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文檔簡(jiǎn)介
導(dǎo)教的背景(5月4日)
教學(xué)目標(biāo)理解函數(shù)的增量與自變量的增量的比的極限的具體意義
教學(xué)重點(diǎn)瞬時(shí)速度、切線的斜率、邊際成本
教學(xué)難點(diǎn)極限思想
教學(xué)過程
一、導(dǎo)入新課
1.瞬時(shí)速度
問題1:一個(gè)小球自由下落,它在下落3秒時(shí)的速度是多少?
析:大家知道,自由落體的運(yùn)動(dòng)公式是5=3g產(chǎn)(其中g(shù)是重力加速度).
當(dāng)時(shí)間增量△"艮小時(shí),從3秒到(3+加)秒這段時(shí)間內(nèi),小球下落的快慢
變化不大.因此,可以用這段時(shí)間內(nèi)的平均速度近似地反映小球在下落3秒時(shí)
的速度.
從3秒到(3+4)秒這段時(shí)間內(nèi)位移的增量:
△s=.y(3+加)-s(3)=4.9(3+Ar)2-4.9x32=29.4加+4.9(Ar)2
-一Av
從而,u=——=29.4+4.9加.
從上式可以看出,山越小,包越接近29.4米/秒;當(dāng)。無限趨近于0時(shí),—
NtAr
無限趨近于29.4米/秒.此時(shí)我們說,當(dāng)加趨向于0時(shí),竺的極限是29.4.
△t
當(dāng)加趨向于0時(shí),平均速度竺的極限就是小球下降3秒時(shí)的速度,也叫做
△t
瞬時(shí)速度.
一般地,設(shè)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是s=s(t),則物體在t到(t+4)這段時(shí)間
內(nèi)的平均速度為竺=+加)-s(f).如果加無限趨近于0時(shí),包無限趨近于
ArAz加
某個(gè)常數(shù)a,就說當(dāng)&趨向于0時(shí),空的極限為a,這時(shí)a就是物體在時(shí)刻t
Ar
的瞬時(shí)速度.
2.切線的斜率
問題2:P(1,1)是曲線y=一上的一點(diǎn),Q是曲線上點(diǎn)P附近的一個(gè)點(diǎn),當(dāng)點(diǎn)
Q沿曲線逐漸向點(diǎn)P趨近時(shí)割線PQ的斜率的變化情況.
析:設(shè)點(diǎn)Q的橫坐標(biāo)為1+Ar,則點(diǎn)Q的縱坐標(biāo)為(l+Ar)2,點(diǎn)Q對(duì)于點(diǎn)P
的縱坐標(biāo)的增量(即函數(shù)的增量)Ay=(l+Ax)2-l=2AA+(Ac)2,
所以,割線PQ的斜率kpQ=9=2—+(A6=2+Ax.
ArAr
由此可知,當(dāng)點(diǎn)Q沿曲線逐漸向點(diǎn)P接近時(shí),Ax變得越來越小,卻°越來
越接近2;當(dāng)點(diǎn)Q無限接近于點(diǎn)P時(shí),即Ax無限趨近于。時(shí),如。無限趨近于
2.這表明,割線PQ無限趨近于過點(diǎn)P且斜率為2的直線.我們把這條直線叫
做曲線在點(diǎn)P處的切線.由點(diǎn)斜式,這條切線的方程為:y=2x-l.
一般地,已知函數(shù)y=/(x)的圖象是曲線C,P(x0,y0),Q(x0+Ax,y0+Ay)
是曲線C上的兩點(diǎn),當(dāng)點(diǎn)Q沿曲線逐漸向點(diǎn)P接近時(shí),割線PQ繞著點(diǎn)P轉(zhuǎn)動(dòng).
當(dāng)點(diǎn)Q沿著曲線無限接近點(diǎn)P,即Av趨向于0時(shí),如果割線PQ無限趨近于一
個(gè)極限位置PT,那么直線PT叫做曲線在點(diǎn)P處的切線.此時(shí),割線PQ的斜
率仁0=包無限趨近于切線PT的斜率k,也就是說,當(dāng)Ax趨向于0時(shí),割線
PQ的斜率k=—的極限為k.
