第2課時(shí) 導(dǎo)數(shù)的幾何意義(教師獨(dú)具內(nèi)容)課程標(biāo)準(zhǔn):1.了解導(dǎo)函數(shù)的概念,理解導(dǎo)數(shù)的幾何意義.2.會(huì)求導(dǎo)函數(shù).3.根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義,會(huì)求曲線上某點(diǎn)處的切線方程.教學(xué)重點(diǎn):對(duì)導(dǎo)數(shù)幾何意義的理解及求切線方程.教學(xué)難點(diǎn):對(duì)導(dǎo)數(shù)幾何意義的理解.  知識(shí)點(diǎn)一 割線的斜率如圖,容易發(fā)現(xiàn),平均變化率,表示割線P0P斜率.知識(shí)點(diǎn)二 導(dǎo)數(shù)的幾何意義記Δxxx0,當(dāng)點(diǎn)P沿著曲線yf(x)無限趨近于點(diǎn)P0時(shí),即當(dāng)Δx→0時(shí),k無限趨近于函數(shù)yf(x)在xx0處的導(dǎo)數(shù).因此,函數(shù)yf(x)在xx0處的導(dǎo)數(shù)f′(x0)就是切線P0T的斜率k0,即k0 f′(x0).這就是導(dǎo)數(shù)的幾何意義.“函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處的導(dǎo)數(shù)”“導(dǎo)函數(shù)”“導(dǎo)數(shù)”三者之間的區(qū)別與聯(lián)系(1)“函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處的導(dǎo)數(shù)”,就是在該點(diǎn)的函數(shù)值的改變量與自變量的改變量的比的極限,它是一個(gè)數(shù)值,不是變數(shù).(2)“導(dǎo)函數(shù)”:如果對(duì)于函數(shù)f(x)在開區(qū)間(a,b)內(nèi)每一個(gè)確定的值x0,都對(duì)應(yīng)著一個(gè)導(dǎo)數(shù)f′(x0),這樣就在開區(qū)間(a,b)內(nèi)構(gòu)成一個(gè)新的函數(shù),我們把這一新函數(shù)叫做f(x)在開區(qū)間(a,b)內(nèi)的導(dǎo)函數(shù),記作f′(x)或y′.f′(x)=y′= .(3)導(dǎo)函數(shù)也簡(jiǎn)稱導(dǎo)數(shù),所以“導(dǎo)數(shù)”個(gè)別與一般.(4)函數(shù)yf(x)在點(diǎn)x0處的導(dǎo)數(shù)f′(x0)就是導(dǎo)函數(shù)f′(x)在xx0處的函數(shù)值,即f′(x0)=f′(x)|xx0.1.判一判(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)函數(shù)f(x)=0沒有導(dǎo)函數(shù).(  )(2)直線與曲線相切,則直線與已知曲線只有一個(gè)公共點(diǎn).(  )(3)已知曲線y=2x2+4x在點(diǎn)P處的切線斜率為16,則點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為1.(  )答案 (1)× (2)× (3)×2.做一做(1)若曲線yx2axb在點(diǎn)(0,b)處的切線方程是xy+1=0,則(  )A.a=1,b=1  B.a=-1,b=1C.a=1,b=-1  D.a=-1,b=-1(2)如圖,函數(shù)f(x)的圖象是折線段ABC,其中A,B,C的坐標(biāo)分別為(0,4),(2,0),(6,4),則 ________.(3)若拋物線yx2xc上一點(diǎn)P的橫坐標(biāo)是-2,拋物線過點(diǎn)P的切線恰好過坐標(biāo)原點(diǎn),則c的值為________.答案 (1)A (2)-2 (3)4  題型一 求切線的方程例1 已知曲線方程yx2.