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第1章 1.1.1 平均变化率

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1.1 导数的概念1.1.1 平均变化率

1.通过实例,了解平均变化率的概念,并会求具体函数的平均变化率.(重点)

2.了解平均变化率概念的形成过程,会在具体的情境中,说明平均变化率的实际意义.(难点)

3.平均变化率的正负.(易混点)

[基础·初探]

教材整理 函数的平均变化率阅读教材P5~P7,完成下列问题.1.函数平均变化

一般地,函数f(x)在区间[x1,x2]上的平均变化率为.2.平均变化率的意义

平均变化率的几何意义是经过曲线y=f(x)上两点P(x1,y1),Q(x2,y2)的直线PQ的斜率.因此平均变化率是曲线陡峭程度的“数量化”,或者说,曲线陡峭程度是平均变化率的“视觉化”.1.判断正误:

1

(1)函数的平均变化率为零,说明函数没有发生变化.(  )

(2)自变量的改变量x2-x1取值越小,越能准确体现函数的变化率.(  )(3)对山坡的上、下两点A,B中,可以近似刻画弯曲山路的陡峭程度.(  )

【答案】 (1)× (2)√ (3)√

2.函数y=2x+2在[1,2]上的平均变化率是________.

【导学号:01580000】

【解析】 =2.【答案】 2

[质疑·手记]

预习完成后,请将你的疑问记录,并与“小伙伴们”探讨交流:疑问1:_______________________________________________解惑:_______________________________________________疑问2:_______________________________________________解惑:_______________________________________________疑问3:_______________________________________________解惑:_______________________________________________

[小组合作型]

求函数的平均变化率 (1)已知函数y=f(x)=x2+1,则在x=2,Δx=0.1时,f(x+Δx)-f(x)

的值为________.

(2)已知函数f(x)=x+,分别计算f(x)在自变量x从1变到2和从3变到5时的平均变化率,并判断在哪个区间上函数值变化得较快.

【精彩点拨】 (1)由f(x+Δx)-f(x)=f(2+0.1)-f(2)可得.(2)求x2-x1→求f(x2)-f(x1)→计算

【自主解答】 (1)f(2+Δx)-f(2)=f(2.1)-f(2)=2.12-22=0.41.【答案】 0.41

2

(2)自变量x从1变到2时,函数f(x)的平均变化率为==;

自变量x从3变到5时,函数f(x)的平均变化率为==.

因为<,所以函数f(x)=x+在自变量x从3变到5时函数值变化得较快.

1.求函数平均变化率的三个步骤第一步,求自变量的增量x2-x1;第二步,求函数值的增量f(x2)-f(x1);第三步,求平均变化率.2.求平均变化率的一个关注点

求点x0附近的平均变化率,可用的形式.[再练一题]

1.如图1-1-1,函数y=f(x)在A,B两点间的平均变化率是________.

图1-1-1

【解析】 ∵kAB===-1,

由平均变化率的意义知y=f(x)在A,B两点间的平均变化率为-1.【答案】 -1

实际问题中的平均变化率 在高台跳水运动中,运动员相对于水面的高度h(单位:m)与起跳后

的时间t(单位:s)存在函数关系h(t)=-4.9t2+6.5t+10.

(1)求运动员在第一个0.5 s内高度h的平均变化率;(2)求高度h在1≤t≤2这段时间内的平均变化率.

【精彩点拨】 (1)求函数h(t)=-4.9t2+6.5t+10在区间[0,0.5]上的平均变化率;(2)求函数h(t)=-4.9t2+6.5t+10在区间[1,2]上的平均变化率.

3

【自主解答】 (1)运动员在第一个0.5 =4.05(m/s).

s内高度h的平均变化率为

(2)在1≤t≤2这段时间内,高度h的平均变化率为=-8.2 (m/s).

实际问题中的平均变化率与函数在某一区间上的平均变化率类似,首先求f(x2)-f(x1),再求比值,当函数解析式没有给定时,先根据实际问题求出函数解析式,再重复上述步骤即可.

