導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用一課件

第三章導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用§3-1中值定理羅爾定理(Roll)

:

定理1若函數(shù)

f(x)滿足:

在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù);(2)

在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo);(3)

f(a)=f(b).則至少存在一點(diǎn)ξ∈(a,b),使得f’(ξ)=0證明:

p44

幾何意義:xyoabξABC導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用

拉拉格朗日(Lagrange)中值定理：定理2：若函函數(shù)y=f(x)滿足：（1）

在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù)（2）

在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo)．則在開區(qū)間(a,b)內(nèi)至少存在一點(diǎn)ξ，使可寫成：導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用幾何意義：曲線y=f(x)（除端點(diǎn)外）在每點(diǎn)都有切線的弧上，至少存在一點(diǎn)，在該點(diǎn)曲線的切線平行于聯(lián)結(jié)弧的兩端點(diǎn)的弦。

ξxyAA’BB’oabM導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用Lagrange中值定理，它是利用導(dǎo)數(shù)的局部性研究函數(shù)整體性的重要工具，它是溝通函數(shù)與其導(dǎo)數(shù)之間的橋梁。是微積分學(xué)中一個(gè)重要定理。推論1

如果函數(shù)的導(dǎo)數(shù)在某一區(qū)間(a,b)內(nèi)恒等于零，則函數(shù)在

(a,b)內(nèi)是一個(gè)常數(shù)。推論2

如果兩個(gè)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)在[a,b]內(nèi)恒等，則這兩個(gè)函數(shù)在(a,b)

內(nèi)相差一個(gè)常數(shù)。例1

p46

導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用柯西Cauchy中值定理:定理3：若函數(shù)f(x)與g(x)滿足:(1)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù);(2)在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo);(3)在開區(qū)間(a,b),g’(x)≠0則至少存在一點(diǎn)ξ∈(a,b),使得證明p47導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用四、

羅必達(dá)法則1、兩個(gè)無(wú)窮小量之比的極限（0/0）導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用例：求極限例：導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用2、兩個(gè)無(wú)窮大量之比的極限（∞/∞型）與0/0型相同處理。例：導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用例：例：導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用3、其他未定型極限的求法例：例：p48例2、3、4、5、6、7、8、9、10導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用§3-2

函數(shù)形態(tài)的研究一、函數(shù)的單調(diào)性和極值1、

函數(shù)的單調(diào)性定理1

（必要條件）如果函數(shù)在(a,b)內(nèi)可導(dǎo)，且f(x)是遞增的，則對(duì)(a,b)內(nèi)所有的x,有。反之是遞減的。（充分條件）（1）在區(qū)間(a,b)內(nèi)所有x，如，則在區(qū)間內(nèi)函數(shù)f(x)是遞增的；（2）在區(qū)間(a,b)內(nèi)所有x，如，則在區(qū)間內(nèi)函數(shù)f(x)是遞減的。導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用判斷函數(shù)單調(diào)性步驟：（1）確定定義域；（2）求出導(dǎo)數(shù)為零或不存在的點(diǎn)，分若干區(qū)間；（3）判斷各區(qū)間上導(dǎo)數(shù)的符號(hào)，確定單調(diào)性。導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用幾何意義：αα曲線遞增時(shí)，;遞減時(shí)，例：p51例1、2、3例：判斷函數(shù)f(x)=2x3-9x2+12x-3的單調(diào)區(qū)間。解（1）定義域（-∞，+∞）（2）（3）判斷導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用、2、函數(shù)的極值1（1）

極值的概念：如果函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0的某鄰域內(nèi)有定義，對(duì)于此鄰域內(nèi)任一點(diǎn)x均有，則稱f(x)在點(diǎn)取得極大值(localmaximum)，點(diǎn)叫做極大值點(diǎn)。反之，為極小值(localminimum)。極值(extremevalue)：極大值+極小值極值點(diǎn)(extremepoint)：取得極大值和極小值的點(diǎn)。注意：極大和極小是局部概念。可能有幾個(gè)極值，極大值可能小于極小值。導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用（2）

極值的判斷定理2

若函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處有極值，且f’(x0)存在，則

f’(x0)=0駐點(diǎn)：使函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為零的點(diǎn)。可導(dǎo)函數(shù)的極值點(diǎn)，必定是它的駐點(diǎn)?？蓪?dǎo)函數(shù)的駐點(diǎn)，不一定是它的極值點(diǎn)。定理3（第一判斷法）設(shè)函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0的鄰近可導(dǎo)，且f’(x0)=0（1）如果x<x0時(shí)，f’(x)>0;x>x0時(shí),f’(x)<0,則f(x)在點(diǎn)x0處有極大值（2）如果x<x0時(shí)，f’(x)<0;x>x0時(shí),f”(x)>0,則在點(diǎn)x0處有極小值。（3）在x0兩側(cè)，f’(x)符號(hào)不變，則f(x)在點(diǎn)x0處沒(méi)有極值導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用求極值步驟：（1）求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù)；（2）找出駐點(diǎn)和導(dǎo)數(shù)不存在的點(diǎn)；（3）判斷駐點(diǎn)兩側(cè)符號(hào)，求出極值。例：p53

