【教案】人教A版 选择性必修二 5.1 第2课时 导数的几何意义

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名称 【教案】人教A版 选择性必修二 5.1 第2课时 导数的几何意义
格式 doc
文件大小 383.6KB
资源类型 试卷
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2021-12-17 09:48:55

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文档简介

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5.1 导数的概念及其意义
第2课时 导数的几何意义
学习指导 核心素养
1.理解导数的几何意义并会求曲线在某点处的切线方程.2.理解导函数的定义,会用定义法求简单函数的导函数. 1.直观想象:导数的几何意义,曲线的切线.2.数学运算:导数的计算.
一、自主学习 合作探究(10分钟)
1.导数的几何意义
(1)切线的定义
如图,在曲线y=f(x)上任取一点P(x,f(x)),如果当点P(x,f(x)) 沿着曲线y=f(x)无限趋近于点P0(x0,f(x0))时,割线P0P无限趋近于一个确定的位置,这个确定位置的直线P0T称为曲线y=f(x)在点P0处的切线.
(2)导数的几何意义
记Δx=x-x0,当点P沿着曲线y=f(x)无限趋近于点P0时,即当Δx→0时,k无限趋近于函数y=f(x)在x=x0处的导数.因此,函数y=f(x)在x=x0处的导数f′(x0)就是切线P0T的斜率k0,即k0= =f′(x0).这就是导数的几何意义.
2.导函数的概念
从求函数y=f(x)在x=x0处导数的过程可以看到,当x=x0时,f′(x0)是一个唯一确定的数.这样,当x变化时,y=f′(x)就是x的函数,我们称它为y=f(x)的导函数(简称导数).y=f(x)的导函数有时也记作y′,即f′(x)=y′=_.
变式思考
1.曲线的切线是否一定和曲线只有一个交点?
提示:曲线的切线并不一定与曲线只有一个交点,可以有多个,甚至可以有无穷多个.与曲线只有一个公共点的直线也不一定是曲线的切线.
2.f′(x0)和f′(x)有何关系?
提示:f′(x0)是函数y=f(x)在x=x0处的导数,是一个数值,f′(x)是一个函数;f′(x0)可看作函数f′(x)在x=x0处的函数值.
即时检测
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)函数在一点处的导数f′(x0)是一个常数.(  )
(2)函数f(x)=0没有导数.(  )
(3)“直线l与曲线C相切”是“直线l与曲线C有一个交点”的必要不充分条件.(  )
答案:(1)√ (2)× (3)×
2.如图,
直线l是曲线y=f(x)在x=4处的切线,则f′(4)=(  )
A.        B.3
C.4 D.5
解析:选A.根据导数的几何意义知f′(4)是曲线y=f(x)在x=4处的切线的斜率k,注意到k==,所以f′(4)=.
3.已知y=,则y′=________.
解析:因为Δy=-,所以=,
所以 = = = =,即y′= .
答案:
4.曲线y=-2x2+x在点(1,-1)处的切线方程为____________.
解析:因为切线的斜率k= =
= (-3-2Δx)=-3,
所以切线方程为y+1=-3(x-1),即3x+y-2=0.
答案:3x+y-2=0
二、精讲点拨 归纳提升(20分钟)
探究点1 求切线方程
什么是“以直代曲”思想?
探究感悟:用曲线上某点处的切线近似代替这一点附近的曲线,这就是“以直代曲”思想.
角度一 曲线在某点处的切线方程
例 已知曲线C:y=f(x)=x3+x.
(1)求曲线C在点(1,2)处切线的方程;
(2)设曲线C上任意一点处切线的倾斜角为α,求α的取值范围.
【解】 因为==3x2+3x·Δx+1+(Δx)2,
所以f′(x)= =[3x2+3x·Δx+1+(Δx)2]=3x2+1.
(1)曲线C在点(1,2)处切线的斜率为k=f′(1)=3×12+1=4.
所以曲线C在点(1,2)处的切线方程为
y-2=4(x-1),即4x-y-2=0.
(2)曲线C在任意一点处切线的斜率为k=f′(x)=tan α,
所以tan α=3x2+1≥1.
又α∈[0,π),
所以α∈.
归纳总结
求曲线在某点处的切线方程的步骤
 