Ax
3.邊際成本
問題3:設(shè)成本為C,產(chǎn)量為q,成本與產(chǎn)量的函數(shù)關(guān)系式為C(q)=3/+10,我
們來研究當(dāng)q=50時(shí),產(chǎn)量變化的對(duì)成本的影響.在本問題中,成本的增量為:
AC=C(50+Aq)-C(50)=3(50+A^)2+10-(3x502+10)=300M+3(A^)2.
產(chǎn)量變化Aq對(duì)成本的影響可用:生=300+3Aq來刻劃,越小,些越接近
NqAq
300;當(dāng)?shù)臒o限趨近于0時(shí),任無限趨近于300,我們就說當(dāng)?shù)内呄蛴?時(shí),
△q
—的極限是300.
△q
我們把生的極限300叫做當(dāng)q=50時(shí)C(q)=3/+10的邊際成本.
△q
一般地,設(shè)C是成本,q是產(chǎn)量,成本與產(chǎn)量的函數(shù)關(guān)系式為C=C(q),
當(dāng)產(chǎn)量為外時(shí),產(chǎn)量變化人對(duì)成本的影響可用增量比更=c(q。+:幻一a%)
△qbq
刻劃.如果M無限趨近于0時(shí),些無限趨近于常數(shù)A,經(jīng)濟(jì)學(xué)上稱A為邊際
△q
成本.它表明當(dāng)產(chǎn)量為4。時(shí),增加單位產(chǎn)量需付出成本A(這是實(shí)際付出成本
的一個(gè)近似值).
二、小結(jié)
瞬時(shí)速度是平均速度空當(dāng)山趨近于0時(shí)的極限;切線是割線的極限位置,
△f
切線的斜率是割線斜率8當(dāng)Ar趨近于0時(shí)的極限;邊際成本是平均成本更當(dāng)
Ax
△q趨近于0時(shí)的極限.
三、練習(xí)與作業(yè):
1.某物體的運(yùn)動(dòng)方程為5。)=5/(位移單位:m,時(shí)間單位:s)求它在t=2s
時(shí)的速度.
2.判斷曲線y=2/在點(diǎn)p(1,2)處是否有切線,如果有,求出切線的方程.
3.已知成本C與產(chǎn)量q的函數(shù)關(guān)系式為C=2/+5,求當(dāng)產(chǎn)量q=80時(shí)的邊際
成本.
4.一球沿某一斜面自由滾下,測(cè)得滾下的垂直距離h(單位:m)與時(shí)間t(單
位:s)之間的函數(shù)關(guān)系為=求t=4s時(shí)此球在垂直方向的瞬時(shí)速度.
5.判斷曲線y=在(1,;)處是否有切線,如果有,求出切線的方程.
6.已知成本C與產(chǎn)量q的函數(shù)關(guān)系為C=4/+7,求當(dāng)產(chǎn)量q=30時(shí)的邊際成
本.
導(dǎo)數(shù)的概念(5具4日)
教學(xué)目標(biāo)與要求:理解導(dǎo)數(shù)的概念并會(huì)運(yùn)用概念求導(dǎo)數(shù)。
教學(xué)重點(diǎn):導(dǎo)數(shù)的概念以及求導(dǎo)數(shù)
教學(xué)難點(diǎn):導(dǎo)數(shù)的概念
教學(xué)過程:
一、導(dǎo)入新課:
上節(jié)我們討論了瞬時(shí)速度、切線的斜率和邊際成本。雖然它們的實(shí)際意義不同,但從函
數(shù)角度來看,卻是相同的,都是研究函數(shù)的增量與自變量的增量的比的極限。由此我們引出
下面導(dǎo)數(shù)的概念。
二、新授課:
1.設(shè)函數(shù)y=/(x)在x=x0處附近有定義,當(dāng)自變量在x=x0處有增量醺時(shí),則函數(shù)
Y=/(x)相應(yīng)地有增量△>=/(/+Ac)-/(X。),如果Ax70時(shí),Ay與Ar的比絲(也
Ax
叫函數(shù)的平均變化率)有極限即電無限趨近于某個(gè)常數(shù),我們把這個(gè)極限值叫做函數(shù)
Ax
y=/(x)在xfx()處的導(dǎo)數(shù),記作)即
/(x+Ax)-/(x)
/5)=lim00
Ax