(1)求點(diǎn)A(2,4)處與曲線相切的直線方程;(2)求過點(diǎn)B(3,5)且與曲線相切的直線方程.[解] (1)A(2,4)在yx2上,由yx2得,y′= =2x.f′(2)=4.切線方程為y-4=4(x-2),即4xy-4=0.(2)設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo)為(x0,x).由(1)得y′=2x,f′(x0)=2x0.切線方程為yx=2x0(xx0).點(diǎn)(3,5)在切線上,5-x=2x0(3-x0),x-6x0+5=0.解得x0=1或x0=5,切線方程為2xy-1=0或10xy-25=0.利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求切線方程的分類(1)當(dāng)已知的點(diǎn)在曲線上且切于該點(diǎn)時(shí),直接利用導(dǎo)數(shù)求切線的斜率,寫出直線方程.(2)當(dāng)已知點(diǎn)不在曲線上,設(shè)出切點(diǎn),利用導(dǎo)數(shù)表示出切線斜率,寫出切線方程,代入點(diǎn)的坐標(biāo),求出切點(diǎn)坐標(biāo),寫出直線方程.[跟蹤訓(xùn)練1] 已知曲線Cf(x)=x3.(1)求曲線C上橫坐標(biāo)為1的點(diǎn)處的切線的方程;(2)求過點(diǎn)(1,1)與f(x)=x3相切的直線方程.解 (1)f′(x)= [(Δx)2+3x2+3x·Δx]=3x2,f′(1)=3×12=3,又f(1)=13=1,切線方程為y-1=3(x-1),即3xy-2=0.(2)設(shè)切點(diǎn)為P(x0x),由(1)知切線斜率為kf′(x0)=3x,故切線方程為yx=3x(xx0).又點(diǎn)(1,1)在切線上,將其代入切線方程得1-x=3x(1-x0),即2x-3x+1=0,解得x0=1或x0=-.故所求的切線方程為y-1=3(x-1)或y-1=(x-1),即3xy-2=0或3x-4y+1=0.題型二 利用導(dǎo)數(shù)求切點(diǎn)坐標(biāo)例2 在曲線yx2上求一點(diǎn),使得在該點(diǎn)處的切線:(1)平行于直線y=4x-5;(2)垂直于直線2x-6y+5=0;(3)傾斜角為135°.[解] 設(shè)P(x0,y0)是滿足條件的點(diǎn),設(shè)yf(x),f′(x)= =2x.(1)因?yàn)榍芯€與直線y=4x-5平行,所以2x0=4,解得x0=2,故y0=4,即P(2,4).(2)因?yàn)榍芯€與直線2x-6y+5=0垂直,所以2x0·=-1,得x0=-,故y0,即P.(3)因?yàn)榍芯€的傾斜角為135°,所以其斜率為-1,即2x0=-1,得x0=-,故y0,即P.利用導(dǎo)數(shù)求切點(diǎn)坐標(biāo)的解題步驟(1)先設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo)(x0y0);(2)求導(dǎo)函數(shù)f′(x);(3)求切線的斜率f′(x0);(4)由斜率間的關(guān)系列出關(guān)于x0的方程,解方程求x0;(5)由于點(diǎn)(x0,y0)在曲線yf(x)上,將x0代入求y0得切點(diǎn)坐標(biāo).[跟蹤訓(xùn)練2] 已知拋物線y=2x2+1,(1)拋物線上哪一點(diǎn)的切線的傾斜角為45°?(2)拋物線上哪一點(diǎn)的切線平行于直線4xy-2=0?(3)拋物線上哪一點(diǎn)的切線垂直于直線x+8y-3=0?解 設(shè)拋物線上一點(diǎn)的坐標(biāo)為(x0,y0),f(x)=2x2+1,=4x+2Δx.f′(x)= (4x+2Δx)=4x.f′(x0)=4x0.(1)拋物線在點(diǎn)(x0,y0)處的切線的傾斜角為45°,斜率為tan45°=1,即f′(x0)=4x0=1,得x0,y0=2×2+1=,該點(diǎn)為.