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1、變化率與導(dǎo)數(shù)要點(diǎn)講解
一、求導(dǎo)的基本方法——導(dǎo)數(shù)極限定義
函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0的導(dǎo)數(shù),正好就等于函數(shù)曲線在點(diǎn)M(x0,f(x0))的切線斜率.
我們看看這個(gè)結(jié)論是如何得出的.
右邊這個(gè)圖,在x0右邊距離為△x的地方另取
一點(diǎn),那么曲線上相應(yīng)的點(diǎn)M1的坐標(biāo)為(x0+△x,f(x0+△x)),我們將點(diǎn)M和M1連起來(lái),得到一條直線,我們稱之為“割線”,顯然它不是我們所要的切線.
這條割線的斜率是多少呢?
割線MM1的斜率=
請(qǐng)注意,如果這時(shí)我們沿著曲線f(x)移動(dòng)點(diǎn)M1,使它逐漸接近點(diǎn)M(也就是讓△x縮小,最后變成0),割線MM1就會(huì)逐步移動(dòng),漸漸靠近切
2、線MT,向切線MT逼近.
從圖中可以看出,當(dāng)M1沿著曲線逐漸向M靠攏時(shí),MM1的斜率也會(huì)向MT的斜率逐漸靠近.
我們可以把上面這句話寫成:當(dāng)△x→0,MM1的斜率→MT的斜率.用式子表示:
切線MT的斜率=
這就是導(dǎo)數(shù)的定義.
△x中在x前面的那個(gè)三角形,是一個(gè)大寫希臘字母,讀作delta,相當(dāng)于英文字母的D.據(jù)說(shuō)牛頓年輕的時(shí)候,由于先天有某種障礙缺陷,無(wú)法精通某種秘密的握手方式,結(jié)果不幸因此被一個(gè)名稱中帶△的兄弟會(huì)拒絕了他的入會(huì)申請(qǐng).當(dāng)時(shí)他當(dāng)然非常失望,他后來(lái)幽默地用了這個(gè)讓他畢生最傷心的字母,作為他一生最偉大的成就(微積分)的基石.他用△x這個(gè)符號(hào),來(lái)代表x的微小變化.
導(dǎo)數(shù)的
3、定義還可以有其他形式,比如用h替代△x:
還可以用x替代x0,得到:
我們假設(shè),這樣,當(dāng)△x→0,就相當(dāng)于x→x0,可以把式子改寫成:
從外表看,似乎跟原來(lái)的定義不一樣了,但實(shí)質(zhì)是一回事.
什么時(shí)候我們會(huì)用到導(dǎo)數(shù)的極限定義去計(jì)算導(dǎo)數(shù)呢?只有在考核對(duì)導(dǎo)數(shù)定義的理解時(shí)才會(huì)遇到,平時(shí)是不會(huì)用到的.
二、導(dǎo)數(shù)幾何意義的應(yīng)用
函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處的導(dǎo)數(shù)的幾何意義就是曲線y=f(x)在點(diǎn)P(x0,y0)處的切線的斜率.它把函數(shù)的導(dǎo)數(shù)與曲線的切線聯(lián)系在一起,使導(dǎo)數(shù)成為函數(shù)知識(shí)與解析幾何知識(shí)交匯的一個(gè)重要載體.因此,用導(dǎo)數(shù)解決與切線有關(guān)的問(wèn)題將是高考命題的一個(gè)熱點(diǎn).導(dǎo)數(shù)幾何意義的
4、應(yīng)用涉及如下幾類問(wèn)題.
一、切線的夾角問(wèn)題
例1已知拋物線y=x2﹣4與直線y=x+2相交于A、B兩點(diǎn),過(guò)A、B兩點(diǎn)的切線分別為l1和l2.(1)求直線l1與l2的夾角.
解析:由方程組,解得A(-2,0),B(3,5),
由y¢=2x,則y¢|x=-2=﹣4,y¢|x=3=6,設(shè)兩直線的夾角為θ,
根據(jù)兩直線的夾角公式,tanθ=||=,所以θ=arctan.
點(diǎn)撥:解答此類問(wèn)題分兩步:第一步根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出曲線兩條切線的斜率;第二步利用兩條直線的夾角公式求出結(jié)果(注意兩條直線的夾角公式有絕對(duì)值符號(hào)).
二、兩條曲線的公切線問(wèn)題
例2已知拋物線C1:y=x2+2x和C2
5、:y=-x2+a.如果直線l同時(shí)是C1和C2的切線,稱直線l是C1和C2的公切線,公切線上兩個(gè)切點(diǎn)之間的線段,稱為公切線段.(1)a取什么值時(shí),C1和C2有且僅有一條公切線?寫出此公切線的方程;(2)若C1和C2有兩條公切線,證明相應(yīng)的兩條公切線段互相平分.
解析:(1)函數(shù)y=x2+2x的導(dǎo)數(shù)y¢=2x+2,曲線C1在點(diǎn)P(x1,x+2x1)處的切線方程是
y-(x+2x1)=(2x1+2)(x-x1),即y=(2x1+2)x-x…①,
函數(shù)y=-x2+a的導(dǎo)數(shù)y¢=-2x,曲線C2在點(diǎn)Q(x2,-x+a)處的切線方程是
y-(-x+a)=-2x2(x-x2),即y=-2x2x+x+a,…②
如果直線l是過(guò)P和Q的公切線,則①式和②式都是直線l的方程,
所以,消去x2得方程2x+2x1+1+a=0.
當(dāng)判別式△=4-4×2(1+a)=0時(shí),即a=-時(shí),解得x1=-,此時(shí)點(diǎn)P和Q重合,
即當(dāng)a=-時(shí),C1和C2有且僅有一條公切線,由①得公切線的方程為y=x-.
(Ⅱ)證明:略
點(diǎn)撥:解答此類問(wèn)題分三步:第一步分別在兩條曲線設(shè)出切點(diǎn),并求出切線方程;第二步根據(jù)兩個(gè)切線方程表示同切線,利用直線重合的條件建立一個(gè)二次方程;第三步根據(jù)切線的唯一性,結(jié)合判別式為零求出結(jié)果.