4、5、6導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用例：求函數(shù)極值x(-∞,2)2(2,+∞)y’+不存在-y=f(x)↑極大值↓21導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用定理4（第二判斷法）設(shè)y=f(x)在點(diǎn)xo處有一、二階導(dǎo)數(shù)，且

f’(x0)=0（1）

若f’’(x0)<0，f(x0)為極大值。上凸（2）

若f’’(x0)>0，f(x0)為極小值。上凹（3）

若f’’(x0)=0，不能確定。在不可導(dǎo)點(diǎn)或二階導(dǎo)數(shù)為0點(diǎn)無(wú)法判斷。例:例7p54導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用3、函數(shù)的最大值和最小值如果函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù)，則在[a,b]上必有最大值和最小值。計(jì)算時(shí)，只要算出極大、極小和端點(diǎn)函數(shù)值，進(jìn)行比較即可。例：p55

例8、9例：求極值導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用例1：已知半徑為R的圓內(nèi)接矩形。它的長(zhǎng)和寬為多少時(shí)矩形面積最大？θxyR導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用例2：某中藥廠要建一毛面積為512米2的矩形曬藥場(chǎng)。一邊可利用原有石條沿，另三邊需砌新的石條沿。問(wèn)場(chǎng)地長(zhǎng)和寬為多少時(shí)，材料最省。解：材料最省，即長(zhǎng)度最短。x512m2512/x導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用例：某藥廠年產(chǎn)量為a個(gè)單位，分若干批生產(chǎn)，每批生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)為b元。若平均庫(kù)存量為批量的一半，設(shè)每年每單位的藥品庫(kù)存費(fèi)為c元。如何選擇批量，才能使生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)與庫(kù)存費(fèi)之和為最小。設(shè)每批生產(chǎn)x個(gè)單位，庫(kù)存費(fèi)+準(zhǔn)備費(fèi)=y。年產(chǎn)量為a，每年生產(chǎn)批數(shù)為a/x(整數(shù))，準(zhǔn)備費(fèi)為b·a/x，庫(kù)存量為x/2，庫(kù)存費(fèi)為c·x/2,因此導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用因?yàn)楹瘮?shù)的最小值一定存在，且在(0,a)內(nèi)只有一個(gè)駐點(diǎn)，故y有最小值。導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用例:導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用例:lhRθ設(shè)圓桌面的半徑為R,在桌面中心的上方掛一電燈.已知其照度為問(wèn)電燈距桌面多高時(shí),才能使桌面邊緣照得最亮.導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用hRr導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用REr導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用二、曲線的凹凸與拐點(diǎn)1、曲線的凹凸性定義2：若曲線位于它上面任一點(diǎn)切線的上方，則曲線是上凹的(concave)。

若曲線位于它上面任一點(diǎn)切線的下方，則曲線是上凸的(convex)。xyABCD上凸上凹導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用凹凸判斷法設(shè)函數(shù)f(x)在(a,b)內(nèi)有二階導(dǎo)數(shù)f’’(x),則在該區(qū)間內(nèi)（1）當(dāng)f’’(x)>0時(shí)，曲線是上凹的；（2）當(dāng)f’’(x)<0時(shí)，曲線是上凸的。例10p56導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用2、

曲線的拐點(diǎn)拐點(diǎn)(inflectionpoint)：連續(xù)曲線的凹與凸的分界點(diǎn)。判斷方法：（

（1）求函數(shù)f(x)的二階導(dǎo)數(shù)f’’(x)=0的根或不。存在的點(diǎn)。若f’’(x)在根x0兩側(cè)符號(hào)不同，則((x0,f(x0))就是函數(shù)y=f(x)的拐點(diǎn)。(2)求出f’’(x)=0所有的點(diǎn)，按大小排列，考察各區(qū)間f’’(x)的符號(hào)，比較根兩邊的符號(hào)變化，尋找拐點(diǎn)。導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用例：p57例11、12拐點(diǎn)F’’(x)=0導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用三、曲線的漸近線例：p59例13導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用《函數(shù)圖形的描繪》1、確定函數(shù)y=f(x)的定義域。2、確定函數(shù)y=f(x)的對(duì)稱性。3、確定曲線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)。4、一階導(dǎo)數(shù)確定單調(diào)區(qū)間和極值。5、二階導(dǎo)數(shù)確定凹凸區(qū)間和拐點(diǎn)。6、考察漸近線。7、補(bǔ)充一些適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)，列表，繪圖。例：p60例14、15、16導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用§3-3

函數(shù)展為冪級(jí)數(shù)一、用多項(xiàng)式近似表示函數(shù)（用簡(jiǎn)單函數(shù)代替復(fù)雜函數(shù)，函數(shù)在一點(diǎn)附近的近似值）在微分應(yīng)用近似計(jì)算中得到：導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用x0(x0,f(x0)Mf(x)p1(x)提高近似度，用二階多項(xiàng)式近似n次多項(xiàng)式：導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用為f(x)的n階近似，即例：p64例1例：求近似式導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用二、常用的幾個(gè)函數(shù)的冪級(jí)數(shù)展開式1、冪級(jí)數(shù)稱為無(wú)窮級(jí)數(shù)，簡(jiǎn)稱級(jí)數(shù)。第n項(xiàng)un稱為通項(xiàng)。數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)—每一項(xiàng)都是常數(shù)的級(jí)數(shù)。函數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)—每一項(xiàng)都是變量的級(jí)數(shù)