(共4张PPT)
本章主要内容有变化率与导数、导数的计算、导数在研究函数中的应用、生活中的优化问题、定积分的概念、微积分基本定理、定积分的简单应用.通过该模块的学习,学生将体会导数的思想及其丰富内涵,感受导数在解决实际问题中的作用,了解微积分的文化价值.
3.熟练掌握导数的几何意义、物理意义,并能利用导数解决函数中的一系列问题以及生活中的最优化问题.
4.定积分与微积分基本定理的学习中,要学会从问题情境中了解定积分的实际背景;借助几何直观体会定积分的基本思想,初步了解定积分的概念;能通过实例,直观了解微积分基本定理的含义.
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第一章号数及具画用
章导学
内容概述
学法指导(共19张PPT)
1.7.2 定积分在物理中的应用
1.一物体沿直线以v=3t+2(t单位:s,v单位:m/s)的速度运动,则该物体在3
s~6
s间的运动路程为( )
A.46
m
B.46.5
m
C.87
m
D.47
m
【答案】B
2.以初速度40
m/s竖直向上抛一物体,t
s时刻的速度v=40-10t
m/s,则此物体达到最高时的高度为( )
A.160
m
B.80
m
C.40
m
D.20
m
【答案】B
3.一物体在力F(x)=3x2-2x+5(力单位:N,位移单位:m)作用下沿与力F(x)相同的方向由x=5
m直线运动到x=10
m所做的功是( )
A.925
J
B.850
J
C.825
J
D.800
J
【答案】C
4.一辆汽车做变速直线运动,在时刻t的速度为v(t)=2+sin
t(t的单位:h,v的单位:km/h),那么它在0≤t≤1这段时间内行驶的路程s(单位:km)是( )
A.3-cos
1
B.3+cos
1
C.1+cos
1
D.1-cos
1
【答案】A
【例1】
有一动点P从原点出发,在时刻t的速度为v(t)=8t-2t2,解下列各小题:
(1)当t=3时,求点P离开原点的路程;
(2)求当t=5时,点P的位置;
(3)求t=0到t=5时,点P经过的路程;
(4)求点P经过一段时间后又返回原点时的t值.
求变速直线运动的路程
【解题探究】利用路程是速度的定积分求出路程再进行求解.
【例2】
设有一长为25
cm的弹簧,若加以100
N的力,则弹簧伸长到30
cm,求使弹簧伸长到40
cm所做的功.
【解题探究】先求出力关于位移的函数关系式,再利用定积分求解.
求变力所做的功
2.在底面积为S的圆柱形容器中盛有一定量的气体,在等温条件下,气体压强与体积的乘积是常数k,由于气体的膨胀,把容器中的一个活塞(面积为S)从点a处推到b处,计算在移动过程中,气体压力所做的功.(共19张PPT)
1.7 定积分的简单应用
1.7.1 定积分在几何中的应用
1.设由一条曲线y=f(x)和直线x=a,x=b(a(1)如果f(x)>0,那么S=_________;
(2)如果f(x)<0,那么S=__________=__________;
(3)如果当a≤x≤c时,f(x)≤0;当c0,那么
S=__________________=_________________.
2.用定积分表示下面4个图形中阴影部分的面积.
4.抛物线y=x2-x与x轴围成的图形的面积为________.
【例1】
求曲线xy=1与直线y=x,y=3所围成的图形的面积.
【解题探究】首先画出草图,利用定积分的几何意义,明确所求图形面积,并合理分割图形,结合定积分求解.
求图形的面积
该题积分变量的选取既可以是x也可以是y,选x为积分变量时要注意分段,选y为积分变量时要将函数式化为x=f(y)的形式.
1.计算由直线y=0和曲线y=x2-6x+5围成的平面图形的面积.
定积分的综合应用
求平面图形的面积时,一定要先画出图形,在借助图形的特征,确定如何表达能优化运算,减少运算步骤.(共17张PPT)
1.6 微积分基本定理
连续函数
f(x)
F(b)-F(a)
牛顿—莱布尼茨公式
F(b)-F(a)
0
利用微积分基本定理求定积分
求函数在某区间上的定积分,要正确运用求导运算求原函数.另外,要注意利用定积分的性质,这样会给求原函数带来方便.
定积分综合问题
(1)定积分可以与方程、函数或不等式综合起来考查,先利用微积分基本定理计算定积分是解决此类综合问题的前提.(2)计算含有参数的定积分,必须分清积分变量与被积函数f(x)、积分上限与积分下限、积分区间与函数F(x)等概念.
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Q前探索
师讲堂(共32张PPT)
1.5 定积分的概念
1.连续函数
如果函数y=f(x)在某个区间I上的图象是一条__________的曲线,那么就把它称为区间I上的连续函数.
连续不断
(2)求曲边梯形面积的方法:
把区间[a,b]分成许多小区间,进而把曲边梯形拆分为一些小曲边梯形.对每个小曲边梯形“以直代曲”,即用______的面积近似代替小曲边梯形的面积,得到每个小曲边梯形面积的近似值,对这些近似值______,就得到曲边梯形面积的近似值(如图2).
(3)求曲边梯形面积的步骤:①______;②__________;③_______;④__________.
矩形
求和
分割
近似代替
求和
取极限
分割
近似代替
求和
取极限
积分下限
积分上限
积分区间
被积函数
积分变量
被积式
由直线x=a,x=b,y=0和曲线y=f(x)所围成
的曲边梯形的面积
3.函数f(x)在区间[xi,xi+1]上的近似值等于( )
A.只能是左端点的函数值f(xi)
B.只能是右端点的函数值f(xi+1)
C.可以是该区间内任一点的函数值f(ξi)(ξi∈[xi,xi+1])
D.以上答案均不正确
【答案】C
求曲边梯形的面积
求曲边梯形面积
思想:以直代曲.