角度二 曲线过某点的切线方程
例 (2021·湖北武汉高二检测)已知曲线y=f(x)=2x2-7,求曲线过点P(3,9)的切线方程.
【解】 设所求切线与曲线y=2x2-7相切于点A(x0,y0).由题意,得f′(x0)=
= eq \f(2(x0+Δx)2-7-(2x-7),Δx)
=(4x0+2Δx)=4x0.
故所求切线方程为y-y0=4x0(x-x0).
将点P(3,9)的坐标及y0=2x-7代入上式,得9-(2x-7)=4x0(3-x0),解得x0=2或x0=4,
所以切点为(2,1)或(4,25).
从而所求切线方程为y-1=8(x-2)或y-25=16(x-4),即y=8x-15或y=16x-39.
归纳总结
求曲线y=f(x)过点P(x0,y0)的切线方程的步骤
(1)设切点为A(xA,f(xA)),求切线的斜率k=f′(xA),写出切线方程(含参数).
(2)把点P(x0,y0)的坐标代入切线方程,建立关于xA的方程,解得xA的值,进而求出切线方程. 
即使检测
1.(2021·重庆江津中学高二段考)设f(x)存在导函数且满足 =-1,则曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线斜率为(  )
A.-1          B.-2
C.1 D.2
解析:选A.因为f(x)为可导函数,且满足 =-1,即f′(1)=-1,所以y=f(x) 在点(1,f(1))处的切线的斜率为f′(1)=-1.
2.曲线y=x2+1在点P(2,5)处的切线与y轴交点的纵坐标是________.
解析:因为y′|x=2=
==(4+Δx)=4,
所以k=y′|x=2=4.
所以曲线y=x2+1在点P(2,5)处的切线方程为
y-5=4(x-2),即y=4x-3.
所以切线与y轴交点的纵坐标是-3.
答案:-3
3.求抛物线f(x)=x2过点的切线方程.
解:由于点不在抛物线上,所以可设切点为(x0,x).
因为f′(x0)=
= eq \f((x0+Δx)2-x,Δx) = (2x0+Δx)=2x0,
所以该切线的斜率为2x0.
又因为此切线过点和点(x0,x),
所以 eq \f(x-6,x0-\f(5,2)) =2x0,
即x-5x0+6=0,解得x0=2或x0=3.
因此切点为(2,4)或(3,9),
所以切线方程分别为y-4=4(x-2)或y-9=6(x-3),即4x-y-4=0或6x-y-9=0.
探究点2 求切点坐标
例 过曲线y=x2上某点P的切线满足下列条件,分别求出P点.
(1)平行于直线y=4x-5;
(2)垂直于直线2x-6y+5=0;
(3)与x轴成135°的倾斜角.
【解】 f′(x)=
= =2x,
设P(x0,y0)是满足条件的点.
(1)因为切线与直线y=4x-5平行,
所以2x0=4,所以x0=2,y0=4,
即P(2,4)是满足条件的点.
(2)因为切线与直线2x-6y+5=0垂直,
所以2x0·=-1,
解得x0=-,y0=,
即P是满足条件的点.
(3)因为切线与x轴成135°的倾斜角,
所以其斜率为-1,即2x0=-1,
解得x0=-,y0=,
即P是满足条件的点.
归纳总结
求满足某条件的曲线的切点坐标的步骤
(1)先设切点坐标(x0,y0).
(2)求导函数f′(x).
(3)求切线的斜率f′(x0).
(4)由斜率间的关系列出关于x0的方程,解方程求x0.
(5)点(x0,y0)在曲线f(x)上,将(x0,y0)代入求y0,得切点坐标. 
即时检测
1.已知曲线y=的一条切线的斜率为,则切点的横坐标为(  )
A.1          B.2
C.3 D.4
解析:选A.因为y′==x=,
所以x=1,所以切点的横坐标为1.
2.已知曲线f(x)=x2+6在点P处的切线平行于直线4x-y-3=0,则点P的坐标为________.
解析:设切点P的坐标为(x0,y0).
f′(x)=

