【摘要】函數(shù)在某一處的導數(shù)定義是非常抽象的,以致于學生在處理函數(shù)導數(shù)定義問題時,很容易出錯.本文就這一問題,從函數(shù)在某一處的導數(shù)定義的深度認識、難點突破和靈活應用,三個方面展開探究.
【關鍵詞】函數(shù);導數(shù);極限;高中數(shù)學
在高中數(shù)學中,導數(shù)是非常重要的知識點之一.在引入函數(shù)導函數(shù)時,通常是提出函數(shù)在某一處的導數(shù)概念,這一概念是在極限情境中提出.很多學生對這一概念不理解,認為就是一個公式而已,所以不會靈活應用.針對這樣的問題,本文將從函數(shù)在某一處的導數(shù)定義的深度認識、難點突破和靈活應用,三個方面展開探究.下面一一展開.
1函數(shù)在某一處的導數(shù)定義的深度認識
函數(shù)在某一處的導數(shù)的定義是基于極限,即函數(shù)圖象上的一個點無限靠近一定點,用數(shù)學語言表示為:兩點Ax0,y0和Bx1,y1是函數(shù)y=fx圖象上的點,Δx=x1-x0,則函數(shù)y=fx在x0處的導數(shù)為f′x0=limΔx→0fx0-fx0-ΔxΔx.這個概念是一個動態(tài)過程,它不是公式.
例1已知函數(shù)fx=x3-2x+3,利用定義求函數(shù)在x=1處的導數(shù).
解析由函數(shù)在x0處的導數(shù)定義可得:
f′1=limΔx→0f1-f1-ΔxΔx
=limΔx→01-2+3-1-Δx3+21-Δx-3Δx
=limΔx→02-1+3Δx+3Δx2+Δx3+2-2Δx-3Δx
=limΔx→0Δx+3Δx2+Δx3Δx
=limΔx→01+3Δx+Δx2=1
所以利用定義求得函數(shù)fx=x3-2x+3在x=1處的導數(shù)為1.
評注該題明確指出“利用定義求函數(shù)在x=1處的導數(shù)”.思路非常明確,根據(jù)定義有f′1=limΔx→0f1-f1-ΔxΔx,將f1和f1-Δx代入函數(shù)解析式fx=x3-2x+3表示出來,代入f′1=limΔx→0f1-f1-ΔxΔx,化簡即可.
2函數(shù)在某一處的導數(shù)定義應用的難點突破
根據(jù)在x=x0處的導數(shù)的定義,
有f′x0=limΔx→0fx0+Δx-fx0Δx
=limΔx→0fx0-fx0-ΔxΔx.
要是f′x0=limΔx→0fx0+Δx-fx0ΔxlimΔx→0fx0-fx0-ΔxΔx學生還能理解,但是limΔx→0fx0+Δx-fx0Δx=limΔx→0fx0-fx0-ΔxΔx學生就不懂,此處的依據(jù)是一點向另外一點無限靠近,即橫坐標和縱坐標以同樣的速度靠近,故
f′x0=limΔx→0fx0+Δx-fx0Δx
=limΔx→0fx0-fx0-ΔxΔx
=limΔx→0fx0+nΔx-fx0-mΔxn+mΔx.
例2已知函數(shù)y=fx在x=2處可導,且f′2=5,求limΔ5m0+3IqZyz1H2ikgsVNC8A==x→0f2-f2+2ΔxΔx的值.
解析從limΔx→0f2-f2+2ΔxΔx可以看到,在函數(shù)y=fx圖象上,從橫向和縱向靠近點2,f2的速度不一樣,或者說橫向和縱向角度看Δx不相等,分子是2-2+2Δx=-2Δx,而分母是Δx.所以為了能利用函數(shù)y=fx在x=2處的導數(shù),對f2-f2+2ΔxΔx分子和分母同時乘以-2,
limΔx→0f2-f2+2ΔxΔx
=limΔx→0-2f2-f2+2Δx-2Δx
=-2limΔx→0f2-f2+2Δx-2Δx
=-2f′2=-10.
評注該題是對函數(shù)在x=x0處的導數(shù)的定義的應用,根據(jù)題目發(fā)現(xiàn)limΔx→0f2-f2+2ΔxΔx≠f′2.這類題型的關鍵是根據(jù)一點向另外一點無限靠近是要求橫坐標和縱坐標以同樣的速度靠近,即不管從橫向還是縱向角度看,橫向的增量Δx應該保持一致,通俗來說,就是f′x0=limΔx→0fx0+nΔx-fx0-mΔxn+mΔx不管形式怎么樣,必須保持分子和分母的增量Δx平衡.
3函數(shù)在某一處的導數(shù)定義的靈活應用
只要清楚函數(shù)在x=x0處的導數(shù)的定義,以及點的變化情況和f′x0=limΔx→0
fx0+nΔx-fx0-mΔxn+mΔx含義,
則可以輕松解決函數(shù)在x=x0的導數(shù)的定義應用問題.
例3函數(shù)y=fx在x=3處可導,已知limΔx→0f3-f3-4ΔxΔx=12,
計算limΔx→0f3-2Δx-f3+5ΔxΔx的值.
解析已知函數(shù)y=fx在x=3處可導,且已知limΔx→0f3-f3-4ΔxΔx=12,
所以limΔx→0f3-f3-4ΔxΔx
=limΔx→04f3-f3-4Δx4Δx=4f′3=12,
所以f ′3=3.
則limΔx→0f3-2Δx-f3+5ΔxΔx
=limΔx→0-7f3-2Δx-f3+5Δx-7Δx
=-7f′3=-21.
評注題目已知limΔx→0f3-f3-4ΔxΔx=12,通過函數(shù)在x=x0處的導數(shù)的定義,可以求出函數(shù)y=fx在x=3處的導數(shù),再通過函數(shù)
y=fx在x=3處的導數(shù)計算
limΔx→0f3-2Δx-f3+5ΔxΔx的值,
這一過程是對函數(shù)在x=x0處的導數(shù)定義的靈活應用.
4結(jié)語
本文對函數(shù)y=fx在x=x0處的導數(shù)定義,函數(shù)y=fx在x=x0處的導數(shù)定義應用的難點突破,以及函數(shù)y=fx在x=x0處的導數(shù)定義的靈活應用三個方面進行了分析;具體從導數(shù)的深度認識、易錯點分析和處理策略三個方面對函數(shù)y=fx在x=x0處的導數(shù)定義的應用題型進行了探討.其實質(zhì)是:在解答對函數(shù)y=fx在x=x0處的導數(shù)定義應用題型時,突破口是f′x0=limΔx→0fx0+nΔx-fx0-mΔxn+mΔx中,保持分子和分母的增量Δx平衡.
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