
如何描述高臺跳水運動中,運動員從起跳到入水過程中運動的快慢程度?如何求曲線上任一點處的切線?這些問題好像是無窮無盡,永遠(yuǎn)做不完的.但是,用微積分的方法,成干上萬問題被一舉突破,微積分的發(fā)現(xiàn)是人類精神的偉大勝利.導(dǎo)數(shù)是微積分的核心概念之一.讓我們開啟導(dǎo)數(shù)的學(xué)習(xí)。
理解函數(shù)平均變化率的概念會求函數(shù)的平均變化率會利用平均變化率解決或說明生活中的一些實際問題
會求函數(shù)的平均變化率會利用平均變化率解決或說明生活中的一些實際問題。
理解函數(shù)平均變化率的概念
問題1:物理中所學(xué)物體運動的平均速度如何計算?
如何求物體運動的平均速度呢?我們一起來探究吧!
解:由于 所以點 P在時間段[a,b]內(nèi)的平均速度為0.5.
由于動點做勻速直線運動,所以該動點在任何一個時間段[a,b]內(nèi)的平均速度都等于0.5,是常數(shù).
發(fā)現(xiàn)平均速度 就是圖象上兩點A(a,f(a)),B(b,f(b))之間的線段 AB的斜率,也就是直線y = 0.5 t+1的斜率.
結(jié)論:勻速直線運動中即函數(shù)圖象為直線時,平均速度就是相應(yīng)函數(shù)圖象的斜率
問題5: 此時y =f (t)不是一次函數(shù),則其圖象不是直線而是曲線.那么圖象上任意兩點A(a,f(a)),B(b,f(b))之間的線段 AB的斜率 與動點在[a,b]內(nèi)的平均速度 v[a,b],又有怎樣的關(guān)系呢?
動點在[a,b]內(nèi)的平均速度v[a,b] 仍等于線段AB的斜率
例2 某物體做自由落體運動,其運動方程為 ,其中t為下落的時間(單位:s),g為重力加速度,大小為9.8m/s.求它在時間段[1,3]內(nèi)的平均速度. 解:物體在時間段[1,3]內(nèi)的平均速度為
問題6:平均變化率的本質(zhì)是什么?
函數(shù)值的增量與自變量的增量之比.
2.平均變化率的幾何意義
3.平均變化率的物理意義
例3 如圖,在正弦曲線 f (x) = sinx上取兩點 ,求直線AB的斜率. 解:直線AB的斜率為
直線AB的斜率即為函數(shù) f (x) = sinx在區(qū)間[π/2,π]內(nèi)的平均變化率.
例4 充滿氣的氣球近似為球體.在給氣球充氣時,我們都知道,開始充氣時,開始?xì)馇蚺蛎涊^快,隨后膨脹速度逐漸緩慢下來,氣球膨脹實際上就是氣球半徑增大,表面積增大,體積增大.試描述氣球的半徑相對于體積的平均變化率.
由以上兩個結(jié)果可以看出,氣球體積由0.5增至1,再由1增至1.5,二者都增大了0.5,但r的平均變化率卻由0.26變成0.18,變小了.也就是說,隨著氣球體積的逐漸增大,它的半徑的平均變化率逐漸變?。?br/>例5 已知函數(shù)f (x) = 3 x+2,g(x) = x2,分別計算它們在區(qū)間[-2,-1],[1,5]上的平均變化率.
解:函數(shù)f (x) = 3 x+2在區(qū)間[-2,-1]上的平均變化率為 函數(shù)f (x) = 3 x+2在區(qū)間[1,5] 上的平均變化率為函數(shù)g(x) = x2在區(qū)間[-2,-1]上的平均變化率為函數(shù)g(x) = x2在區(qū)間[1,5] 上的平均變化率為
求平均變化率的主要步驟(1)先計算函數(shù)值的改變量Δy=f(x2)-f(x1);(2)再計算自變量的改變量Δx=x2-x1;
問題7:根據(jù)上面例題你能總結(jié)求函數(shù)的平均變化率的步驟嗎?
練習(xí)1 小球在光滑斜面上向下滾動,從開始滾動算起時間t內(nèi)所經(jīng)過的距離為 s(t) = at2,求小球在時間段[2,2+h]內(nèi)的平均速度.
解:小球在時間段[2,2+h]內(nèi)的平均速度為
學(xué)以致用
練習(xí)2 在函數(shù)f (x) = 2x2-x-5的圖象上取兩點A(a,f(a)),B(b,f(b)),求直線AB的斜率.
解:直線AB的斜率為
學(xué)以致用
函數(shù)f (x)的平均變化率即函數(shù)值之差與對應(yīng)的自變量之差的比.
1.已知質(zhì)點M 按規(guī)律s = 3+t 2 運動,求質(zhì)點M 在時間段[2,2.1]內(nèi)的平均速度.
2.已知f (x) = -x+1,分別計算f (x) 在下列區(qū)間的平均變化率. (1)[1,1.1]; (2)[0.9,1]; (3)[0.5,1]; (4)[1,1.5];
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