2018-2019学年人教A版高中数学选修2-2课件:第一章 1.7.2定积分的简单应用(共42张PPT)
高中数学人教A版选修2-2课件 1-7 定积分的简单应用 第13课时《定积分的简单应用》
解析:(1)由v(t)=8t-2t2≥0,得0≤t≤4,
即当0≤t≤4时,P点向x轴正方向运动,
当t>4时,P点向x轴负方向运动.
故t=6时,点P离开原点的路程为
s1=4(8t-2t2)dt-6(8t-2t2)dt
0
4
=4t2-23t3|40-4t2-23t3|64=1328.
a
成的曲边梯形的面积.
【练习1】 曲线y=cosx0≤x≤32π与坐标轴所围成的图形面积是
() A.2
B.3
5 C.2
D.4
3
3
解析:S= 2 a
cosxdx+|
2
cosxdx|=
2
0
cosxdx-
2
cosxdx=sinx|
2 0
-
(2)路程是位移的绝对值之和,因此在求路程时,要先判断速度 在区间内是否恒正,若符号不定,应求出使速度恒正或恒负的区间, 然后分别计算,否则会出现计算失误.
变式探究2 (1)一物体沿直线以v=3t+2(t单位:s,v单位:m/s)
的速度运动,则该物体在3 s~6 s间的运动路程为( )
A.46 m
3
(3t2-2t+4)dt=()-(8
2
-4+8)=18.
答案:(1)B (2)D
考点三 利用定积分计算变力做功 例3 设有一长25 cm的弹簧,若加以100 N的力,由弹簧伸长到
30 cm,又已知弹簧伸长所需要的拉力与弹簧的伸长量成正比,求使 弹簧由25 cm伸长到40 cm所做的功.
∴W=∫00.1250xdx=25x2|00.12=0.36(J). 答案:0.36 J
高中数学选修2-2优质课件:1.7.1 定积分在几何中的应用
2.曲线 y=cos x(0≤x≤32π)与坐标轴所围图形的面积是( B )
A.2 解析
B.3
C.52
S=π2
0
cos
xdx-32πcos π
xdx=sin
π x2 0
D.4 3π 2
-sin x π 2
2
=sin π2-sin 0- sin 32π+sin π2=1-0+1+1=3.
1234
4 3.由曲线y=x2与直线y=2x所围成的平面图形的面积为__3__.
1234
S=4f(x)dx-7f(x)dx
1
4
③
S=a[g(x)-f(x)]dx+b[f(x)-g(x)]dx
0
a
④
A.①③ C.①④
B.②③ D.③④
1234
解析 ①应是 S=b[f(x)-g(x)]dx,②应是 S=82 2xdx-
a
0
8(2x-8)dx,③和④正确.故选 D.
4
答案 D
1234
跟踪演练2 求由曲线y=x2,直线y=2x和y=x围成的图形的面积.
y=x2, y=x2,
解 方法一 如图,由
和
y=x
y=2x
解出 O,A,B 三点的横坐标分别是 0,1,2.
故所求的面积 S=10(2x-x)dx+12(2x-x2)dx=x2210 + x2-x3321 =12-0+(4-83)-(1-13)=76.
y=2x, x=0, x=2,
解析 解方程组
得
或
y=x2, y=0, y=4.
∴曲线y=x2与直线y=2x交点为(2,4),(0,0).