(2)拋物線在點(diǎn)(x0,y0)處的切線平行于直線4xy-2=0,切線的斜率為4,即f′(x0)=4x0=4,得x0=1,y0=2×12+1=3,該點(diǎn)為(1,3).(3)拋物線在點(diǎn)(x0y0)處的切線與直線x+8y-3=0垂直,斜率為8.即f′(x0)=4x0=8,得x0=2,y0=2×22+1=9,該點(diǎn)為(2,9).題型三 導(dǎo)數(shù)幾何意義的綜合應(yīng)用例3 已知拋物線yax2bxc通過點(diǎn)P(1,1),且在點(diǎn)Q(2,-1)處與直線yx-3相切,求實(shí)數(shù)a,b,c的值.[解] 曲線yax2bxc過點(diǎn)P(1,1),abc=1. f′(2)= =4ab,4ab=1. 又曲線過點(diǎn)Q(2,-1),4a+2bc=-1, 聯(lián)立①②③,解得a=3,b=-11,c=9.導(dǎo)數(shù)幾何意義的綜合應(yīng)用題的解題關(guān)鍵是對(duì)函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo).利用題目所給的斜率的線性關(guān)系、斜率的最值、斜率的范圍等已知條件求解題目.此處常與函數(shù)、不等式等知識(shí)點(diǎn)結(jié)合.[跟蹤訓(xùn)練3] 求曲線yyx2在它們交點(diǎn)處的兩條切線與x軸所圍成的三角形的面積.解 聯(lián)立兩曲線方程得解得即交點(diǎn)坐標(biāo)為(1,1).令f(x)=,g(x)=x2.曲線y在點(diǎn)(1,1)處的切線斜率為f′(1)= =-1,所以曲線y在點(diǎn)(1,1)處的一條切線方程為y-1=-1×(x-1),即y=-x+2.同理,曲線yx2在點(diǎn)(1,1)處的切線斜率為g′(1)= (2+Δx)=2,所以曲線yx2在點(diǎn)(1,1)處的切線方程為y-1=2(x-1),即y=2x-1.兩條切線方程y=-x+2和y=2x-1與x軸所圍成的圖形如圖所示,所以S×1×,故三角形的面積為.  1. 某堆雪在融化過程中,其體積V(單位:m3)與融化時(shí)間t(單位:h)近似滿足函數(shù)關(guān)系:V(t)=H3(H為常數(shù)),其圖象如圖所示.記此堆雪從融化開始到結(jié)束的平均融化速度為(m3/h),觀察圖象可知瞬時(shí)融化速度等于(m3/h)的時(shí)刻是圖中的(  )A.t1  B.t2 C.t3  D.t4答案 C解析 如圖所示,平均融化速度實(shí)際上是點(diǎn)A與點(diǎn)B連線的斜率k;瞬時(shí)融化速度的幾何意義就是曲線V(t)在某時(shí)刻的切線斜率,通過對(duì)比,t3時(shí)刻曲線的切線斜率與k相等,故瞬時(shí)融化速度等于(m3/h)的時(shí)刻是t3.2.設(shè)f′(x0)=0,則曲線yf(x)在點(diǎn)(x0,f(x0))處的切線(  )A.不存在  B.與x軸平行或重合C.與x軸垂直  D.與x軸相交但不垂直答案 B解析 函數(shù)在某點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)為零,說明相應(yīng)曲線在該點(diǎn)處的切線的斜率為零.3.下列說法正確的是(  )A.若f′(x0)不存在,則曲線yf(x)在點(diǎn)(x0,f(x0))處就沒有切線B.若曲線yf(x)在點(diǎn)(x0,f(x0))處有切線,則f′(x0)必存在C.若f′(x0)不存在,則曲線yf(x)在點(diǎn)(x0,f(x0))處的切線斜率不存在D.若曲線yf(x)在點(diǎn)(x0,f(x0))處的切線斜率不存在,則曲線在該點(diǎn)處就沒有切線答案 C解析 根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義可知,曲線在某點(diǎn)處的切線斜率為該點(diǎn)的導(dǎo)數(shù),因此C正確.4. 