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    数学7.1 实际问题中导数的意义完整版ppt课件

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    这是一份数学7.1 实际问题中导数的意义完整版ppt课件,文件包含§771实际问题中导数的意义课件pptx、§771实际问题中导数的意义教案docx等2份课件配套教学资源,其中PPT共54页, 欢迎下载使用。

    1.了解导数在实际问题中的意义.2.能用导数解释一些实际问题.
    低碳生活(lw carbn living),就是指在生活中要尽力减少所消耗的能量,特别是二氧化碳的排放量,从而减少对大气的污染,减缓生态恶化.低碳生活节能环保,势在必行.现实生活中,当汽车行驶路程一定时,我们希望汽油的使用效率最高,即每千米路程的汽油消耗最少或每升汽油能使汽车行驶的路程最长.如何使汽油的使用效率最高?
    一、导数在物理学中的应用
    二、导数在经济活动中的应用
    三、导数在生活中的应用
    例1 物体作自由落体运动,其方程为s(t)= (其中位移单位:m,时间单位:s,g=9.8 m/s2).(1)计算当t从2 s变到4 s时位移s关于时间t的平均变化率,并解释它的意义;
    解 当t从2 s变到4 s时,位移s从s(2)变到s(4),此时,位移s关于时间t的平均变化率为
    它表示物体从2 s到4 s这段时间平均每秒下落29.4 m.
    (2)求s′(2),并解释它的意义.
    解 ∵s′(t)=gt,∴s′(2)=2g=19.6(m/s).它表示物体在t=2 s时的瞬时速度为19.6 m/s.
    反思感悟 在物理学中:(1)瞬时速度:物体在某一时刻的速度称为瞬时速度,它是位移s关于时间t的导数;速度v关于时间t的导数是加速度.(2)功与功率:通常称力在单位时间内做的功为功率,它是功W关于时间t的导数.(3)线密度:单位长度的物质质量称为线密度,它是质量关于长度的导数.
    跟踪训练1 某人拉一车前行,他所做的功(单位:J)是时间t(单位:s)的函数,其函数关系式为W(t)=t3-2t+1.(1)求t从1 s变到3 s时,功W关于时间t的平均变化率,并解释其意义;
    解 当t从1 s变到3 s时,功W从W(1)=1-2+1=0(J)变到W(3)=33-2×3+1=22(J),
    它表示从t=1 s到t=3 s这段时间内,这个人平均每秒做功11 J.
    (2)求W′(1),W′(2),解释它们的意义.
    解 因为W′(t)=3t2-2,所以W′(1)=3-2=1(J/s),W′(2)=3×22-2=10(J/s),W′(1),W′(2)分别表示t=1 s和t=2 s时,这个人每秒做的功为1 J和10 J.
    例2 某机械厂生产某种机器配件的最大生产能力为每日100件,假设日产品的总成本C(元)与日产量x(件)的函数关系为C(x)= +60x+2 050.求当日产量由10件提高到20件时,总成本的平均改变量,并说明其实际意义.
    解 当x从10件提高到20件时,总成本C从C(10)=2 675元变到C(20)=3 350元.
    其表示日产量从10件提高到20件时平均每件产品的总成本的改变量.
    延伸探究 若本例的条件不变,求当日产量为75件时的边际成本,并说明其实际意义.
    它指的是当日产量为75件时,每多生产一件产品,需增加成本97.5元.
    反思感悟 在生活和生产及科研中经常遇到的成本问题、用料问题、效率问题和利润等问题,在讨论其改变量时常用导数解决.
    跟踪训练2 东方机械厂生产一种木材旋切机械,已知生产总利润c元与生产量x台之间的关系式为c(x)=-2x2+7 000x+600.(1)求产量为1 000台的总利润与平均利润;
    解 产量为1 000台时的总利润为c(1 000)=-2×1 0002+7 000×1 000+600=5 000 600(元),
    解 当产量由1 000台提高到1 500台时,总利润的平均改变量为
    (2)求产量由1 000台提高到1 500台时,总利润的平均改变量;
    解 ∵c′(x)=(-2x2+7 000x+600)′=-4x+7 000,∴c′(1 000)=-4×1 000+7 000=3 000(元/台).c′(1 500)=-4×1 500+7 000=1 000(元/台).c′(1 000)=3 000表示当产量为1 000台时,每多生产一台机械可多获利3 000元.c′(1 500)=1 000表示当产量为1 500台时,每多生产一台机械可多获利1 000元.
    (3)求c′(1 000)与c′(1 500),并说明它们的实际意义.
    例3 某年高考,某考生在参加数学科考试时,其解答完的题目数量y(单位:道)与所用时间x(单位:分钟)近似地满足函数关系y=f(x)=(1)求x从0分钟变化到36分钟时,y关于x的平均变化率,并解释它的实际意义;
    解 x从0分钟变化到36分钟时,
    (2)求f′(64),f′(100),并解释它们的实际意义.