注:1.函數(shù)應(yīng)在點(diǎn)的附近有定義,否則導(dǎo)數(shù)不存在。
2.在定義導(dǎo)數(shù)的極限式中,Ar趨近于0可正、可負(fù)、但不為0,而Ay可能為0。
3.”是函數(shù)y=/(x)對(duì)自變量x在Ax范圍內(nèi)的平均變化率,它的幾何意義是過曲線
Ax
y=/(x)上點(diǎn)(%0,/(占)))及點(diǎn)(x0+Ax,/(xo+Ax))的割線斜率。
4.導(dǎo)數(shù)(X。)=lim/(尤0+&)一)(“°)是函數(shù)>=〃x)在點(diǎn)x的處瞬時(shí)變化率,
-Ax
它反映的函數(shù)y=/(x)在點(diǎn)/處變化的快慢程度,它的幾何意義是曲線y=/(x)上
點(diǎn)(Xo,/(x()))處的切線的斜率。因此,如果)=/1)在點(diǎn)X??蓪?dǎo),則曲線),=/(x)
/
在點(diǎn)(%,/(》0))處的切線方程為y-/Oo)=/(x0)(x-x0)o
5.導(dǎo)數(shù)是一個(gè)局部概念,它只與函數(shù)y=/(x)在與及其附近的函數(shù)值有關(guān),與Ac無關(guān)。
6.在定義式中,設(shè)x=x()+Ax,則Ax=x-Xo,當(dāng)Ax趨近于0時(shí),x趨近于x(),因
此,導(dǎo)數(shù)的定義式可寫成『(%)=Hm。
AXxf%x-x0
7.若極限lim"0+A'1―/(人)不存在,則稱函數(shù)>="x)在點(diǎn)x0處不可導(dǎo)。
-Ax
8.若/(x)在/可導(dǎo),則曲線y=/(x)在點(diǎn)(x。,/。。))有切線存在。反之不然,若曲
線>=/*)在點(diǎn)(/,/(/))有切線,函數(shù)y=/(x)在與不一定可導(dǎo),并且,若函數(shù)
y=/(x)在X。不可導(dǎo),曲線在點(diǎn)(》0,/。0))也可能有切線。
一般地,lim(a+bAx)=a,其中a力為常數(shù)。
Ar->0
特別地,lima=a
A10o
如果函數(shù)y=/(x)在開區(qū)間(。/)內(nèi)的每點(diǎn)處都有導(dǎo)數(shù),此時(shí)對(duì)于每一個(gè)X£(〃/),都
對(duì)應(yīng)著一個(gè)確定的導(dǎo)數(shù)//(X),從而構(gòu)成了一個(gè)新的函數(shù)//(X)。稱這個(gè)函數(shù)//(X)為函
數(shù)y=/(x)在開區(qū)間內(nèi)的導(dǎo)函數(shù),簡(jiǎn)稱導(dǎo)數(shù),也可記作V,即
f'^=y'=lim包=lim/(》+一)一『(、)
加TOAx-Ax
函數(shù)y=/0)在/處的導(dǎo)數(shù)y]*=與就是函數(shù)>=/(x)在開區(qū)間(a,b)(xe(a,b))上導(dǎo)
數(shù)/'(x)在x0處的函數(shù)值,即)[皿。=//(/)。所以函數(shù)y=/(x)在/處的導(dǎo)數(shù)也記作
八0)。
注:1.如果函數(shù)y=/(x)在開區(qū)間(a,6)內(nèi)每一點(diǎn)都有導(dǎo)數(shù),則稱函數(shù)y=/(x)在開區(qū)間
(a,b)內(nèi)可導(dǎo)。
2.導(dǎo)數(shù)與導(dǎo)函數(shù)都稱為導(dǎo)數(shù),這要加以區(qū)分:求?個(gè)函數(shù)的導(dǎo)數(shù),就是求導(dǎo)函數(shù);求一
個(gè)函數(shù)在給定點(diǎn)的導(dǎo)數(shù),就是求導(dǎo)函數(shù)值。它們之間的關(guān)系是函數(shù)y=/(x)在點(diǎn)與處
的導(dǎo)數(shù)就是導(dǎo)函數(shù)//(X)在點(diǎn)人的函數(shù)值。
3.求導(dǎo)函數(shù)時(shí),只需將求導(dǎo)數(shù)式中的與換成x就可,即/(x)=口3'Q及二/?