如圖,直線l是曲線yf(x)在x=4處的切線,則f′(4)=(  )A.  B.3C.4  D.5答案 A解析 根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義知f′(4)是曲線yf(x)在x=4處的切線的斜率k,注意到k,所以f′(4)=.5.已知曲線y=2x2-7,求曲線過點(diǎn)P(3,9)的切線方程.解 y′= (4x+2Δx)=4x.因?yàn)?×32-7=11≠9,所以點(diǎn)P(3,9)不在曲線上.設(shè)所求切線的切點(diǎn)為A (x0,2x-7),則切線的斜率k=4x0.又因?yàn)辄c(diǎn)P(3,9),A(x0,2x-7)都是切線上的點(diǎn),所以k=4x0,解得x0=2或x0=4.當(dāng)x0=2時(shí),k=8,切點(diǎn)為(2,1),切線方程為y-1=8(x-2),即8xy-15=0;當(dāng)x0=4時(shí),k=16,切點(diǎn)為(4,25),切線方程為y-25=16(x-4),即16xy-39=0.故所求的切線方程為8xy-15=0或16xy-39=0.  A級(jí):“四基”鞏固訓(xùn)練一、選擇題1.若曲線yf(x)在點(diǎn)(x0,f(x0))處的切線方程為2xy+1=0,則(  )A.f′(x0)>0  B.f′(x0)=0C.f′(x0)<0  D.f′(x0)不存在答案 C解析 根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義,f′(x0)表示曲線yf(x)在點(diǎn)x0處切線的斜率,因?yàn)榍芯€斜率k=-2<0,所以f′(x0)<0.2.已知曲線yx2-2上一點(diǎn)P,則曲線在點(diǎn)P處的切線的傾斜角為(  )A.30°  B.45° C.135°  D.165°答案 B解析 因?yàn)?/span>yx2-2,所以y′= x,所以曲線在點(diǎn)P處的切線的斜率為1,所以曲線在點(diǎn)P處的切線的傾斜角為45°.3.已知曲線yx3在點(diǎn)P處的切線的斜率k=3,則點(diǎn)P的坐標(biāo)是(  )A.(1,1)  B.(-1,1)C.(1,1)或(-1,-1)  D.(2,8)或(-2,-8)答案 C解析 因?yàn)?/span>yx3,所以y′= [3x2+3x·Δx+(Δx)2]=3x2.由題意,知切線斜率k=3,令3x2=3,得x=1或x=-1.當(dāng)x=1時(shí),y=1;當(dāng)x=-1時(shí),y=-1.故點(diǎn)P的坐標(biāo)是(1,1)或(-1,-1).4.函數(shù)f(x)的圖象如圖所示,下列排序正確的是(  )A.0<f′(2)<f′(3)<f′(4) B.0<f′(3)<f′(4)<f′(2)C.0<f′(4)<f′(3)<f′(2) D.0<f′(2)<f′(4)<f′(3)答案 C解析 由導(dǎo)數(shù)的幾何意義可知,函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處的導(dǎo)數(shù)即為曲線f(x)在點(diǎn)P(x0f(x0))處的切線的斜率,又由圖象可知曲線f(x)在x=2,3,4處的切線的斜率逐漸減小,所以0<f′(4)<f′(3)<f′(2),故選C.5.(多選)設(shè)P0為曲線f(x)=x3x-2上的點(diǎn),且曲線在點(diǎn)P0處的切線平行于直線y=4x-1,則點(diǎn)P0的坐標(biāo)可以為(  )A.(1,0)  B.(2,8)C.(-1,-4)  D.(1,4)答案 AC解析 根據(jù)導(dǎo)數(shù)的定義可求得f′(x)=3x2+1,設(shè)P0(x0,y0),因?yàn)榍€f(x)=x3x-2在點(diǎn)P0處的切線平行于直線y=4x-1,所以f′(x0)=3x+1=4,解得x0=±1,所以點(diǎn)P0的坐標(biāo)為(1,0)或(-1,-4),故選AC.