导数在中学数学中的应用毕业论文Word下载.docx
《导数在中学数学中的应用毕业论文Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《导数在中学数学中的应用毕业论文Word下载.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
Keywordsderivative;
function;
tangent;
inequality;
identity;
series;
equation
前言
导数（导函数的简称）是一个特殊函数，它的引出和定义始终贯穿函数思想.导数是近代数学的基础,是联系初、高等数学的纽带,它的引入为解决一些中学数学问题提供了新的视野,是研究函数性质、探求函数的极值最值、求曲线的斜率等等的有力工具[1，14-16]。
本文就导数的应用,谈一点个人的感悟和体会。
导数在中学数学中的应用非常广泛，涉及到中学数学的各个方面。
应用导数处理问题不需要很高的思维能力，突出了通法，淡化了技巧。
下面分类例析导数在中学数学中的具体应用。
1.导数在函数问题中的应用
利用导数分析函数的性态是一种重要手段。
在分析函数的图象、判断函数的单调性、求解函数的最值等方面，利用导数可使复杂问题简单化、程序化。
1.1分析函数的图象
【例1】设函数
在定义域内可导，
的图象如图所示，则导函数
的图象可能是
图1.1
A.B.C.D.
解：
当
时，函数
在对应的区间内均为增函数，∴
.
在对应的区间内先增后减再增，∴
先大于0，后小于0，再大于0.由此知
图象是D。
1.2求参数的值
【例2】函数
过曲线
上的点p（1,
）的切线方程为
，若函数
在区间[－2，１]上单调递增，求b的取值范围[2]。
由
求导可得
过
上p（1,
）的切线方程为：
即
，
而过
）的切线方程为
。
故有3+2
+b=3
又
∵
在区间
上单调递增，
∴
上恒有
，即
在
上恒成立。
（1）当
时，
，所以
；
（2）当
，所以
（3）当
，则
综合上述讨论可知，所求参数b的取值范围是：
1.3判断函数的单调性
函数的单调性是函数的最基本性质之一，是研究函数所要掌握的最基本的知识。
用单调性的定义来处理单调性问题有很强的技巧性，较难掌握好，而用导数知识来判断函数的单调性简便而且快捷，对于基本初等函数的单调性，大家都比较熟悉，易找到它的单调区间。
当我们所讨论的函数是特殊基本初等函数（反比例函数、一次函数、二次函数、指数函数与对数函数、三角函数与反三角函数、幂函数等）时，一般情况可利用它们定义域上的单调性来求解；
但对于较复杂的函数的单调性，必须利用复合函数的单调性的结论来进行分析与判定．这是一种复杂而又容易出错的运算，而借有导函数来解决函数的单调性会更简明[3]。
单调性，并循“同增异减”的法则来获得，若为比较复杂的复合函数时，利用导数可化难为易，轻松求解。
利用导数判断函数的单调性的步骤是：
（1）确定
的定义域；
（2）求导数
（3）在函数
的定义域内解不等式
>
0和
<
0[4]；
确定
的单调区间时，若在函数式中含字母系数，往往要分类讨论。
【例3】确定函数
在哪个区间是增函数，在哪个区间是减函数。
分析：
对函数
求导，求不等式
0的解，则
0的解为单调增区间，
0的解为单调减区间。
∵
令
0，得
1或
1，
所以
的单调增区间为
和
0，得-1<
1
的单调减区间为
【例4】设
=
恰有三个单调区间，试确定
的取值范围，并求其单调区间。
若
≥0,
0，对x∈R恒成立，此时
只有一个单调区间，矛盾。
0，∵
此时
恰有三个单调区间。
令
=0得
0且单调减区间为（-∞，
）和（
，+∞），单调增区间为（-
）。
评注：
函数的驻点（导函数值等于0的点）和不可导的点（导数不存在的点）可能为函数的单调区间的分界点，分界点的确定取决于点两侧的导数是否异号。
1.4应用导数研究有关方程的根的问题
利用导数，结合根的存在定理及函数的单调性，能巧妙地解决有关方程的根的诸多问题。
【例6】若
，则方程
上有多少根？
设
且
故
上单调递减，而
与
处都连续，且
故
上只有一个根。
1.5求函数的极值
利用导数求函数极值解答这类问题的方法是：
（1）根据求导法则对函数求出导数；
（2）令导数等于0,解出
=0的所有实数根；
（3）对每个实数根进行检验，判断在每个根（如
）的左右侧，导函数
的符号如何变化，如果
的符号由正变负，则
是极大值；
如果
的符号由负变正，则
是极小值。
（4）求出极值。
【例7】求
的极值。
=x（x—2）=0.
