北师大版选修11 第四章 §2　导数在实际问题中的应用 学案.docx

2导数在实际问题中的应用21实际问题中导数的意义学习目标1.利用实际问题加强对导数概念的理解.2.能利用导数求解有关实际问题知识点实际问题中导数的意义思考某人拉动一个物体前进，他所做的功w(单位：j)是时间t(单位：s)的函数，设这个函数可以表示为ww(t)t34t210t.(1)t从1 s到4 s时w关于t的平均变化率是多少？(2)上述问题的实际意义是什么？(3)w(1)的实际意义是什么？答案(1)11 (j/s)(2)它表示从t1 s到t4 s这段时间内，这个人平均每秒做功11 j.(3)w(t)3t28t10，w(1)5表示在t1 s时每秒做功5 j.梳理(1)功与功率：在物理学中，通常称力在单位时间内做的功为功率，它的单位是瓦特功率是功关于时间的导数(2)降雨强度：在气象学中，通常把单位时间(如1时，1天等)内的降雨量称作降雨强度，它是反映一次降雨大小的一个重要指标降雨强度是降雨量关于时间的导数(3)边际成本：在经济学中，通常把生产成本y关于产量x的函数yf(x)的导函数称为边际成本边际成本f(x0)指的是当产量为 x0时，生产成本的增加速度，也就是当产量为x0时，每增加一个单位的产量，需要增加f(x0)个单位的成本(4)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对时间t的导数；速度对时间的导数是加速度(5)线密度：单位长度的物体质量称为线密度，它是质量关于长度的导数1导数解决的问题通常是变化率的问题()2位移对时间的导数是速度，速度对时间的导数为加速度()3导数的实际意义与变量表示的实际含义有关，同一个函数表达式，其导数的实际意义因变量实际含义的不同而不同()类型一导数在物理学中的意义例1某质点的运动方程为ss(t)2t23t，其中s是位移(单位：m)，t是时间(单位：s)(1)求当t从1 s变到3 s时，位移s关于时间t的平均变化率，并解释它的实际意义；(2)求s(1)，s(2)，并解释它们的实际意义考点实际问题中导数的意义题点导数在物理学中的意义解(1)当t从1 s变到3 s时，s关于t的平均变化率为11(m/s)它表示从t1 s到t3 s这段时间内，该质点平均每秒的位移是11 m.(2)由导数公式表和导数的运算法则可得s(t)4t3，则s(1)437(m/s)，s(2)42311(m/s)s(1)表示的是该质点在t1 s时的瞬时速度，也就是该质点在t1 s这个时刻的瞬时速度为7 m/s.s(2)表示的是该质点在t2 s时的瞬时速度，也就是该质点在t2 s这个时刻的瞬时速度为11 m/s.反思与感悟根据导数的实际意义，在物理学中，除了我们所熟悉的位移、速度与时间的关系、功与时间的关系，还应了解质量关于体积的导数为密度，电量关于时间的导数为电流强度等因此，在解释某点处的导数的物理意义时，应结合这些导数的实际意义进行理解跟踪训练1某河流在一段时间x min内流过的水量为y m3，y是x的函数，且yf(x).(1)当x从1变到8时，y关于x的平均变化率是多少？(2)求f(27)，并解释它的实际意义考点实际问题中导数的意义题点导数在物理学中的意义解(1)当x从1变到8时，y关于x的平均变化率为 (m3/min)(2)f(x)，于是f(27) (m3/min)，实际意义为当时间为27 min时，水流量增加的速度为 m3/min，也就是当时间为27 min时，每增加1 min，水流量增加 m3.类型二导数在经济生活中的应用例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)x260x2 050.求当日产量由10件提高到20件时，总成本的平均改变量，并说明其实际意义考点实际问题中导数的意义题点导数在经济生活中的应用解当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元此时总成本的平均改变量为67.5(元/件)，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引申探究1若本例条件不变，求当日产量为75件时的边际成本，并说明其实际意义解因为c(x)x60，所以c(75)756097.5(元/件)，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2若本例的条件“c(x)x260x2 050”变为“c(x)x2ax2 050，当日产量为75件时的边际成本大于97.5”，求a的取值范围解因为c(x)xa，所以日产量为75件时的边际成本大于97.5，即c(75)75a97.5，解得a60.