江苏省泰兴市第三高级中学红桥校区校本化讲义
编号:031 课题:§5.1.1 平均变化率
目标要求
1、通过实例分析,感受平均变化率的实际意义.
2、求具体函数的平均变化率.
3、平均变化率实际意义的理解.
学科素养目标
通过具体背景与实例的抽象,经历导数模型的建构和利用导数解决实际问题的过程,使学生对变量数学的思想方法(无穷小算法数学)有新的感悟.进一步发展学生的数学思维能力,感受和体会数学产生和发展的规律以及人类智慧和文明的传承,促进学生全面认识数学的价值.也为后继进一步学习微积分等课程打好基础.
导数与函数、方程、不等式及解析几何等相关内容密切相联.具有“集成”的特点,进而,学习本章节有助于学生从整体上理解和把握数学的结构,灵活运用数学的思想和方法,提高分析问题、解决问题的能力.
重点难点
重点:具体函数的平均变化率的求法;
难点:平均变化率实际意义的理解.
教学过程
基础知识积累
1. 平均变化率
(1)表示:函数f(x)在区间[x1,x2]上的平均变化率为_________________.
(2)意义:平均变化率是曲线陡峭程度的“______”,或者说,曲线陡峭程度是平均变化率的“______”.
【注意】 函数f(x)在区间[x1,x2]上的平均变化率也可为______________,要注意分子、分母的匹配.
【课前预习思考】
(1)平均变化率只能是正数吗?
(2)平均变化率不能准确量化一段曲线的陡峭程度吗?
【课前小题演练】
题1.(多选)下列说法正确的是 ( )
A. 平均变化率只能是正数.
B.在平均变化率的定义中,自变量x在x0处的变化量Δx可取任意实数.
C.利用平均变化率可以刻画变量平均变化的趋势和快慢程度,效果是“粗糙不精确的”.
D.平均变化率的绝对值越大,曲线y=f(x)在相应区间上越“陡峭”,反之亦然.
题2.自变量x从2变到3时,函数f(x)=3x-1的函数值的增量与相应自变量的增量之比等于 ( )
A.-1 B.1 C.2 D.3
题3.某物体的位移公式为s=s(t),从t0到t0+Δt这段时间内下列理解正确的是 ( )
A.(t0+Δt)-t0称为函数值增量 B.t0称为函数值增量
C.Δs=s(t0+Δt)-s(t0)称为函数值增 D.称为函数值增量
题4.若函数f(x)=x2-c在区间[1,m]上的平均变化率为3,则m等于________.
【课堂题组训练】
类型一 求函数的平均变化率(数学运算)
题5.函数f(x)=在[2,6]上的平均变化率为________.
题 6.求y=f(x)=2x2+1在区间[x0,x0+Δx]上的平均变化率,并求当x0=1,Δx=时平均变化率的值.
题7.已知一个物体的运动方程为s=1-t+t2,其中s的单位是m,t的单位是s,那么物体在时间[3,3+Δt]内的平均速度是 ( )
A.(5+Δt)(m/s) B.[5+(Δt)2](m/s)
C.[5(Δt)2+Δt](m/s) D.5(Δt)2(m/s)
类型二 函数平均变化率的应用(数学抽象)
【典例】题8.在山地自行车比赛中,运动员的位移s与比赛时间t存在函数关系s(t)=t+t2(位移单位:m,时间单位:s).则10 s后的0.1 s内运动员的平均速度为________.
题9.已知气球的体积为V(单位:L)与半径r(单位:dm)之间的函数关系是V(r)=πr3.
(1)求半径r关于体积V的函数r(V).
(2)求体积V从0 L增加到1 L和从1 L增加到2 L时,半径r的平均变化率(精确到0.01).
(3)由(2)的求解结果可说明什么意义?
题10.已知气球的体积为V(单位:L)与半径r(单位:dm)之间的函数关系是V(r)=πr3.求气球半径r关于表面积S的函数r(S).
题11.正弦函数y=sin x在区间和内的平均变化率较大的是________.
【课堂检测达标】
题12.函数y=f(x),当自变量x由x0改变到x0+Δx时,Δy= ( )
A.f(x0+Δx) B.f(x0)+Δx C.f(x0)·Δx D.f(x0+Δx)-f(x0)
题13.质点运动规律为s=2t2+5,则在时间[3,3+Δt]中,相应的平均速度等于 ( )
A.6+Δt B.12+Δt+ C.12+2Δt D.12
题14.向半径为r的球内吹气,如果球的半径增加Δr,那么球的体积增量ΔV等于多少?