∴S=2(2x-x2)dx= 0
x2-13x320
高中数学人教A版选修2-2学案:第一章 1.7 定积分的简单应用含解析
定积分的简单应用预习课本P56~59,思考并完成下列问题(1)利用定积分求平面图形的面积时,需要知道哪些条件?(2)两条曲线相交围成的平面图形能否用定积分求其面积?[新知初探]1.定积分与平面图形面积的关系(1)已知函数f (x )在[a ,b ]上是连续函数,由直线y =0,x =a ,x =b 与曲线y =f (x )围成的曲边梯形的面积为S .f (x )的符号 平面图形的面积与定积分的关系f (x )≥0 S =⎠⎛a bf (x )d x f (x )<0S =-⎠⎛a b f (x )d x(2)一般地,如图,如果在公共的积分区间[a ,b ]上有f (x )>g (x ),那么直线x =a ,x =b 与曲线y =f (x ),y =g (x )围成的平面图形的面积为S =⎠⎛a b[f (x )-g (x )]d x .[点睛] 对于不规则平面图形面积的处理原则定积分只能用于求曲边梯形的面积,对于非规则的曲边梯形,一般要将其分割或补形为规则的曲边梯形,再利用定积分的和与差求面积.对于分割或补形中的多边形的面积,可直接利用相关面积公式求解.2.变速直线运动的路程做变速直线运动的物体所经过的路程s ,等于其速度函数v =v (t )(v (t )≥0)在时间区间[a ,b ]上的定积分,即s =⎠⎛a bv (t )d t .3.力做功(1)恒力做功:一物体在恒力F (单位:N)的作用下做直线运动,如果物体沿着与F 相同的方向移动了s ,则力F 所做的功为W =Fs .(2)变力做功:如果物体在变力F (x )的作用下做直线运动,并且物体沿着与F (x )相同的方向从x =a 移动到x =b (a <b ),那么变力F (x )所做的功为W =⎠⎛a bF (x )d x .[点睛] 变速直线运动物体的路程、位移与定积分的关系如果做变速直线运动物体的速度-时间函数为v =v (t ),则物体在区间[a ,b ]上的位移为定积分⎠⎛a bv (t )d t ;物体在区间[a ,b ]上的路程为⎠⎛a b|v (t )|d t .[小试身手]1.判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)曲线y =x 3与直线x +y =2,y =0围成的图形面积为⎠⎛01x 3d x +⎠⎛12(2-x )d x .( ) (2)曲线y =3-x 2与直线y =-1围成的图形面积为⎠⎛-2 2(4-x 2)d x .( )(3)速度是路程与时间的函数关系的导数.( )(4)一个物体在2≤t ≤4时,运动速度为v (t )=t 2-4t ,则它在这段时间内行驶的路程为⎠⎛24(t 2-4t )d t .( )答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)×2.曲线y =cos x ⎝⎛⎭⎫0≤x ≤3π2与坐标轴所围成的图形面积是( ) A .2 B .3 C.52 D .4答案:B3.已知做自由落体运动的物体的速度为v =gt ,则物体从t =0到t =t 0所走过的路程为( )A.13gt 20B. gt 20C. 12gt 20D.14gt 20答案:C4.一列车沿直线轨道前进,刹车后列车速度v (t )=27-0.9t ,则列车从刹车到停车所前进的路程为________.答案:405利用定积分求平面图形的面积[典例] 求抛物线y 2=2x 和直线y =-x +4所围成的图形的面积.[解] 先求抛物线和直线的交点,解方程组⎩⎪⎨⎪⎧y 2=2x ,y =-x +4,求出交点坐标为A (2,2)和B (8,-4).法一:选x 为积分变量,变化区间为[0,8],将图形分割成两部分(如图),则面积为S =S 1+S 2=2⎠⎛022x d x +⎠⎛28()2x -x +4d x =423x 3220+⎝⎛⎭⎫223x 32-12x 2+4x 82=18.法二:选y 作积分变量,则y 的变化区间为[-4,2],如图得所求的面积为 S =⎠⎛2-4⎝⎛⎭⎫4-y -y22d y =⎝⎛⎭⎫4y -y 22-y362-4=18.利用定积分求由两条曲线围成的平面图形的面积的解题步骤 (1)画出图形.(2)确定图形范围,通过方程组求出交点的横坐标,确定积分上限和积分下限. (3)确定被积函数及积分变量,确定时可以综合考察下列因素:①被积函数的原函数易求;②较少的分割区域;③积分上限和积分下限比较简单. (4)写出平面图形的面积的定积分表达式.(5)运用微积分基本定理计算定积分,求出平面图形的面积. [活学活用]求曲线y =e x ,y =e -x 及直线x =1所围成的图形的面积.