4.由導(dǎo)數(shù)的定義可知,求函數(shù)y=/(x)的導(dǎo)數(shù)的一般方法是:
(1).求函數(shù)的改變量△》=/(x+Ax)-/(%)?
(2).求平均變化率"=八x+Ax)一■/⑴。
AxAx
(3)?取極限,得導(dǎo)數(shù);/=lim電。
A—。A%
例1.求y=2,—1在x=-3處的導(dǎo)數(shù)。
例2.已知函數(shù)y=x2+x
(1)求。
(2)求函數(shù)y=/+x在x=2處的導(dǎo)數(shù)。
小結(jié):理解導(dǎo)數(shù)的概念并會(huì)運(yùn)用概念求導(dǎo)數(shù)。
練習(xí)與作業(yè):
1.求下列函數(shù)的導(dǎo)數(shù):
(1)y=3x-4;(2)y=l-2x
(3)y=3x2-12x(3)y=5-x3
2.求函數(shù)y=1+1在一1,0,i處導(dǎo)數(shù)。
3.求下列函數(shù)在指定點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù):
1,八
2
(1)y=x,x0=2;(2)y=—x,x0—0;
22
⑶y=(x-2),x0=1(4)y=x-x,x0=-l.
4.求下列函數(shù)的導(dǎo)數(shù):
(1)y=4x+1;(2)y=\0-x2;
(3)y-2x3-3x;(4)y=2x2+7o
5.求函數(shù)y=——2x在一2,0,2處的導(dǎo)數(shù)。
導(dǎo)致的概念習(xí)題課(5月6日)
教學(xué)目標(biāo)理解導(dǎo)數(shù)的有關(guān)概念,掌握導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算法則
教學(xué)重點(diǎn)導(dǎo)數(shù)的概念及求導(dǎo)法則
教學(xué)難點(diǎn)導(dǎo)數(shù)的概念
一、課前預(yù)習(xí)
l./(x)在點(diǎn)/處的導(dǎo)數(shù)是函數(shù)值的改變量_____________________與相應(yīng)自變量的改變
量—的商當(dāng)_____________________________
2.若/(x)在開區(qū)間(a,b)內(nèi)每一點(diǎn)都有導(dǎo)數(shù)//(x),稱//(X)為函數(shù)/(x)的導(dǎo)函數(shù);求
一個(gè)函數(shù)的導(dǎo)數(shù),就是求;求一個(gè)函數(shù)在給定點(diǎn)的導(dǎo)數(shù),就是求.函
數(shù)/(x)在點(diǎn)/處的導(dǎo)數(shù)就是.
3.常數(shù)函數(shù)和塞函數(shù)的求導(dǎo)公式:(。),=—(£')/=(〃eN*)
4.導(dǎo)數(shù)運(yùn)算法則:若,則:
"(x)±g(x)Y=//(x)士g/(x)=cf\x)
二、舉例
例L設(shè)函數(shù)/(乃=/一1,求:
(1)當(dāng)自變量x由1變到1」時(shí),自變量的增量Ax;
(2)當(dāng)自變量x由1變到1.1時(shí),函數(shù)的增量Ay;
(3)當(dāng)自變量x山1變到1.1時(shí),函數(shù)的平均變化率;
(4)函數(shù)在x=l處的變化率.
例2.生產(chǎn)某種產(chǎn)品q個(gè)單位時(shí)成本函數(shù)為C(q)=200+0.05q2,求
(1)生產(chǎn)90個(gè)單位該產(chǎn)品時(shí)的平均成本;
(2)生產(chǎn)90個(gè)到100個(gè)單位該產(chǎn)品時(shí),成本的平均變化率;
(3)生產(chǎn)90個(gè)與100個(gè)單位該產(chǎn)品時(shí)的邊際成本各是多少.
例3.已知函數(shù)/(x)=/,由定義求/lx),并求/,(4).
例4.已知函數(shù)f(x)=(ax+b)2(a,b為常數(shù)),求『(x).