二、填空題6.設(shè)曲線yx2x-2在點(diǎn)M處的切線斜率為3,則點(diǎn)M的坐標(biāo)為________.答案 (1,0)解析 設(shè)點(diǎn)M(x0,y0),k =2x0+1,令2x0+1=3,得x0=1,則y0=0.7.已知f(x)=x2ax,f′(1)=4,曲線f(x)在x=1處的切線在y軸上的截距為-1,則實(shí)數(shù)a的值為________.答案 2解析 由導(dǎo)數(shù)的幾何意義,得切線的斜率為kf′(1)=4.又切線在y軸上的截距為-1,所以曲線f(x)在x=1處的切線方程為y=4x-1,從而可得切點(diǎn)坐標(biāo)為(1,3),所以f(1)=1+a=3,即a=2.8.如圖,函數(shù)yf(x)的圖象在點(diǎn)P(2,y)處的切線是l,則f(2)+f′(2)=________.答案 1解析 由圖象可得函數(shù)yf(x)的圖象在點(diǎn)P處的切線是l,與x軸交于點(diǎn)(4,0),與y軸交于點(diǎn)(0,4),則可知lxy=4,f(2)=2,f′(2)=-1,f(2)+f′(2)=1.三、解答題9.求過點(diǎn)P(-1,2)且與曲線y=3x2-4x+2在點(diǎn)M(1,1)處的切線平行的直線.解 設(shè)曲線y=3x2-4x+2在M(1,1)處的切線的斜率為k,則ky′|x=1 (3Δx+2)=2.設(shè)過點(diǎn)P(-1,2)且斜率為2的直線為l,則由點(diǎn)斜式得l的方程為y-2=2(x+1),化為一般式為2xy+4=0,所以所求直線方程為2xy+4=0.10.已知直線ly=4xa和曲線Cyx3-2x2+3相切,求a的值和切點(diǎn)的坐標(biāo).解 設(shè)直線l與曲線C相切于點(diǎn)P(x0,y0),因?yàn)?/span>f′(x)= =3x2-4x,由題意可知,直線l的斜率k=4,即3x-4x0=4,解得x0=-x0=2,所以切點(diǎn)的坐標(biāo)為或(2,3).當(dāng)切點(diǎn)為時(shí),有=4×a,a;當(dāng)切點(diǎn)為(2,3)時(shí),有3=4×2+a,a=-5.所以當(dāng)a時(shí),切點(diǎn)坐標(biāo)為;當(dāng)a=-5時(shí),切點(diǎn)坐標(biāo)為(2,3).B級(jí):“四能”提升訓(xùn)練1.設(shè)定義在(0,+∞)上的函數(shù)f(x)=axb(a>0).若曲線yf(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程為yx,求a,b的值.解 因?yàn)?/span>,所以 ,解得a=2或a=-(不符合題意,舍去).a=2代入f(1)=ab,解得b=-1.所以a=2,b=-1.2.已知直線l1為曲線yx2x-2在點(diǎn)(1,0)處的切線,l2為該曲線的另一條切線,且l1l2.(1)求直線l2的方程;(2)求由直線l1l2x軸所圍成的三角形的面積.解 (1)y′|x=1 =3,所以l1的方程為y=3(x-1),即y=3x-3.設(shè)曲線yx2x-2在點(diǎn)B(bb2b-2)處的切線為l2,y′|xb =2b+1,所以l2的方程為y-(b2b-2)=(2b+1)(xb),y=(2b+1)xb2-2.因?yàn)?/span>l1l2,所以3×(2b+1)=-1,所以b=-所以l2的方程為y=-x.(2)由l1l2的交點(diǎn)坐標(biāo)為,l1,l2x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為(1,0),所以所求三角形的面積S××.

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5.1 導(dǎo)數(shù)的概念及其意義

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