解: 如图,由⎩⎪⎨⎪⎧y =e x ,y =e -x ,解得交点为(0,1), 所求面积为S =⎠⎛01(e x -e -x )d x =(e x +e -x )10=e +1e -2.求变速直线运动的路程、位移[典例] 有一动点P 从原点出发沿x 轴运动,在时刻为t 时的速度为v (t )=8t -2t 2(速度的正方向与x 轴正方向一致).求(1)t =6时,点P 离开原点后运动的路程和点P 的位移; (2)经过时间t 后又返回原点时的t 值. [解] (1)由v (t )=8t -2t 2≥0得0≤t ≤4, 即当0≤t ≤4时,P 点沿x 轴正方向运动, 当t >4时,P 点向x 轴负方向运动. 故t =6时,点P 离开原点后运动的路程 s 1=⎠⎛04(8t -2t 2)d t -⎠⎛46(8t -2t 2)d t =⎝⎛⎭⎫4t 2-23t 3⎪⎪⎪ 40-⎝⎛⎭⎫4t 2-23t 3⎪⎪⎪64=1283. 当t =6时,点P 的位移为⎠⎛06(8t -2t 2)d t =⎝⎛⎭⎫4t 2-23t 3⎪⎪⎪60=0.(2)依题意,⎠⎛0t(8t -2t 2)d t =0, 即4t 2-23t 3=0,解得t =0或t =6,因为t =0对应于点P 刚开始从原点出发的情况,所以t =6为所求,(1)用定积分解决变速直线运动的位移和路程问题时,将物理问题转化为数学问题是关键.(2)路程是位移的绝对值之和,因此在求路程时,要先判断速度在区间内是否恒正,若符号不定,应求出使速度恒正或恒负的区间,然后分别计算,否则会出现计算失误.[活学活用]一质点在直线上从时刻t =0(s)开始以速度v =t 2-4t +3(m/s)运动,求点在t =4 s 时的位置及经过的路程.解:在t =4 s 时该点的位移为 ⎠⎛04(t 2-4t +3)d t =⎝⎛⎭⎫13t 3-2t 2+3t ⎪⎪⎪4=43(m). 即在t =4 s 时该点距出发点43m.又因为v (t )=t 2-4t +3=(t -1)(t -3), 所以在区间[0,1]及[3,4]上的v (t )≥0, 在区间[1,3]上,v (t )≤0.所以在t =4 s 时的路程为s =⎠⎛01(t 2-4t +3)d t -⎠⎛13(t 2-4t +3)d t +⎠⎛34(t 2-4t +3)d t =⎝⎛⎭⎫t 33-2t 2+3t ⎪⎪⎪1-⎝⎛⎭⎫t 33-2t 2+3t ⎪⎪⎪31+⎝⎛⎭⎫t 33-2t 2+3t ⎪⎪⎪ 43=4(m).求变力做功[典例] 一物体在变力F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x +4,0≤x ≤2,x 2+2x ,2≤x ≤5,(x 的单位:m ,F 的单位:N)的作用下,沿着与力F 相同的方向从x =0运动到x =5处,求变力所做的功.[解] 变力F (x )所做的功为 W =⎠⎛02(2x +4)d x +⎠⎛25(x 2+2x )d x=(x 2+4x ) ⎪⎪⎪2+⎝⎛⎭⎫13x 3+x 2⎪⎪⎪52=12+60=72(J).求变力做功的方法步骤(1)要明确变力的函数式F (x ),确定物体在力的方向上的位移. (2)利用变力做功的公式W =⎠⎛ab F (x )d x 计算.(3)注意必须将力与位移的单位换算为牛顿与米,功的单位才为焦耳. [活学活用]在弹性限度内,用力把弹簧从平衡位置拉长10 cm 所用的力是200 N ,求变力F 做的功. 解:设弹簧所受到的拉力与弹簧伸长的函数关系式为F (x )=kx (k >0),当x =10 cm =0.1 m 时,F (x )=200 N ,即0.1k =200,得k =2 000,故F (x )=2 000x , 所以力F 把弹簧从平衡位置拉长10 cm 所做的功是W =⎠⎛0 0.12 000x d x =1 000x 2⎪⎪⎪1=10(J).层级一 学业水平达标1.在下面所给图形的面积S 及相应的表达式中,正确的有( )A .①③B .②③C .①④D .③④解析:选D ①应是S =⎠⎛a b[f (x )-g (x )]d x ,②应是S =⎠⎛0822x d x -⎠⎛48(2x -8)d x ,③和④正确.故选D.2.一物体以速度v =(3t 2+2t )m/s 做直线运动,则它在t =0 s 到t =3 s 时间段内的位移是( )A .31 mB .36 mC .38 mD .40 m解析:选B S =⎠⎛03(3t 2+2t )d t =(t 3+t 2)30=33+32=36(m),故应选B. 3.如图所示,阴影部分的面积是( ) A .2 3 B .2- 3 C.323D.353解析:选C S =⎠⎛-3 1(3-x 2-2x )d x ,即F (x )=3x -13x 3-x 2,则F (1)=3-13-1=53,F (-3)=-9+9-9=-9.