内容正文:
_1.1变化率与导数
1.1.1~1.1.2 变化率问题 导数的概念
平均变化率
[提出问题]
假设下图是一座山的剖面示意图,建立如图所示的平面直角坐标系.A是出发点,H是山顶.爬山路线用函数y=f(x)表示.
自变量x表示某旅游者的水平位置,函数值y=f(x)表示此时旅游者所在的高度.设点A的坐标为(x1,y1),点B的坐标为(x2,y2).
问题1:若旅游者从点A爬到点B,且这段山路是平直的,自变量x和函数值y的改变量Δx,Δy分别是多少?
提示:自变量x的改变量为Δx=x2-x1,函数值的改变量为Δy=y2-y1.
问题2:能否根据Δy的大小判断山路的陡峭程度?
提示:不能.
问题3:怎样用数量刻画弯曲山路的陡峭程度呢?
提示:对山坡AB来说,可以近似地刻画.=
问题4:能用刻画山路陡峭程度的原因是什么?
提示:因越大,山路越陡;反之,山路越缓.表示A,B两点所在直线的斜率k,显然,“线段”所在直线的斜率越大,山路越陡.这就是说,竖直位移与水平位移之比
问题5:从A到B与从A到C,两者相同吗?
提示:不相同.
[导入新知]
1.函数的平均变化率
对于函数y=f(x),给定自变量的两个值x1和x2,当自变量x从x1变为x2时,函数值从f(x1)变为f(x2),我们把式子称为函数y=f(x)从x1到x2的平均变化率.
习惯上用Δx表示x2-x1,即Δx=x2-x1,可把Δx看作是相对于x1 的一个“增量”,可用x1+Δx代替x2;类似地,Δy=f(x2)-f(x1).于是,平均变化率可表示为.
2.平均变化率的几何意义
设A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2))是曲线y=f(x)上任意不同的两点,函数y=f(x)的平均变化率为割线AB的斜率,如右图所示.
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[化解疑难]
对Δx,Δy的理解
(1)Δx,Δy是一个整体符号,而不是Δ与x,y相乘.
(2)x1,x2是定义域内不同的两点,因此Δx≠0,但Δx可正也可负;Δy=f(x2)-f(x1)是Δx=x2-x1相应的改变量,Δy的值可正、可负,也可为零,因此平均变化率可正、可负,也可为零.
导数的概念
[提出问题]
一质点的运动方程为s=8-3t2,其中s表示位移,t表示时间.
问题1:试求质点在[1,1+Δt]这段时间内的平均速度.
提示:=-6-3Δt.=
问题2:当Δt趋近于0时