3,
例5.曲線y=-x2上哪一點(diǎn)的切線與直線y=3x-1平行?
三、鞏固練習(xí)
1.若函數(shù)則"(—2)]/=
2.如果函數(shù)y=/(x)在點(diǎn)X。處的導(dǎo)數(shù)分別為:
/z
⑴/(xo)=O(2)/(x0)=l
/
⑶/(x0)=-l(4)f'(x0)=2,
試求函數(shù)的圖象在對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的切線的傾斜角.
3.已知函數(shù)/(x)=x—21,求//(0),//(,),.
4.求下列函數(shù)的導(dǎo)數(shù)
1一
(1)y——x7+3x+2(2)y=-—+5x—1
243
(3)y-x3(x2-4)(4)y=(2X-1)2(3X+2)
四、作業(yè)
1.若lim/(x)存在,則[lim/(x)Y=
x->0xfO
2.若/(x)=/,則lim-±)一/⑴=______________________
Hx-1
3.求下列函數(shù)的導(dǎo)數(shù):
(1)y=2x4-20x2-40x+l(2)y=3+2x+4x2-5x3--x4
(3)y=(2x3+l)(3x2+x)(4)y=(x+2)2(x-l)3
4.某工廠每日產(chǎn)品的總成本C是日產(chǎn)量x的函數(shù),BPC(x)=1000+7x+5x2,試求:
(1)當(dāng)日產(chǎn)量為100時(shí)的平均成本;
(2)當(dāng)日產(chǎn)量由100增加到125時(shí),增加部分的平均成本;
(3)當(dāng)日產(chǎn)量為100時(shí)的邊際成本.
5.設(shè)電量與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系為。=2/+3f+l,求t=3s時(shí)的電流強(qiáng)度.
6.設(shè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程是s=3產(chǎn)+2,+1,計(jì)算從t=2到t=2+4之間的平均速度,并計(jì)算
當(dāng)&=0.1時(shí)的平均速度,再計(jì)算t=2時(shí)的瞬時(shí)速度.
3
7.若曲線y=],+1的切線垂直于直線2x+6y+3=0,試求這條切線的方程.
8.在拋物線y=2+x-/上,哪一點(diǎn)的切線處于下述位置?
(1)與x軸平行
(2)平行于第一象限角的平分線.
(3)與x軸相交成45°角
9.已知曲線y=2x—/上有兩點(diǎn)A(2,0),B(1,1),求:
(1)割線AB的斜率左.;(2)過點(diǎn)A的切線的斜率的r;
(3)點(diǎn)A處的切線的方程.
10.在拋物線y=/上依次取M(1,1),N(3,9)兩點(diǎn),作過這兩點(diǎn)的割線,問:拋物線上
哪一點(diǎn)處的切線平行于這條割線?并求這條切線的方程.
11.已知一氣球的半徑以10cm/s的速度增長(zhǎng),求半徑為10cm時(shí),該氣球的體積與表面積的
增長(zhǎng)速度.
12.一長(zhǎng)方形兩邊長(zhǎng)分別用x與y表示,如果x以0.01m/s的速度減小,y邊以0.02m/s的速
度增加,求在x=20m,y=15m時(shí),長(zhǎng)方形面積的變化率.
13.(選做)證明:過曲線盯=/上的任何一點(diǎn)(%,比)(x0>0)的切線與兩坐標(biāo)軸圍
成的三角形面積是一個(gè)常數(shù).(提示:(』)/=-1)
XX
導(dǎo)教的應(yīng)用習(xí)題課(5月8日)
教學(xué)目標(biāo)掌握導(dǎo)數(shù)的兒何意義,會(huì)求多項(xiàng)式函數(shù)的單調(diào)區(qū)間、極值、最值
教學(xué)重點(diǎn)多項(xiàng)式函數(shù)的單調(diào)區(qū)間、極值、最值的求法
教學(xué)難點(diǎn)多項(xiàng)式函數(shù)極值點(diǎn)的求法、多項(xiàng)式函數(shù)最值的應(yīng)用
一、課前預(yù)習(xí)
1.設(shè)函數(shù)y=/(x)在某個(gè)區(qū)間內(nèi)有導(dǎo)數(shù),如果在這個(gè)區(qū)間內(nèi),則y=/(x)是這個(gè)
區(qū)間內(nèi)的;如果在這個(gè)區(qū)間內(nèi),則y=/(x)是這個(gè)區(qū)間內(nèi)的.