∴S =F (1)-F (-3)=53+9=323.故应选C.4.由y =x 2,y =14x 2及x =1围成的图形的面积S =( )A.14B.12C.13D .1解:选A 图形如图所示,S =⎠⎛01x 2d x -⎠⎛0114x 2d x=⎠⎛0134x 2d x=14x 310=14. 5.曲线y =x 3-3x 和y =x 围成的图形面积为( ) A .4 B .8 C .10D .9解析:选B 由⎩⎪⎨⎪⎧ y =x 3-3x ,y =x ,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =0,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧ x =2,y =2或⎩⎪⎨⎪⎧x =-2,y =-2.∵两函数y =x 3-3x 与y =x 均为奇函数,∴S =2⎠⎛02[x -(x 3-3x )]d x =2·⎠⎛02(4x -x 3)d x=2⎝⎛⎭⎫2x 2-14x 4⎪⎪⎪20=8,故选B.6.若某质点的初速度v (0)=1,其加速度a (t )=6t ,做直线运动,则质点在t =2 s 时的瞬时速度为________.解析:v (2)-v (0)=⎠⎛02a (t )d t =⎠⎛026t d t =3t 2⎪⎪⎪2=12,所以v (2)=v (0)+3×22=1+12=13. 答案:137.一物体沿直线以速度v =1+t m/s 运动,该物体运动开始后10 s 内所经过的路程是______.解析:S =⎠⎛0101+t d t =23(1+t )32 ⎪⎪⎪10=23⎝⎛⎭⎫1132-1. 答案: 23⎝⎛⎭⎫1132-1 8.由y =1x,x =1,x =2,y =0所围成的平面图形的面积为________.解析:画出曲线y =1x (x >0)及直线x =1,x =2,y =0,则所求面积S 为如图所示的阴影部分面积.∴S =⎠⎛121x d x =ln x ⎪⎪⎪21=ln 2-ln 1=ln 2.答案:ln 29.计算曲线y =x 2-2x +3与直线y =x +3所围图形的面积.解:由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +3,y =x 2-2x +3,解得x =0及x =3.从而所求图形的面积S =⎠⎛03[(x +3)-(x 2-2x +3)]d x =⎠⎛03(-x 2+3x )d x =⎝⎛⎭⎫-13x 3+32x 2⎪⎪⎪30=92. 10. 设y =f (x )是二次函数,方程f (x )=0有两个相等的实根,且f ′(x )=2x +2. (1)求y =f (x )的表达式;(2)求y =f (x )的图象与两坐标轴所围成图形的面积. 解:(1)∵y =f (x )是二次函数且f ′(x )=2x +2, ∴设f (x )=x 2+2x +c . 又f (x )=0有两个等根,∴4-4c =0,∴c =1,∴f (x )=x 2+2x +1.(2)y =f (x )的图象与两坐标所围成的图形的面积S =⎠⎛-10(x 2+2x +1)d x =13x 3+x 2+x ⎪⎪⎪-1=13. 层级二 应试能力达标1.一物体在力F (x )=4x -1(单位:N)的作用下,沿着与力F 相同的方向,从x =1运动到x =3处(单位:m),则力F (x )所做的功为( )A .8 JB .10 JC .12 JD .14 J解析:选D 由变力做功公式有:W =⎠⎛13(4x -1)d x =(2x 2-x ) ⎪⎪⎪31=14(J),故应选D.2.若某产品一天内的产量(单位:百件)是时间t 的函数,若已知产量的变化率为a =36t,那么从3小时到6小时期间内的产量为( )A.12B .3-322 C .6+3 2D .6-3 2解析:选D ⎠⎛3636t d t =6t ⎪⎪⎪63=6-32,故应选D.3.以初速40 m/s 竖直向上抛一物体,t s 时刻的速度v =40-10t 2,则此物体达到最高时的高度为( )A.1603 m B.803 m C.403m D.203m 解析:选A 由v =40-10t 2=0,得t 2=4,t =2. ∴h =⎠⎛02(40-10t 2)d t =⎝⎛⎭⎫40t -103t 3⎪⎪⎪2=80-803=1603(m).故选A. 4.(山东高考)直线y =4x 与曲线y =x 3在第一象限内围成的封闭图形的面积为( ) A .2 2 B .4 2 C .2D .4解析:选D 由4x =x 3,解得x =0或x =2或x =-2(舍去),根据定积分的几何意义可知,直线y =4x 与曲线y =x 3在第一象限内围成的封闭图形的面积为⎠⎛02(4x -x 3)d x=⎝⎛⎭⎫2x 2-14x 4⎪⎪⎪2=4.5.