内容发布更新时间 : 2024/12/24 10:56:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第1章 导数及其应用
1 变化率与导数
1.变化率
Δyf函数的平均变化率为＝Δxx2－fx1
，它是用来刻画函数值在区间[x1，x2]上变化快
x2－x1
慢的量.式中Δx，Δy的值可正、可负，当函数f(x)为常数函数时，Δy的值为0，但Δx不能为0.当Δx趋于0时，平均变化率就趋于函数在x0点的瞬时变化率.
例1 甲、乙两人走过的路程s1(t)，s2(t)与时间t的关系如图所示，试比较两人在时间段[0，t0]内的平均速度哪个大？
解 比较在相同的时间段[0，t0]内，两人速度的平均变化率的大小便知结果. 在t0处，s1(t0)＝s2(t0)，s1(0)>s2(0)， 所以
s1t0－s1
t0
<
s2t0－s2
t0
. 所以在时间段[0，t0]内乙的平均速度比甲的大.
点评 比较两人的平均速度的大小，其实就是比较两人走过的路程相对于时间的变化率的大小.
2.导数的概念及其几何意义
函数y＝f(x)在x＝x0处的导数即为函数y＝f(x)在x0处的瞬时变化率，即当Δx趋于0时，Δyfx0＋Δx－f函数值y关于x的平均变化率＝ΔxΔxx0
的极限值；Δx无限趋近于0，是
指函数自变量之间的间隔能有多小就有多小，但始终不能为零.
函数y＝f(x)在x＝x0处的导数的几何意义是曲线y＝f(x)在点(x0，f(x0))处的切线的斜率，即f′(x0)＝k＝tan α，因此在切线的斜率、切点的横坐标两个量中，只要已知其中一个量，就可以求出另一个量.
例2 如图所示，函数f(x)的图象是折线段ABC，其中A，B，C的坐标分别为(0,4)，(2,0)，(6,4)，则f[f(0)]＝________；
lim Δx→0
f＋Δx－fΔx＝________.(用数字作答)
解析 由A(0,4)，B(2,0)可得线段AB的方程为f(x)＝－2x＋4(0≤x≤2). 同理线段BC的方程为f(x)＝x－2(2 ??－2x＋4，0≤x≤2， 所以f(x)＝? ??x－2，2 所以f(0)＝4，f[f(0)]＝f(4)＝2， lim Δx→0 f＋Δx－fΔx＝f′(1)＝－2. 答案 2 －2 例3 函数f(x)的图象如图所示，则下列不等关系中正确的是( ) A.0 解析 根据导数的几何意义，考查函数在点B(2，f(2))及A(3，f(3))处的切线的斜率. 由图可见，过点B的切线的斜率大于过点A的切线的斜率，则有0 由图，可知0 点评 本题通过导数的定义反过来对变化率进行了考查. 通过上述三例可以看出，变化率是一个十分重要的概念，它是连接初等数学与导数的一个桥梁，学好变化率为以后更好地学习导数知识作了铺垫. 2 函数单调性的多方妙用 1.根据函数的单调性求解参数问题 f－f3－2 ＝f(3)－f(2)，其几何意义为割线AB的 2 例1 已知f(x)＝ax＋bx＋cx在区间(0,1)上是增函数，在区间(－∞，0)和(1，＋∞)上 32 ?1?3 是减函数，且f′??＝，求a，b，c的值. ?2?2 解 f′(x)＝3ax＋2bx＋c. 由于f(x)在区间(0,1)上是增函数，在区间(－∞，0)和(1，＋∞)上是减函数，所以f′(0)＝f′(1)＝0. 2 c＝0，??3a＋2b＋c＝0，1?3?又f′??＝，所以??2?233a＋b＋c＝.??42 a＝－2，?? 解得?b＝3， ??c＝0. 点评 由于此题给出了函数定义域范围内的所有单调区间，在这种条件下一般都可以分析出函数的极值点，通常情况下单调区间的端点就是极值点，再根据已知函数极值求解参数问题的方法进行解答. 例2 已知函数f(x)＝x＋(x≠0，常数a∈R).若函数f(x)在[2，＋∞)上是单调递增的，求a的取值范围. 2 axa2x3－a解 f′(x)＝2x－2＝2. xx要使f(x)在[2，＋∞)上是单调递增的， 则f′(x)≥0在x∈[2，＋∞)时恒成立，且在[2，＋∞)上任何子区间上不恒为零， 2x－a即2≥0在x∈[2，＋∞)时恒成立. 3 x∵x>0，∴2x－a≥0， ∴a≤2x在x∈[2，＋∞)上恒成立. ∴a≤(2x)min. ∵x∈[2，＋∞)，y＝2x是单调递增的， ∴(2x)min＝16，∴a≤16. 2x－16 当a≤16时，f′(x)＝≥0(x∈[2，＋∞))有且只有f′(2)＝0，∴a的取值范围是2 3 3 3 33 23 xa≤16. 点评 已知函数单调性求参数的取值范围，可转化为不等式恒成立问题.一般地，函数f(x)在区间I上单调递增 (递减)等价于不等式f′(x)≥0(f′(x)≤0)在区间I上恒成立，且在I的任何子区间上不恒为零，然后可借助分离参数等方法求出参数的取值范围，并验证f′(x)＝0是否有有限个解. 3