=(2x+Δx)=2x.
所以曲线f(x)在点P(x0,y0)处的切线的斜率为2x0.
因为切线与直线4x-y-3=0平行,
所以2x0=4,x0=2,y0=x+6=10,
即切点坐标为(2,10).
答案:(2,10)
探究点3 利用图象理解导数的几何意义
[问题探究]
导数值的大小和曲线的升降有什么关系?
探究感悟:根据“以直代曲”思想,导数绝对值的大小反映了曲线上升或下降的快慢.
例 (1)已知函数f(x)的图象如图所示,则下列不等关系中正确的是(  )
A.0<f′(2)<f′(3)<f(3)-f(2)
B.0<f′(2)<f(3)-f(2)<f′(3)
C.0<f′(3)<f(3)-f(2)<f′(2)
D.0<f(3)-f(2)<f′(2)<f′(3)
(2)(2021·甘肃会宁一中高二期末)设函数f(x)在定义域内可导,y=f(x)的图象如图所示,则导函数y=f′(x)的图象可能是(  )
【解析】 (1)kAB==f(3)-f(2),
f′(2)为函数f(x)的图象在点B(2,f(2))处的切线的斜率,
f′(3)为函数f(x)的图象在点A(3,f(3))处的切线的斜率,
根据图象可知0<f′(3)<f(3)-f(2)<f′(2).
(2)由y=f(x)图象结合“以直代曲”可知函数f(x)从左到右依次上升、下降、上升、下降,对应f′(x)的符号是正、负、正、负,对照各选项,选A.
【答案】 (1)C (2)A
归纳总结
导数与函数图象升降的关系
若函数y=f(x)在x=x0处的导数存在且f′(x0)>0(即切线的斜率大于零),则函数y=f(x)在x=x0附近的图象是上升的;若f′(x0)<0(即切线的斜率小于零),则函数y=f(x)在x=x0附近的图象是下降的.导数绝对值的大小反映了曲线上升或下降的快慢. 
即时检测
若函数y=f(x)的导函数在区间[a,b]上是增函数,则函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象可能是(  )
解析:选A.依题意,y=f′(x)在[a,b]上是增函数,则在函数f(x)的图象上,各点的切线的斜率随着x的增大而增大,观察四个选项的图象,只有A满足.
三、定时训练 反馈补偿(10分钟)
1.曲线f(x)=在点(3,3)处的切线的倾斜角等于(  )
A.45°         B.60°
C.135° D.120°
解析:选C.f′(x)= =9 =-9=-,所以f′(3)=-1.又切线的倾斜角的范围为[0°,180°),所以所求倾斜角为135°.
2.(多选)下面说法不正确的是(  )
A.若f′(x0)不存在,则曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处没有切线
B.若曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处有切线,则f′(x0)必存在
C.若f′(x0)不存在,则曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线斜率不存在
D.若曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处没有切线,则f′(x0) 有可能存在
解析:选ABD.根据导数的几何意义及切线的定义知,曲线在(x0,y0)处有导数,则切线一定存在,但反之不一定成立,故A,B,D错误.
3.抛物线y=ax2在点Q(2,1)处的切线方程为x-y-1=0,则a的值为________.
解析: =4a=1,
所以a=.
答案:
4.已知函数f(x)=x3+,则曲线y=f(x)过点P(2,4)的切线方程为________________.
解析:f′(x)=
= =x2,设切点为M(x0,f(x0)),则曲线的切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0).因为点P在切线上,所以4-f(x0)=f′(x0)(2-x0),即4- eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)x+\f(4,3))) =x(2-x0),整理可得x-3x+4=0,即(x+1)-3(x-1)=0,即(x0+1)(x0-2)2=0,解得x0=-1或x0=2,所以有两条切线,其方程分别是y-f(-1)=f′(-1)(x+1),即x-y+2=0;y-f(2)=f′(2)(x-2),即4x-y-4=0.
综上,过点P(2,4)的切线方程为x-y+2=0或4x-y-4=0.
答案:x-y+2=0或4x-y-4=0
四、作业
1.整理课堂笔记
2.完成课后练习
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