椭圆x 216+y 29=1所围区域的面积为________.解析:由x 216+y 29=1,得y =±3416-x 2.又由椭圆的对称性知,椭圆的面积为S =4⎠⎛043416-x 2d x =3⎠⎛0416-x 2d x. 由y =16-x 2,得x 2+y 2=16(y ≥0).由定积分的几何意义知⎠⎛0416-x 2d x 表示由直线x =0,x =4和曲线x 2+y 2=16(y ≥0)及x 轴所围成图形的面积,∴⎠⎛0416-x 2d x =14×π×16=4π,∴S =3×4π=12π.答案:12π6.如图,在边长为e (e 为自然对数的底数)的正方形中随机撒一粒黄豆,则它落到阴影部分的概率为____________.解析:∵S 阴=2⎠⎛01(e -e x )d x =2(e x -e x ) ⎪⎪⎪1=2,S 正方形=e 2,∴P =2e 2.答案:2e27.求由曲线xy =1及直线x =y ,y =3所围成平面图形的面积.解:作出曲线xy =1,直线x =y ,y =3的草图,所求面积为图中阴影部分的面积.求交点坐标:由⎩⎪⎨⎪⎧xy =1,y =3,得⎩⎪⎨⎪⎧x =13,y =3,故A ⎝⎛⎭⎫13,3;由⎩⎪⎨⎪⎧xy =1,y =x , 得⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,y =1或⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =-1(舍去), 故B(1,1);由⎩⎪⎨⎪⎧y =x ,y =3得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =3,故C(3,3),8.函数f(x)=ax 3+bx 2-3x ,若f(x)为实数集R 上的单调函数,且a ≥-1,设点P 的坐标为(b ,a ),试求出点P 的轨迹所形成的图形的面积S .解:当a =0时,由f (x )在R 上单调,知b =0.当a ≠0时,f (x )在R 上单调⇔f ′(x )≥0恒成立或f ′(x )≤0恒成立.∵f ′(x )=3ax 2+2bx -3,∴⎩⎪⎨⎪⎧Δ=4b 2+36a ≤0,a ≥-1.∴a ≤-19b 2且a ≥-1.因此满足条件的点P (b ,a )在直角坐标平面xOy 的轨迹所围成的图形是由曲线y =-19x 2与直线y =-1所围成的封闭图形.联立⎩⎪⎨⎪⎧y =-19x 2,y =-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =-3,y =-1或⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =-1,如图,其面积S =⎠⎛3-3⎝⎛⎭⎫1-19x 2d x =⎝⎛⎭⎫x -x 327⎪⎪⎪3-3=(3-1)-(-3+1)=4.(时间: 120分钟 满分:150分)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.若f (x )=sin α-cos x ,则f ′(x )等于( ) A .sin x B .cos x C .cos α+sin xD .2sin α+cos x解析:选A 函数是关于x 的函数,因此sin α是一个常数.2.以正弦曲线y =sin x 上一点P 为切点的切线为直线l ,则直线l 的倾斜角的范围是( )A.⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫3π4,π B .[0,π) C.⎣⎡⎦⎤π4,3π4D.⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎝⎛⎦⎤π2,3π4 解析:选A y ′=cos x ,∵cos x ∈[-1,1],∴切线的斜率范围是[-1,1],∴倾斜角的范围是⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. 3.函数f (x )的定义域为开区间(a ,b ),导函数f ′(x )在(a ,b )内的图象如图所示,则函数f (x )在开区间(a ,b )内有极小值点( )A .1个B .2个C .3个D .4个解析:选A 设极值点依次为x 1,x 2,x 3且a <x 1<x 2<x 3<b ,则f (x )在(a ,x 1),(x 2,x 3)上递增,在(x 1,x 2),(x 3,b )上递减,因此,x 1,x 3是极大值点,只有x 2是极小值点.4.