g 必备知识·探新知 (2)=十2在区间[-1,0]上的平均变化率为 x 知识点1)=)=6+- △r 1 0)--业2-1 知识点2切线的斜率y-八)=∫(x)(x一) 0-(-1) 1-2 关键能力·攻重难 九)=2在区间[1,3]上的平均变化率为兰 例1:=+》-@ 11 _21+4)2+3-(2r+31=4+24. △ 3).3.-1 3-1 22=5 ()当1=2.=01时=4x2+2x001=82ams 八)=本2在区间[,6+门上的平均变化率为兰 (2)当1=2,4=0.01时,分=4x2+2×0.01=8.02 f八+1)-八x)。1 1 -1 (em/s). (。+1)-。+3+2(n+2)(+3) 对点训练1:(1)因为f爪x)=32+5,所以从0.1到0.2的平 : (3r=是-(4+2y)-4x2=8amo 均变化率为3×0.2+5-3×0.1-5=0.9 对点训练1:(1)D该质点在1=1时的解时速度为-6, 0.2-0.1 故选D. (2)J八+Ax)-f八x)=3(x0+△x)2+5-(3+5)= (2)D△S=-4(2+△)2+16(2+)+4×22-16×2 3x+6xn△x+3(△x)2+5-3x6-5=6x6△x+3(△x)2. =-4(4)2, 函数f()在区间[,+4x]上的平均变化率为 S--4(4)2 =-44 64x+3()=6+3ax △ △ Ar =回2-回(-40)=0 例2:(1)-10平均速度为=2x3,(-2x2。 ∴.物体在t=2s时的瞬时速度为0m/s 3-2 例2:△y=2+△x)-f2)=(2+4x)1-(2+△x)-(2 -10.故该物体在1=2到1=3时的平均速度为-10. -2)=(△x)3+6(△x)2+11△x, (2)A列车从开始运行到10秒时,列车距离的增加量为 s(10)-s(0)=100-0=100(米),则列车运行10秒的平均速度 Ay=(4x)2+64x+11, 为10)=01=10(米/秒). 10-0 六-2是=四(a产+64+1=1.即(2)=山 对点训练2:(1)C由题意,△y=八1+△)-f1) =2(1+△)2+1-3=4△r+2(4)2, 对点调练2:因为4y=1+4)+1十-(1+1)=4r+ 所以.41+2△D=4+24 +41, (2)C在0到范围内,甲、乙所走的路程相同,时间一 样,所以平均速度相同:在到4范围内,甲、乙所用的时间相 所以=1-1+△ 1 Ar 同,而甲走的路程较多,所以甲的平均速度大于乙的平均速度. 所以总=画(1-十a)=0 例3:B由题可知,A机关单位所对应的图像比较陡峭,B 机关单位所对应的图像比较平缓,且用电量在[0,]上的平均 例3:(1)当x=2时,4y=(2+4+2+4+5- 变化率都小于0,故一定有A机关单位比B机关单位节能效果 -△x 好.故选B. +7+5到小=4ae+(a+22a 课堂检测·固双基 1.D由题意,可得平均变化率 所以=4+4-4+2a +4)-_2(+A)-24=2, Ar 所以是-一(4+小-4+2a 故选D. =4+02x0-.所以函数在=2处的切线斜率为长 2.A函数八x)=x2-1的自变量x由1变成1.1,所以△r= 1.1-1=0.1,4y=(1.12-1)-(12-1)=0.21. 4 签-21放选入 (2)A曲线f尺x)=3x+x2在点(1,f(1)处的切线的斜率 3.DA.21+A2-2x1=4+2A4 为k=回31+4+-8+山=51=4由点斜 Ar 式得切线方程为y-4=5(x-1),即y=5x-1. 4.2根据题意,函数八x)=x2-1在区间[1,m]上的平均变化 率为会=-1-山:m+, 对点训练3:(1)因为4y=2(2+△r)+2+4 m-1 m+1=3则m=2 -(2x2+) -143 =20x*2+A2 =m34=四(4-3)=-3. △x 所以=2-202+a 2.C,y=八x)的图像在点P(5八5))处的切线方程为y=-x+ 8,可得y=几x)在点P(55)处的切点纵坐标和切线斜率分别 所以=-2-202+]-子 为f5)=-5+8=3f'(5)=-1 则5)+f'(5)=2. (2)x+2y+4=0点(-2,-1)在曲线x)=2上 3.Af1)=i 1+4(-1) 2 伪为im-2+4x)=-22=im2+4r 所以切线的斜率:=1.由点斜式可得y+1=x-I, △r 即x-y-2=0,此即为切线方程 吗-2+a。分所以切线方程为y41-宁x+2, :4.B函数y=f八x)在x=x。处的导数为1, 即x+2y+4=0 则1im +4)-怎}im+△)- 2x 例4:(1)将x=1代入曲线C的方程得y=1, -1 切点P(1,1) f)=m0+4'-1=m[3+34x+(4)]=3. △x 5.By= .k=(1)=3. ∴曲线在点P(1,1)处的切线方程为y-1=3(x-1), x+4-3-(2-3 即3x-y-2=0 ∴.y'=lim (2)设切点为Q(),由(1)可知∫()=3x,由题意, 可知wf),即究3站又。=.所以 -1 i3戏,即 lim- 4+ Ax 2--1=0,解得。=1或6=分 四(+4= ①当x=1时,切点坐标为(1,1),相应的切线方程为3x-y ∴1=1…在点P,-)的切线的斜率为1 -2=0. ②当=一之时,切点坐标为(-子,一)相应的切线 6.1.3 基本初等函数的导数 必备知识·探新知 方程为y+g=孔+)即3红-4+1=0 知识点2” 对点训练4:由=3-2, 1=x, 关键能力·攻重难 屏得冬 例1:)0=()=6y=-45= 4 从面求得公共点为P(1,1)或M(-2,-8),即切线与曲线 在y=r学 C的公共点除了切点处,还有另一公共点(-2,-8). ③y'-(3)'=31n3. 例5:B方法一:i 八x+h)-f代无-h) 国=(er5 =1in人+h)-)+)--h (2)C(cosx)'=-sinx,.A不正确: 0 h ,(inx)'=csx,B不正确: =+价-,)-- h h 、(⊙兰=,D不正确。 "()+-1- 对点训练1:(1)Dx)=a'(a>0,a≠1)是常数函数, -h 所以W'(x)=0.所以W'(2)=0. =f'(x)+f'(0) =2f'(xo). (2D)== 方法二:m+h)--h) 所以W'(x)=-3x4,所以W'(1)=-3. h (3)①y'=(x)'=6x3. =m2x+-- ②y'=(2)'=2ln2. 2h =2气+-名- 国y=(r 2h =2f'(x0) ④(侵=r-2 课堂检测·固双基 例2:(1)B 1.Cf'(0)= 由于y=.所以y店于是y=1,所 画0+42-30+4)-02+3x0 d 以画线在点(行,号)处的切线的斜率等于1,切线方程为:-4 -144

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6.1.2 导数及其几何意义(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第三册同步学习指导(人教B版2019)
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6.1.2 导数及其几何意义(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第三册同步学习指导(人教B版2019)
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