2.設(shè)函數(shù)y=/*)在x=x0及其附近有定義,如果/(%)的值比與附近所有各點(diǎn)的值都大
(小),則稱/(/)是函數(shù)V=/(x)的一個(gè).
3.如果y=/(x)在某個(gè)區(qū)間內(nèi)有導(dǎo)數(shù),則可以這樣求它的極值:
(1)求導(dǎo)數(shù);(2)求方程的根(可能極值點(diǎn));
(3)如果在根的左側(cè)附近為右側(cè)附近為則函數(shù)y=/(x)在這個(gè)根處取得極—值;
如果在根的左側(cè)附近為_,右側(cè)附近為則函數(shù)y=/(x)在這個(gè)根處取得極—值.
4.設(shè)y=/(x)是定義在[a,b]上的函數(shù),y=/(x)在(a,b)內(nèi)有導(dǎo)數(shù),可以這樣求最值:
(1)求出函數(shù)在(a,b)內(nèi)的可能極值點(diǎn)(即方程/。)=0在(a,b)內(nèi)的根匹應(yīng),…,x.);
(2)比較函數(shù)值/(。),/S)與/區(qū)),/(々),…J(x?),其中最大的一個(gè)為最大值,最
小的一個(gè)為最小值.
二、舉例
例1.確定函數(shù)/(均=2/一9/+12》一3的單調(diào)區(qū)間.
3
例2.設(shè)一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度是v(r)=;〃—7J+15.2+3,問:從t=0至h=10這段時(shí)間內(nèi),
運(yùn)動(dòng)速度的改變情況怎樣?
例3.求函數(shù)/*)=卜3—9x+4的極值.
1,1,
例4.設(shè)函數(shù)/(x)~~ax3+]bx~+x在無]=1與9=2處取得極值,試確定a和b的值,
并問此時(shí)函數(shù)在七與芍處是取極大值還是極小值?
例5.求函數(shù)/(x)=3》3—9x+5在[-2,2]上的最大值和最小值.
例6.矩形橫梁的強(qiáng)度與它斷面的高的平方與寬的積成正比例,要將直徑為d的圓木鋸成強(qiáng)度
最大的橫梁,斷面的寬和高應(yīng)為多少?
例7.求內(nèi)接于拋物線),=1-/與x軸所圍圖形內(nèi)的最大矩形的面積.
例8.某種產(chǎn)品的總成本C(單位:萬元)是產(chǎn)量x(單位:萬件)的函數(shù):
C(x)=100+6x-0.04x2+0.02x3,試問:當(dāng)生產(chǎn)水平為x=10萬件時(shí),從降低單
位成本角度看,繼續(xù)提高產(chǎn)量是否得當(dāng)?
三、鞏固練習(xí)
1.若函數(shù)/(x)在區(qū)間[a,bj內(nèi)恒有/'(x)<0,則此函數(shù)在[a,b]上的最小值是
2.曲線y=4/+!/一1一-x+1的極值點(diǎn)是___________________________
432
3.設(shè)函數(shù)/(x)=a/-(ax)2-內(nèi)一。在x=l處取得極大值—2,貝I1a=.
4.求下列函數(shù)的單調(diào)區(qū)間:
(1)y=2x3+3x2-12x+l(2)y=(x+l)2(x+2)
5.求下列函數(shù)的極值:
(1)y=x2-4x+6,(2)y=x3-3x2-9x+5,[—4,4]
6.求下列函數(shù)的最值:
(1)y=乂2-4X+6,[-3,10](2)y^x3-3x2,[-1,4]
7.設(shè)某企業(yè)每季度生產(chǎn)某個(gè)產(chǎn)品q個(gè)單位時(shí),總成本函數(shù)為C(q)=a/—6/+”,(其中
a>0,b>0,c>0),求:(1)使平均成本最小的產(chǎn)量(2)最小平均成本及相應(yīng)的邊際成
本.
8?一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)某種產(chǎn)品,每批生產(chǎn)q單位時(shí)的總成本為C(q)=3+q(單位:百
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