    反思感悟 解决实际问题的一般步骤(1)审题:阅读理解文字表达的题意,分清条件和结论,找出问题的主要关系.(2)建模:将文字语言转化成数学语言,利用数学知识,建立相应的数学模型.(3)解模:把数学问题化归为常规问题,选择合适的数学方法求解.(4)对结果进行验证评估,定性、定量分析,作出正确的判断,确定其答案.
    跟踪训练3 一名工人上班后开始连续工作,生产的产品数量y(单位:g)是工作时间x(单位:h)的函数,设这个函数表示为y=f(x)=(1)求x从1 h变到4 h时,y关于时间x的平均变化率,并解释它的实际意义;
    (2)求f′(1),f′(4),并解释它的实际意义.
    1.知识清单:(1)导数在物理学中的应用.(2)导数在经济活动中的应用.(3)导数在生活中的应用.2.方法归纳:数学建模.3.常见误区:忽略实际问题的定义域.
    1.某人拉动一个物体前进,他所做的功W是时间t的函数W=W(t),则W′(t0)表示A.t=t0时做的功B.t=t0时的速度C.t=t0时的位移D.t=t0时的功率
    2.在一次降雨过程中,降雨量y是时间t的函数,用y=f(t)表示,则f′(10)表示A.t=10时的降雨强度 B.t=10时的降雨量C.t=10时的时间 D.t=10时的温度
    解析 f′(t)表示t时刻的降雨强度.故选A.
    3.如果物体做直线运动的方程为s(t)=2(1-t)2,则其在t=4时的瞬时速度为A.12 B.-12 C.4 D.-4
    解析 s′(t)=-4(1-t),∴s′(4)=-4(1-4)=12.
    4.某汽车的路程函数是s=2t3- (g=10 m/s2),则当t=2 s时,汽车的加速度是_____m/s2.
    解析 ∵v(t)=s′(t)=6t2-gt,a(t)=v′(t)=12t-g,∴a(2)=12×2-10=14(m/s2).
    1.炼油厂某分厂将原油精炼为汽油,需对原油进行冷却和加热,如果第x小时,原油温度(单位:℃)为f(x)= -x2+8(0≤x≤5),那么原油温度的瞬时变化率的最小值是A.8 B. C.-1 D.-8
    解析 原油温度的瞬时变化率为f′(x)=x2-2x=(x-1)2-1(0≤x≤5),所以当x=1时,原油温度的瞬时变化率取得最小值-1.
    2.(多选)下列四个命题是假命题的是A.曲线y=x3在原点处没有切线B.若函数f(x)= ,则f′(0)=0C.加速度是动点位移函数s(t)对时间t的导数D.函数y=x5的导函数的值恒非负
    解析 A中,y′=3x2,x=0时,y′=0,∴y=x3在原点处的切线为y=0;B中,f(x)在x=0处导数不存在;C中,s(t)对时间t的导数为瞬时速度;D中,y′=5x4≥0,∴命题A,B,C为假命题,D为真命题.
    3.某公司的盈利y(元)和时间x(天)的函数关系是y=f(x),假设f′(x)>0恒成立,且f′(10)=10,f′(20)=1,则这些数据说明第20天与第10天比较A.公司已经亏损B.公司的盈利在增加,但增加的幅度变小C.公司在亏损且亏损幅度变小D.公司的盈利在增加,且增加的幅度变大
    解析 因为导数的含义是变化率,f′(10)>f′(20)>0,所以公司的盈利在增加,且增加的幅度变小.
    4.细杆AB的长为20 cm,M为细杆AB上的一点,AM段的质量与A到M的距离的平方成正比,当AM=2 cm时,AM的质量为8 g,那么当AM=x cm时,M处的细杆线密度ρ(x)为A.2x B.3x C.4x D.5x
    解析 设m(x)=kx2,当AM=2时,m(2)=k·22=8,∴k=2.∴m(x)=2x2.∴ρ(x)=m′(x)=4x.
    5.某汽车的紧急刹车在遇到特别情况时需在2 s内完成刹车,其位移s(单位:m)关于时间t(单位:s)的函数为s(t)= -4t2+20t+15,则s′(1)的实际意义为A.汽车刹车后1 s内的位移B.汽车刹车后1 s内的平均速度C.汽车刹车后1 s时的瞬时速度D.汽车刹车后1 s时的位移
    解析 由导数的实际意义知,位移关于时间的瞬时变化率为该时刻的瞬时速度.
    6.汽车经过启动、加速行驶、匀速行驶、减速行驶之后停车,若把这一过程中汽车的行驶路程s看作时间t的函数,其图象可能是
    7.人体血液中药物的质量浓度c=f(t)(单位:mg/mL)随时间t(单位:min)变化,且f′(2)=0.3,则f′(2)表示_______________________________________________________________.