解方程，得
图1.5
如图1.5所示。
x
2
+
-
↗
↘
由图可知
为极大值；
为极小值。
注意：
0的根
的左右侧符号不变，则
不是极值[5]。
思考题：
求
在[-1，3]内的最大值和最小值。
1.6求函数的最值
最值问题是中学数学中的重点、难点，它涉及到中学数学知识的各个方面，处理此类问题往往需要较高的思维能力和技能，而用导数处理这类问题使得解题过程程序化、简单化。
用求导方法求函数的最值问题，是简化用初等方法求最值的最佳手段，因为闭区间上函数的最大值、最小值只能在极值点或端点处取得，这样问题就化成求函数的极值点和各端点处的函数值问题.求值域、最值的方法很多,主要有：
定义法、换元法、配方法、判别式法、不等式法、反函数法、三角代换法、数形结合法、单调性法、导数法等等[6]。
导数法通常是利用导数公式及运算法则，并结合函数的单调性来求得，一般来说，此法往往是较简捷的.
利用导数求函数求
上的最大（小）值的步骤如下：
（1）求出
的所有驻点和导数不存在的点
（2）比较
的大小，最大的就是
上的最大值，最小的为
上的最小值。
在实际问题中，通常遇到的函数大多是某区间内只有一个极值点的连续且可导的函数，因而实际问题中求出函数的极大值、极小值就是最大值或最小值。
实际上我们可以不必再花时间去判别。
【例8】求函数
在闭区间
的最大值和最小值。
=0，
则
=-1，
=1。
∴[
]max=2,[
]min=-18。
【例9】如图1.6所示，在二次函数
的图象与x轴所围成图形中有个
内接矩形ABCD，求这个矩形面积的最大值。
设点B的坐标为（
0）且0<
2,
∵
图象的对称轴为
图1.6
∴点C的坐标为（
0）,
∴|BC|=
|BA|=
矩形面积为
令
=0，解得
∵0<
2,∴取
∵极值点只有一个，当
时，矩形面积的最大值为
在实际应用中，常会遇到求“效益最高”、“用料最省”、“容积最大”、“成本最低”等最优化问题。
这类问题在中学数学上就是求最大值与最小值问题。
【例10】传说古代迦太基人建造城镇时，允许居民占有一天犁出一条沟所围成的土地.假定某人一天犁沟的长度为常数
试求:
（1）所围土地是矩形,其宽各为多少时面积最大?
（2）所围土地是圆形,其面积是否比矩形面积大?
解：
（1）设矩形的长为x,宽为y,周长为
面积为S,则
解得唯一驻点
∵0<
∴
0,故
为极大值点,所以
即犁沟围成的矩形土地是正方形时面积最大,最大面积为
（2）设圆形土地面积为
半径为
则
因为
故圆形土地面积比矩形的面积更大.
2导数在不等式证明问题中的应用
解不等式和不等式的证明，是中学数学经常面临的问题，有时我们常遇到的一些不等式，看似很简单，但却无从下手，难以真正找到切入点，利用常用的方法进行尝试，都很难奏效，这时如果变换一下思维角度，我们可以先用导数的方法证明函数的单调性，再用函数单调性的性质去证明不等式，这就是利用单调性证明不等式的思想。
从不等式的结构和特点出发，构造一个新的函数，再借助导数确定函数的单调性，利用单调性实现问题的转化，从而使问题迎刃而解[7]．常用的不等式的证明方法有换元法、分析法、综合法、归纳法等基本方法，但对于某些含有对数或指数的超越不等式运用上述方法却无所适从，若采用导数方法证明这些不等式，则会柳暗花明，取得理想的效果，证明不等式彰显导数方法运用的灵活性把要证明的一元不等式通过构造函数转化为
＞0（＜0）再通过求
的最值,实现对不等式证明,导数应用为解决此类问题开辟了新的路子,使过去不等式的证明方法从特殊技巧变为通法,彰显导数方法运用的灵活性、普适性.
用单调性证明不等式的步骤：
（1）构造可导函数;
（2）确定函数自变量所在的区间
;
（3）求区间
上的单调性
升级会员 