反思与感悟生产成本y关于产量x的函数yf(x)中，f(x0)指的是当产量为x0时，生产成本的增加速度，也就是当产量为x0时，每增加一个单位的产量，需增加f(x0)个单位的成本跟踪训练2已知某商品的成本函数为c(q)100(q为产品的数量)(1)求当q10时的总成本、平均成本及边际成本；(2)当产量q为多少时，平均成本最小？最小为多少？考点实际问题中导数的意义题点导数在经济生活中的应用解(1)当q10时的总成本c(10)100125；q10时的平均成本12.5.边际成本即成本函数c(q)对产量q的导数，故边际成本c(q)q，q10时的边际成本是c(10)5.(2)由(1)得，平均成本，而210，当且仅当，即q20时，等号成立，所以当产量q为20时，平均成本最小，且平均成本的最小值是10.类型三导数在日常生活中的应用例3一名工人上班后开始连续工作，生产的产品质量y(单位：g)是工作时间x(单位：h)的函数，设这个函数为yf(x)4.(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)，并解释它的意义考点实际问题中导数的意义题点导数在日常生活中的应用解(1)当x从1 h变到4 h时，产量y从f(1) g变到f(4) g，此时平均变化率为 (g/h)，它表示从1 h到4 h这段时间这个人平均每小时生产 g产品(2)f(x)，于是f(1) (g/h)，f(4) (g/h)，分别表示在第1小时和第4小时这个人每小时生产产品 g和 g.反思与感悟在不同的实际问题中导数的意义是不相同的，要结合具体问题进行分析，在某一点处的导数的实际意义是当自变量在该点处的改变量趋近于零时，平均变化率所趋近的值，问题不同有不同的意义跟踪训练3某年高考，某考生在参加数学考试时，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式yf(x)2.(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；(2)求f(64)，f(100)，并解释它的实际意义考点实际问题中导数的意义题点导数在日常生活中的应用解(1)x从0分钟变化到36分钟，y关于x的平均变化率为.它表示该考生前36分钟平均每分钟解答道题(2)f(x)，f(64)，f(100).它们分别表示该考生在第64分钟和第100分钟时每分钟可解答和道题.1某公司的盈利y(元)和时间x(天)的函数关系是yf(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，且增加的幅度变大c公司在亏损且亏损幅度变小d公司的盈利在增加，但增加的幅度变小考点实际问题中导数的意义题点导数在经济中的应用答案d解析导数为正说明盈利是增加的，导数变小说明增加的幅度变小了，但还是增加的2某人拉动一个物体前进，他所做的功w是时间t的函数，即ww(t)，则w(t0)表示()att0时做的功 btt0时的速度ctt0时的位移 dtt0时的功率考点实际问题中导数的意义题点导数在物理学中的应用答案d解析w(t0)表示tt0时的功率3某收音机制造厂的管理者通过对上午上班工人工作效率的研究表明：一个中等技术水平的工人，从8：00开始工作，t小时后可装配晶体管收音机的台数为q(t)t39t212t，则q(2)_，它的实际意义是_考点实际生活中导数的意义题点导数在日常生活中的应用答案36台/小时10：00时，工人装配晶体管收音机的速度为36台/小时解析q(t)3t218t12，则q(2)36，由题意知10：00时，工人装配晶体管收音机的速度为36台/小时4某物体的运动速度与时间的关系为v(t)2t21，则t2时的加速度为_考点实际生活中导数的意义题点导数在物理学中的意义答案8解析v(t)4t，v(2)8.5建造一幢长度为x m的桥梁需成本y万元，函数关系为yf(x)(x2x3)(x0)(1)当x从100变到200时，平均每米的成本为_万元；(2)f(100)_万元/m，其实际意义为_答案(1)30.1(2)20.1当长度为100 m时，每增加1 m的长度，成本就增加20.1万元解析(1)f(100)1 010.3，f(200)4 020.3，30.1(万元/m)，即平均变化率为30.1万元/m.