    服药后2 min时血液中药物的质量浓度以每分钟0.3 mg/mL的速度增加
    8.如图,水波的半径以50 cm/s的速度向外扩张,当半径为250 cm时,一水波面的圆面积的膨胀率是________.
    解析 ∵面积S=πr2,半径r=50t,∴S=2 500πt2.令r=50t=250,∴t=5,又S′=5 000πt,∴当t=5时的膨胀率为5 000π×5=25 000π.
    9.某企业每天的产品均能售出,售价为490元/吨,其每天成本C与每天产量q之间的函数为C(q)=2 000+450q+0.02q2.(1)写出收入函数;
    解 设收入函数为R(q),利润函数为L(q).收入函数为R(q)=490q.
    解 利润函数为L(q)=R(q)-C(q)=490q-(2 000+450q+0.02q2)=-2 000+40q-0.02q2.
    (3)求利润函数的导数,并说明其经济意义.
    解 利润函数的导数为L′(q)=(-2 000+40q-0.02q2)′=40-0.04q.利润函数的导数称为边际利润,其经济意义为当产量达到q时,再增加单位产量后利润的改变量.
    10.某厂生产某种产品x件的总成本c(x)=120+ (元).(1)当x从200变到220时,总成本c关于产量x的平均变化率是多少?它代表什么实际意义?
    解 当x从200变到220时,总成本c从c(200)=540元变到c(220)=626元.
    它表示产量从x=200件变化到x=220件时,平均每件的成本为4.3元.
    (2)求c′(200),并解释它代表什么实际意义?
    它指的是当产量为200件时,每多生产一件产品,需增加4.1元成本.
    11.如图,设有定圆C和定点O,当l从l0开始在平面上绕O匀速旋转(旋转角度不超过90°)时,它扫过的圆内阴影部分的面积S是时间t的函数,则它的图象大致是
    解析 由于是匀速旋转,所以阴影部分的面积在开始和最后时段缓慢增加,而中间时段相对增速较快.选项A表示面积的增速是常数,与实际不符;选项B表示最后时段面积的增速较快,也与实际不符;选项C表示开始时段和最后时段面积的增速比中间时段快,与实际不符;选项D表示开始和最后时段面积的增速缓慢,中间时段增速较快.符合实际.
    12.设球的半径关于时间t的函数为R(t),若球的体积V以均匀速度C增长,则球的表面积的增长速度与球半径A.成正比,比例系数为CB.成正比,比例系数为2CC.成反比,比例系数为CD.成反比,比例系数为2C
    球的体积增长速度为V′=4πR2(t)·R′(t),球的表面积增长速度为S′=2·4πR(t)·R′(t)=∴球的表面积的增长速度与球半径成反比,比例系数为2C.
    13.一个质量为2 kg的物体做直线运动,设运动距离s(单位:m)与时间t(单位:s)的关系可用函数s(t)=t2+t+1表示,并且物体的动能Ek= ,则物体开始运动后第5 s时的动能为______J.
    解析 由s(t)=t2+t+1,得v=s′(t)=2t+1.则物体开始运动后第5 s时的瞬时速度v=s′(5)=11,
    14.假设某国家在20年间的平均通货膨胀率为5%,物价p(单位:元)与时间t(单位:年)有如下函数关系:p(t)=p0(1+5%)t,其中p0为t=0时的物价,假定某种商品的p0=1,那么在第10个年头,这种商品的价格上涨的速度大约是______元/年(精确到0.01).
    解析 ∵p0=1,∴p(t)=(1+5%)t=1.05t.在第10个年头,这种商品价格上涨的速度,即为函数的导函数在t=10时的函数值.∵p′(t)=(1.05t)′=1.05t·ln 1.05,∴p′(10)=1.0510×ln 1.05≈0.08(元/年).∴在第10个年头,这种商品的价格约以0.08元/年的速度上涨.
    15.水以20 m3/min的速度流入一圆锥形容器,设容器深30 m,上底直径为12 m,试求当水深10 m时,水面上升的速度为__________.
    解析 设容器中水的体积在t min时为V,水深为h,
    16.一个电路中,流过的电荷量Q(单位:C)关于时间t(单位:s)的函数为Q(t)=3t2-ln t.(1)求当t从1变到2时,电荷量Q关于时间t的平均变化率,并解释它的实际意义;
    解 当t从1变到2时,电荷量从Q(1)变到Q(2),此时电荷量Q关于时间t的平均变化率为
    它表示从t=1 s到t=2 s这段时间内,平均每秒经过该电路的电荷量为8.31 C,也就是这段时间内电路的平均电流为8.31 A.
    (2)求Q′(2),并解释它的实际意义.
    它的实际意义是在t=2 s这一时刻经过该电路的电荷量为11.5 C,也就是这一时刻电路的电流为11.5 A.
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