题15.某商户2019年上半年的销售收入如图所示,试说明该商户1月到2月和2月到6月的经营情况.
编号:031 课题:§5.1.1 平均变化率
目标要求
1、通过实例分析,感受平均变化率的实际意义.
2、求具体函数的平均变化率.
3、平均变化率实际意义的理解.
学科素养目标
通过具体背景与实例的抽象,经历导数模型的建构和利用导数解决实际问题的过程,使学生对变量数学的思想方法(无穷小算法数学)有新的感悟.进一步发展学生的数学思维能力,感受和体会数学产生和发展的规律以及人类智慧和文明的传承,促进学生全面认识数学的价值.也为后继进一步学习微积分等课程打好基础.
导数与函数、方程、不等式及解析几何等相关内容密切相联.具有“集成”的特点,进而,学习本章节有助于学生从整体上理解和把握数学的结构,灵活运用数学的思想和方法,提高分析问题、解决问题的能力.
重点难点
重点:具体函数的平均变化率的求法;
难点:平均变化率实际意义的理解.
教学过程
基础知识积累
1. 平均变化率
(1)表示:函数f(x)在区间[x1,x2]上的平均变化率为.
(2)意义:平均变化率是曲线陡峭程度的“数量化”,或者说,曲线陡峭程度是平均变化率的“视觉化”.
【注意】 函数f(x)在区间[x1,x2]上的平均变化率也可为,要注意分子、分母的匹配.
【课前预习思考】
(1)平均变化率只能是正数吗?
提示:不一定.平均变化率可正、可负、可以为0.
(2)平均变化率不能准确量化一段曲线的陡峭程度吗?
提示:平均变化率量化一段曲线的陡峭程度是“粗糙不精确的”,但当Δx很小时,这种量化便由“粗糙”逼近“精确”.
【课前小题演练】
题1.(多选)下列说法正确的是 ( )
A. 平均变化率只能是正数.
B.在平均变化率的定义中,自变量x在x0处的变化量Δx可取任意实数.
C.利用平均变化率可以刻画变量平均变化的趋势和快慢程度,效果是“粗糙不精确的”.
D.平均变化率的绝对值越大,曲线y=f(x)在相应区间上越“陡峭”,反之亦然.
【答案】CD
【解析】A.×. 不一定.平均变化率可正、可负、可以为0.
B.×.在平均变化率的定义中,自变量x在x0处的变化量Δx可以是正数,也可以是负数,但不为0.
C.√ D.√
题2.自变量x从2变到3时,函数f(x)=3x-1的函数值的增量与相应自变量的增量之比等于 ( )
A.-1 B.1 C.2 D.3
【解析】选D.自变量x从2变到3时,函数f(x)=3x-1的函数值的增量为8-5=3,故增量之比等于3.
题3.某物体的位移公式为s=s(t),从t0到t0+Δt这段时间内下列理解正确的是 ( )
A.(t0+Δt)-t0称为函数值增量 B.t0称为函数值增量
C.Δs=s(t0+Δt)-s(t0)称为函数值增 D.称为函数值增量
【解析】选C.由自变量的变化量、函数值的变化量、平均变化率的概念易得C正确.
题4.若函数f(x)=x2-c在区间[1,m]上的平均变化率为3,则m等于________.
【解析】平均变化率为===m+1,令m+1=3,得m=2.
答案:2
【课堂题组训练】
类型一 求函数的平均变化率(数学运算)
题5.函数f(x)=在[2,6]上的平均变化率为________.
【解析】因为Δy=f(6)-f(2),所以 = ==-.
答案:-
题 6.求y=f(x)=2x2+1在区间[x0,x0+Δx]上的平均变化率,并求当x0=1,Δx=时平均变化率的值.
【解析】Δy=f(x0+Δx)-f(x0)=2(x0+Δx)2+1-(2x+1)=4x0·Δx+2(Δx)2,
所以函数f(x)=2x2+1在区间[x0,x0+Δx]上的平均变化率为==4x0+2Δx,当x0=1,Δx=时,平均变化率为4×1+2×=5.
【解题策略提醒】
1.求函数y=f(x)从x0到x的平均变化率的步骤
(1)求自变量的改变量Δx=x-x0.
(2)求函数值的改变量Δy=y-y0=f(x)-f(x0)=f(x0+Δx)-f(x0).
