知識點 數論之導數

2022-04-30 19:57:10 字數 2887 閱讀 2000

1、前言

又開始一年一度的組合數學課了。去年這個時候我可以說是一句話都沒聽懂,如今一年過去了,雖然高一已經過去了,然並卵啊!三個小時,學完了排列組合,函式極限,導數,微分,定積分與不定積分,我要去問問數學組的學了多久。。。所以只能課後再來吃點補品了。

2、函式變化率

任何函式,均存在自己的變化率。變化率並不是變化,所以不帶單位。如圖所示,觀察其中的△y。

當x=0->1,函式y值增加了△y=f[1]-f[0]=4,則此時的變化率為:△y/△x=4/1=4;

當x=1->2,函式y值增加了△y=f[2]-f[1]=1,則此時的變化率為:△y/△x=1/1=1。

可以看出,隨著x值的增大,函式的變化率減小。

3、函式極限

聯絡物理高一必修一知識,不禁會思考:我們在計算乙個運動物體的速度的時候,顯然只能求出某一時間段的平均速度,書上所寫的概念是,當△t足夠小時就是瞬時速度。足夠小是多小?現在我們來做乙個實驗。存在乙個物體,它的位移公式為:h[i]=-4.9t^2-13.1t。假設需要求出t=2時的瞬時速度。我們先考慮t=2附近的情況,任意取乙個時刻2+△t,△t是時間變化量,現在分為△t<0和△t>0兩種情況討論:

當△t<0時,v=(h[2]-h[2+△t])/(2-(2+△t))=(4.9△t^2+13.1△t)/-△t=-4.9△t-13.1;

當△t=-0.01時,v=-13.051;當△t=-0.001時,v=-13.0951;

當△t=-0.0001時,v=-13.09951;當△t=-0.00001時,v=-13.099951;

當△t=-0.000001時,v=-13.0999951;當△t=-0.0000001時,v=-13.09999951;

當△t<0時,v=(h[2+△t]-h[2])/((2+△t)-2)=(-4.9△t^2-13.1△t)/△t=-4.9△t-13.1;

當△t=0.01時,v=-13.149;當△t=0.001時,v=-13.1049;

當△t=0.0001時,v=-13.10049;當△t=0.00001時,v=-13.100049;

當△t=0.000001時,v=-13.1000049;當△t=0.0000001時,v=-13.10000049。

我們發現,當△t趨近於0時,v都趨近於乙個確定的值-13.1。因此,我們可以確定,當t=2時,物體的瞬時速度為-13.1m/s。

而通常,標準的寫法為:

表示,「當t=2,△t趨近於0時,平均速度v趨近於確定值-13.1」。

4、導數的概念

一般地,函式y=f(x)在x=x0處的瞬時變化率為:

我們稱其為函式y=f(x)在x=x0處的導數,記作f'(x0)或y'|x=x0,即:

5、導數的幾何意義

首先確定一條過原點的二次函式線y=f(x),取線上任意一定點為p,作其切線,另取線上任意一點為pn,連線ppn。移動pn,如圖所示:

我們發現,當點pn趨近於p時,割線ppn趨近於切線pt。首先容易知道,割線ppn的斜率為:

由於ppn無限趨近於pt,同樣地,kn也將趨近於pt的k值。設△x=x(pn)-x(p),函式f(x)在點p處的導數就是切線pt的斜率k,即:

6、基本導數公式和運算法則

在清楚了幾何意義和物理意義之後,就是計算的問題了。由上文可以得知,求最簡形式函式的導數,直接將y代入就行了,下面直接列舉些最基本函式的導數。

<1> y=f(x)=c (c∈n*)          ==>     y'=0;

<2> y=f(x)=x                 ==>     y'=1;

<3> y=f(x)=x^2               ==>     y'=2*x;

<4> y=f(x)=x^a               ==>     y'=a*x^a-1;

<5> y=f(x)=a^x               ==>     y'=a^x * ln a;

<6> y=f(x)=e^x (e≈2.719)     ==>     y'=e^x;

<7> y=f(x)=loga x            ==>     y'=1/x*ln a;

<8> y=f(x)=ln x              ==>     y'=1/x.

對於兩個函式加減問題,存在如下三條運算法則:

<1> [f(x)±g(x)]'=f'(x)+g'(x);

<2> [f(x)*g(x)]'=f'(x)*g(x)+f(x)*g'(x);

<3> [f(x)/g(x)]'=(f'(x)*g(x)-f(x)*g'(x))/g(x)^2 (g(x)!=0).

從法則<2>中可以延伸出,常數與函式的積的導數,等於常數乘函式的導數,即[c*f(x)]'=c*f'(x)。舉乙個例子來體現運算法則:

求函式y=x^3-2x+3的導數

解:y'=(x^3-2x+3)'

=(x^3)'-(2x)'+3'

=3x^2-2.

答:函式y=x^3-2x+3的導數為y'=3x^2-2。

7、小結

這些東西以後遲早會學的,所以現在看看也無妨。後面的話,還將談談微分,定積分,不定積分等內容。

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