[再练一题]

2.一质点作直线运动,其位移s与时间t的关系为s(t)=t2+1,该质点在2到2+Δt(󰀀”t>0)之间的平均速度不大于5,则Δt的取值范围是________.

【解析】 质点在2到2+Δt之间的平均速度为===4+Δt,

又≤5,则4+Δt≤5,所以Δt≤1,又Δt>0,所以Δt的取值范围是(0,1].【答案】 (0,1]

[探究共研型]

平均变化率的应用探究1 函数y=f(x)由x1变化到x2时的平均变化率是什么?【提示】 

探究2 平均变化率的大小说明什么意义?

【提示】 平均变化率的绝对值越大,表示函数值变化的越快,若平均变化率为负,则表示函数值在减小,若平均变化率为正,表示函数值在增加.

 已知气球的体积为V(单位:L)与半径r(单位:dm)之间的函数关系

是V(r)=Àr3.

(1)求半径r关于体积V的函数r(V);

(2)比较体积V从0 L增加到1 L和从1 L增加到2 L半径r的平均变化率;哪段半径变化较快(精确到0.01)?此结论可说明什么意义?

【精彩点拨】 (1)由体积V和半径r的关系反解即可.(2)分别求函数r(V)在区间[0,1]和[1,2]上的平均变化率,然后比较说明.

【自主解答】 (1)∵V=Àr3,∴r3=,r=,即r(V)=.

4

(2)函数r(V)在区间[0,1]上的平均变化率约为=≈0.62(dm/L),函数r(V)在区间[1,2]上的平均变化率约为=-≈0.16(dm/L).

显然体积V从0 L增加到1 L时,半径变化快,这说明气球刚开始膨胀的比较快,随着体积的增大,半径增加的越来越慢.

平均变化率的应用主要有:求某一时间段内的平均速度,物体受热膨胀率,高度(重量)的平均变化率等等.解决这些问题的关键在于找准自变量和因变量.

平均变化率为正值,表示函数值在增加;平均变化率为负值,表示函数值在减小.

[再练一题]

3.为了检测甲、乙两辆车的刹车性能,分别对两辆车进行了测试,甲车从25 m/s到0 m/s花了5 s,乙车从18 m/s到0 m/s花了4 s,试比较两辆车的刹车性能.

【解】 甲车速度的平均变化率为=-5(m/s2),乙车速度的平均变化率为=-4.5(m/s2),

平均变化率为负值说明速度在减少,因为刹车后,甲车的速度变化相对较快,所以甲车的刹车性能较好.

[构建·体系]

1.已知函数y=f(x)=2x2的图象上点P(1,2)及邻近点Q(1+Δx,2+Δy),则的值为________.

【导学号:01580001】

【解析】 ==4+2󰀀”x.

5

【答案】 4+2󰀀”x

2.质点运动规律s=2t2+5,则在时间(2,2+Δt)中,相应的平均速度等于________.

【解析】 s(2+Δt)-s(2)=2(2+Δt)2+5-(2×22+5)=2(󰀀”t)2+8󰀀”t.∴==8+2󰀀”t.【答案】 8+2󰀀”t

3.函数y=x2-2x在x=2附近的平均变化率是______________________.【解析】 f(2+Δx)-f(2)=(2+Δx)2-2(2+Δx)-(4-4)=(󰀀”x)2+2󰀀”x,∴==Δx+2.【答案】 ”x+2

4.质点运动规律s=gt2,则在时间区间(3,3+Δt)内的平均速度等于________.(g=10 m/s2)

【解析】 g×(3+Δt)2-g×32=×10×[9+6󰀀”t+(󰀀”t)2]-45=30󰀀”t+5(󰀀”t)2,==30+5󰀀”t.

【答案】 30+5󰀀”t

5.将半径为R的球加热,若半径从R=1到R=m时球的体积膨胀率(体积的变化量与半径的变化量之比)为,则m的值为________.

【解析】 ∵m3-×13=(m3-1),∴==,

即m2+m+1=7,解得m=2或m=-3(舍去).【答案】 2

我还有这些不足:

(1)_______________________________________________(2)_______________________________________________我的课下提升方案:

(1)_______________________________________________(2)_______________________________________________

6

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