(3)求平均变化率=.
2.求平均变化率的注意点
(1)要注意Δx,Δy的值可正、可负,但Δx≠0,Δy可为零,若函数f(x)为常数函数,则Δy=0.
(2)求点x0附近的平均变化率可用表示.
提醒:平均变化率一定是相对某一区间而言的,一般地,区间不同,平均变化率也不同.
题7.已知一个物体的运动方程为s=1-t+t2,其中s的单位是m,t的单位是s,那么物体在时间[3,3+Δt]内的平均速度是 ( )
A.(5+Δt)(m/s) B.[5+(Δt)2](m/s)
C.[5(Δt)2+Δt](m/s) D.5(Δt)2(m/s)
【解析】选A.因为Δs=1-(3+Δt)+(3+Δt)2-(1-3+32)=(Δt)2+5Δt,
所以物体在时间[3,3+Δt]内的平均速度是==(Δt+5)(m/s).
类型二 函数平均变化率的应用(数学抽象)
【典例】题8.在山地自行车比赛中,运动员的位移s与比赛时间t存在函数关系s(t)=t+t2(位移单位:m,时间单位:s).则10 s后的0.1 s内运动员的平均速度为________.
【思路导引】 Δs=s(10.1)-s(10),Δt=0.1.
【解析】Δs=(10+0.1)+(10+0.1)2-10-102=2.11,所以==21.1(m/s).
故10 s后的0.1 s内运动员的平均速度为21.1 m/s.
答案:21.1 m/s
题9.已知气球的体积为V(单位:L)与半径r(单位:dm)之间的函数关系是V(r)=πr3.
(1)求半径r关于体积V的函数r(V).
(2)求体积V从0 L增加到1 L和从1 L增加到2 L时,半径r的平均变化率(精确到0.01).
(3)由(2)的求解结果可说明什么意义?
【思路导引】 (1)求半径r关于体积V的函数r(V) V=πr3.
(2)半径r(V)的平均变化率 Δr,ΔV.
【解析】 (1)因为V=πr3,所以r3=,r=,所以r(V)=.
(2)函数r(V)在区间[0,1]上的平均变化率为==≈0.62(dm/L),
函数r(V)在区间[1,2]上的平均变化率为==-≈0.16(dm/L).
(3)显然体积V从0 L增加到1 L时,半径变化快,这说明随着气球体积的增加,气球的半径增加得越来越慢.
题10.已知气球的体积为V(单位:L)与半径r(单位:dm)之间的函数关系是V(r)=πr3.求气球半径r关于表面积S的函数r(S).
【解析】因为S=4πr2,所以r==.所以r(S)=.
【解题策略提醒】
平均变化率的应用
提醒:解决问题仍需抓住本质,利用平均变化率的概念解题.
题11.正弦函数y=sin x在区间和内的平均变化率较大的是________.
【解析】Δy1=sin -sin 0=,所以正弦函数y=sin x在区间上的平均变化率为=,
又因为Δy2=sin -sin =1-,
所以正弦函数y=sin x在区间上的平均变化率为==(2-),
因为1>2-,故>(2-),所以前者大.
答案:
【课堂检测达标】
题12.函数y=f(x),当自变量x由x0改变到x0+Δx时,Δy= ( )
A.f(x0+Δx) B.f(x0)+Δx C.f(x0)·Δx D.f(x0+Δx)-f(x0)
【解析】选D.Δy看作相对于f(x0)的“增量”,可用f(x0+Δx)-f(x0)代替.
题13.质点运动规律为s=2t2+5,则在时间[3,3+Δt]中,相应的平均速度等于 ( )
A.6+Δt B.12+Δt+ C.12+2Δt D.12
【解析】选C.==12+2Δt.
题14.向半径为r的球内吹气,如果球的半径增加Δr,那么球的体积增量ΔV等于多少?
【解析】由球的体积计算公式得ΔV=[(r+Δr)3-r3]=·[3r2+3r·Δr+(Δr)2]Δr.
题15.某商户2019年上半年的销售收入如图所示,试说明该商户1月到2月和2月到6月的经营情况.
【解题指南】求解此类问题,学会识图是关键.
【解析】1月到2月,销售收入的平均变化率为=4(万元/月),2月到6月,销售收入的平均变化率为=1.5(万元/月).因为4>1.5,故可说明该商户1月到2月的销售情况较好,2月到6月销售迟缓.
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高二数学备课组 jin_ailiu