(2)f(x)(2x1)，f(100)20.1(万元/m)，即当长度为100 m时，每增加1 m的长度，成本就增加20.1万元1解决实际问题的一般思路：实际问题转化为数学问题，数学问题的结论回到实际问题的结论2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，确定其答案一、选择题1一次降雨过程中，降雨量y是时间t的函数，用yf(t)表示，则f(10)表示()at10时的降雨强度bt10时的降雨量ct10时的时间dt10时的温度考点实际生活中导数的意义题点导数在日常生活中的应用答案a解析f(t)表示t时刻的降雨强度2圆的面积s是半径r的函数s(r)r2，那么在r3时，面积的变化率是()a6 b9 c9 d6考点实际生活中导数的意义题点导数在日常生活中的意义答案d解析面积s在r3时的变化率为s(3)236.3设一辆轿车在公路上做加速直线运动，假设速度v(单位：m/s)与时间t(单位：s)的函数关系为vv(t)t33t，则tt0 s时轿车的加速度为()at3t0 b3t3c3t3t0 dt3考点实际生活中导数的意义题点导数在物理学中的意义答案b解析v(t)3t23，则当tt0 s时的速度变化率为v(t0)3t3(m/s2)，则tt0 s时轿车的加速度为(3t3) m/s2.4某汽车的紧急刹车装置在遇到特别情况时需在2 s内完成刹车，其位移(单位：m)关于时间(单位：s)的函数为s(t)t34t220t15，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时的位移考点实际生活中导数的意义题点导数在物理学中的意义答案c5从时刻t0开始的t s内，通过某导体的电量(单位：c)可由公式q2t23t表示，则第5 s时电流强度为()a27 c/s b20 c/sc25 c/s d23 c/s考点实际生活中导数的意义题点导数在物理学中的意义答案d解析某导体的电量q在5 s时的瞬时变化率就是第5 s时的电流强度q4t3，当t5时，电流强度为45323(c/s)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，其图像可能是()考点实际生活中导数的意义题点导数在物理学中的意义答案a解析开始启动，从原点开始；加速行驶，则路程的增速较快；匀速行驶，路程的增速是常数；减速行驶，路程的增速减慢，所以只有选项a合适7已知一根金属棒的质量y(单位：kg)是长度x(单位：m)的函数：yf(x)3，则从4 m到9 m这一段金属棒的平均线密度是()a. kg/m b. kg/mc. kg/m d. kg/m答案b解析(kg/m)8如图所示，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，则函数的图像大致是()考点实际生活中导数的意义题点导数在日常生活中的应用答案d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，与实际不符；选项c表示开始和最后时段面积的增速比中间时段面积的增速快，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，符合实际二、填空题9某物体的位移s是时间t的函数s2t3at，物体在t1时的速度为8，则a的值为_考点实际生活中导数的意义题点导数在物理学中的意义答案2解析s6t2a，由题意知612a8，a2.10已知某生产厂家的年利润y(单位：万元)与年产量x(单位：万件)的函数关系式为yx381x234，则使该生产厂家获得最大年利润的年产量为_万件考点实际生活中导数的意义题点导数在经济生活中的应用答案9解析令yx2810，得x9或9(舍去)，当x9时，ymax252.11一物体沿直线运动的方程为s(t)t4t32t2，那么速度为0的时刻为(s单位：m，t单位：s)_考点实际生活中导数的意义题点导数在物理学中的意义答案0 s,1 s,4 s解析s(t)t35t24t，根据导数的意义可知vs(t)，令t35t24t0，解得t0或t1或t4.三、解答题12在f1赛车中，赛车位移s与比赛时间t存在函数关系s10t5t2(s的单位为m，t的单位为s)求：(1)当t20，t0.1时的s与；(2)当t20时的瞬时速度考点实际生活中导数的意义题点导数在物理学中的意义解(1)因为ss(20.1)s(20)(1020.1520.12)(10205202)21.05(m)，所以210.5(m/s)(2)因为s1010t，所以当t20时，s101020210(m/s)，即t20时的瞬时速度为210 m/s.13某食品厂生产某种食品的总成本c(单位：元)和总收入r(单位：元)都是日产量x(单位：kg)的函数，分别为c(x)1002x0.02x2，r(x)7x0.01x2，试求边际利润函数以及当日产量分别为200 kg,250 k