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《2013年高中数学 暑期特献 重要知识点 导数的应用》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、导数的应用微分学中值定理 在给出微分学中值定理的数学定义之前,我们先从几何的角度看一个问题,如下: 设有连续函数,a与b是它定义区间内的两点(a<b),假定此函数在(a,b)处处可导,也就是在(a,b)内的函数图形上处处都由切线,那末我们从图形上容易直到, 差商就是割线AB的斜率,若我们把割线AB作平行于自身的移动,那么至少有一次机会达到离割线最远的一点P(x=c)处成为曲线的切线,而曲线的斜率为,由于切线与割线是平行的,因此 成立。 注:这个结果就称为微分学中值定理,
2、也称为拉格朗日中值定理拉格朗日中值定理 如果函数在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)内可导,那末在(a,b)内至少有一点c,使 成立。 这个定理的特殊情形,即:的情形,称为罗尔定理。描述如下: 若在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)内可导,且,那末在(a,b)内至少有一点c,使成立。 注:这个定理是罗尔在17世纪初,在微积分发明之前以几何的形式提出来的。 注:在此我们对这两个定理不加以证明,若有什么疑问,请参考相关书籍 下面我们在学习一条通过拉格朗日中值定理推广得来的定理——柯西中值定理柯西中值定理 如
3、果函数,在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)内可导,且≠0,那末在(a,b)内至少有一点c,使成立。 例题:证明方程在0与1之间至少有一个实根 证明:不难发现方程左端是函数的导数: 函数在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且,由罗尔定理 可知,在0与1之间至少有一点c,使,即 也就是:方程在0与1之间至少有一个实根未定式问题 问题:什么样的式子称作未定式呢? 答案:对于函数,来说,当x→a(或x→∞)时,函数,都趋于零或无穷大 则极限可能存在,也可能不存在,我们就把式子称为未定式。分别记为型 我们容易知道
4、,对于未定式的极限求法,是不能应用"商的极限等于极限的商"这个法则来求解的,那么我们该如何求这类问题的极限呢? 下面我们来学习罗彼塔(L'Hospital)法则,它就是这个问题的答案 注:它是根据柯西中值定理推出来的。罗彼塔(L'Hospital)法则 当x→a(或x→∞)时,函数,都趋于零或无穷大,在点a的某个去心邻域内(或当│x│>N)时,与都存在,≠0,且存在 则:= 这种通过分子分母求导再来求极限来确定未定式的方法,就是所谓的罗彼塔(L'Hospital)法则 注:它是以前求极限的法则的补充,以前利用法则不好求的极限,可利用此法则求解。 例题:求 解答
5、:容易看出此题利用以前所学的法则是不易求解的,因为它是未定式中的型求解问题,因此我们就可以利用上面所学的法则了。 例题:求 解答:此题为未定式中的型求解问题,利用罗彼塔法则来求解 另外,若遇到、、、、等型,通常是转化为型后,在利用法则求解。 例题:求 解答:此题利用以前所学的法则是不好求解的,它为型,故可先将其转化为型后在求解, 注:罗彼塔法则只是说明:对未定式来说,当存在,则存在且二者的极限相同;而并不是不存在时,也不存在,此时只是说明了罗彼塔法则存在的条件破列。函数单调性的判定法 函数的单调性也就是函数的增减
6、性,怎样才能判断函数的增减性呢? 我们知道若函数在某区间上单调增(或减),则在此区间内函数图形上切线的斜率均为正(或负),也就是函数的导数在此区间上均取正值(或负值).因此我们可通过判定函数导数的正负来判定函数的增减性.判定方法: 设函数在[a,b]上连续,在(a,b)内可导. a):如果在(a,b)内>0,那末函数在[a,b]上单调增加; b):如果在(a,b)内<0,那末函数在[a,b]上单调减少. 例题:确定函数的增减区间. 解答:容易确定此函数的定义域为(-∞,+∞) 其导数为:,因此可以判出: 当x>0时,>0,故它的单调增区间为(0
7、,+∞); 当x<0时,<0,故它的单调减区间为(-∞,0);注:此判定方法若反过来讲,则是不正确的。函数的极值及其求法 在学习函数的极值之前,我们先来看一例子: 设有函数,容易知道点x=1及x=2是此函数单调区间的分界点,又可知在点x=1左侧附近,函数值是单调增加的,在点x=1右侧附近,函数值是单调减小的.因此存在着点x=1的一个邻域,对于这个邻域内,任何点x(x=1除外),<均成立,点x=2也有类似的情况(在此不多说),为什么这些点有这些性质呢? 事实上,这