步骤:分割→近似代替→求和→取极限.
关键:近似代替.
结果:分割越细,面积越精确.
1.求直线x=0,x=2,y=0与曲线f(x)=4x2+2x+1所围成的曲边梯形的面积.
利用定积分的定义计算定积分
定积分的几何意义
利用定积分的几何意义求定积分必须准确理解其几何意义,将被积函数的图象在坐标系中画出来,再根据积分区间确定图形的范围和大小,利用相关面积公式求出面积,即得定积分的值.(共40张PPT)
1.4 生活中的优化问题举例
1.生活中的优化问题
生活中经常遇到求利润最大、用料最省、效率最高等问题,这些问题通常称为____________,通过前面的学习,我们知道,______是求函数最大(小)值的有力工具,运用______,可以解决一些生活中的__________.
优化问题
导数
导数
优化问题
2.优化问题中最值的确定
解决实际应用问题时,要把问题中所涉及的几个变量转化成__________,这需通过分析、联想、抽象和转化完成.函数的最值要由______和______的函数值确定,当定义域是开区间,而且其上有______的极值,则它就是函数的最值.
函数关系
极值
端点
唯一
数学建模
2.某银行准备新设一种定期存款业务,经预算,存款量与存款利率的平方成正比,比例系数为k(k>0).已知贷款的利率为0.048
6且假设银行吸收的存款能全部放贷出去.设存款利率为x,x∈(0,0.048
6),若使银行获得最大收益,则x的取值为( )
A.0.016
2
B.0.032
4
C.0.024
3
D.0.048
6
【答案】B
3.某工厂要围建一个面积为512平方米的矩形堆料场,一边可以利用原有的墙壁,其他三边需要砌新的墙壁,若使新砌墙壁所用的材料最省,堆料场的长和宽应分别为(单位:米)( )
A.32,16
B.30,15
C.40,20
D.36,18
【答案】A
几何中的最值问题
【例1】有一块边长为a的正方形铁板,现从铁板的四个角各截去一个相同的小正方形,做成一个长方体形的无盖容器.为使其容积最大,截下的小正方形边长应为多少?
【解题探究】求出无盖容器的体积(容积)表达式,用导数知识求解.
(1)利用导数解决实际问题中的最值的一般步骤
①分析实际问题中各量之间的关系,写出实际问题中变量之间的函数关系式y=f(x);
②求函数的导数f′(x),解方程f′(x)=0;
③比较函数在区间端点和极值点的函数值大小,最大(小)者为最大(小)值;
④把所得数学结论回归到数学问题中,看是否符合实际情况并下结论.
(2)几何中最值问题的求解思路
面积、体积(容积)最大,周长最短,距离最小等实际几何问题,求解时先设出恰当的变量,将待求解最值的问题表示为变量的函数,再按函数求最值的方法求解,最后检验.
1.(2019年江苏宿迁期末)将一段长为100
cm的铁丝截成两段,一段弯成正方形,一段弯成圆,要使正方形与圆面积之和最小,则弯成圆的一段铁丝长为________cm.
【例2】
(2018年江苏连云港模拟)现有一批货物由海上从A地运往B地,已知轮船的最大航行速度为35海里/时,A地至B地之间的航行距离约为500海里,每小时的运输成本由燃料费和其余费用组成,轮船每小时的燃料费与轮船速度的平方成正比(比例系数为0.6),其余费用为每小时960元.
(1)把全程运输成本y(元)表示为速度x(海里/时)的函数;
(2)为了使全程运输成本最小,轮船应以多大速度行驶?
用料、费用最少问题
【解题探究】根据题目的条件,写出相应关系式,然后运用导数求最值.
解决费用最少问题时,需要正确表达出费用y关于自变量x的函数关系,然后根据导数来求得极值点,比较极值与端点处取值的大小,从而判定最小值.在实际问题中还要注意自变量的取值范围.
【答案】16
m,8
m
利润最大问题
关于利润问题常用的两个等量关系
(1)利润=收入-成本.
(2)利润=每件产品的利润×销售件数.
【答案】D
2.解决生活中的优化问题应当注意的问题
(1)在求实际问题中的最大(小)值时,一定要考虑实际问题的意义.
(2)在实际问题中,有时会遇到函数在区间内只有一个点使f′(x)=0的情形,如果函数在这点处有极大(小)值,那么不与端点值比较,也可以知道这就是最大(小)值.
(3)在解决优化问题时,不仅要注意将问题中涉及的变量关系用函数关系式表示,还应确定出函数关系式中自变量的取值范围.
【答案】A
2.(2017年重庆期中)某产品的销售收入y1(单位:万元)是产量x(单位:千台)的函数:y1=17x2(x>0),生产成本y2(单位:万元)是产量x(单位:千台)的函数:y2=2x3-x2(x>0),为使利润最大,应生产( )
A.9千台
B.8千台
C.7千台
D.6千台
【答案】D
【解析】由题意,利润y=y1-y2=17x2-(2x3-x2)=18x2-2x3(x>0).y′=36x-6x2,由y′=36x-6x2=6x(6-x)=0,得x=6或x=0.又x>0,所以当x∈(0,6)时,y′>0,当x∈(6,+∞)时,y′<0.∴函数在(0,6)上为增函数,在(6,+∞)上为减函数.则当x=6(千台)时,y有最大值.故选D.
【答案】C
【解析】y′=-x2+36,令y′=0,又x>0,解得x=6.当0<x<6时,y′>0,函数f(x)单调递增;当x>6时,y′<0,函数f(x)单调递减.∴当x=6时,y有最大值.