函数f (x )=x 2-ln x 的单调递减区间是( ) A. ⎝⎛⎦⎤0, 22 B.⎣⎡⎭⎫22,+∞ C. ⎝⎛⎦⎤-∞,-22,⎝⎛⎭⎫0, 22 D.⎣⎡⎭⎫-22, 0,⎝⎛⎦⎤0, 22 解析:选A ∵f ′(x )=2x -1x =2x 2-1x ,当0<x ≤22时,f ′(x )≤0,故f (x )的单调递减区间为⎝⎛⎦⎤0,22. 5.函数f (x )=3x -4x 3(x ∈[0,1])的最大值是( ) A .1 B.12 C .0D .-1解析:选A f ′(x )=3-12x 2,令f ′(x )=0, 则x =-12(舍去)或x =12,f (0)=0,f (1)=-1,f ⎝⎛⎭⎫12=32-12=1,∴f (x )在[0,1]上的最大值为1.6.函数f (x )=x 3+ax 2+3x -9,已知f (x )在x =-3处取得极值,则a =( ) A .2 B .3 C .4D .5解析:选D f ′(x )=3x 2+2ax +3,∵f ′(-3)=0. ∴3×(-3)2+2a ×(-3)+3=0,∴a =5.7.函数f (x )=13ax 3+12ax 2-2ax +1的图象经过四个象限,则实数a 的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎫-310,67 B.⎝⎛⎭⎫-85,-316 C.⎝⎛⎭⎫-83,-116 D.⎝⎛⎭⎫-∞,-310∪⎝⎛⎭⎫67,+∞ 解析:选D f ′(x )=ax 2+ax -2a =a (x +2)(x -1),要使函数f (x )的图象经过四个象限,则f (-2)f (1)<0,即⎝⎛⎭⎫103a +1⎝⎛⎭⎫-76a +1<0,解得a <-310或a >67. 故选D.8.已知函数f (x )的导函数f ′(x )=a (x -b )2+c 的图象如图所示,则函数f (x )的图象可能是( )解析:选D 由导函数图象可知,当x <0时,函数f (x )递减,排除A 、B ;当0<x <x 1时,f ′(x )>0,函数f (x )递增.因此,当x =0时,f (x )取得极小值,故选D.9.定义域为R 的函数f (x )满足f (1)=1,且f (x )的导函数f ′(x )>12,则满足2f (x )<x +1的x 的集合为( )A .{x |-1<x <1}B .{x |x <1}C .{x |x <-1或x >1}D .{x |x >1}解析:选B 令g (x )=2f (x )-x -1,∵f ′(x )>12,∴g ′(x )=2f ′(x )-1>0,∴g (x )为单调增函数, ∵f (1)=1,∴g (1)=2f (1)-1-1=0,∴当x <1时, g (x )<0,即2f (x )<x +1,故选B.10.某产品的销售收入y 1(万元)是产量x (千台)的函数:y 1=17x 2,生产成本y 2(万元)是产量x (千台)的函数:y 2=2x 3-x 2(x >0),为使利润最大,应生产( )A .6千台B .7千台C .8千台D .9千台解析:选A 设利润为y ,则y =y 1-y 2=17x 2-(2x 3-x 2)=18x 2-2x 3,y ′=36x -6x 2,令y ′=0得x =6或x =0(舍),f (x )在(0,6)上是增函数,在(6,+∞)上是减函数,∴x =6时y 取得最大值.11.已知定义在R 上的函数f (x ),f (x )+x ·f ′(x )<0,若a <b ,则一定有( ) A .af (a )<bf (b ) B .af (b )<bf (a ) C .af (a )>bf (b )D .af (b )>bf (a )解析:选C [x ·f (x )]′=x ′f (x )+x ·f ′(x )=f (x )+x ·f ′(x )<0, ∴函数x ·f (x )是R 上的减函数, ∵a <b ,∴af (a )>bf (b ).12.若函数f (x )=sin x x ,且0<x 1<x 2<1,设a =sin x 1x 1,b =sin x 2x 2,则a ,b 的大小关系是( )A .a >bB .a <bC .a =bD .a ,b 的大小不能确定解析:选A f ′(x )=x cos x -sin xx 2,令g (x )=x cos x -sin x ,则g ′(x )=-x sin x +cos x-cos x =-x sin x .∵0<x <1,∴g ′(x )<0,即函数g (x )在(0,1)上是减函数,得g (x )<g (0)=0,故f ′(x )<0,函数f (x )在(0,1)上是减函数,得a >b ,故选A.二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,满分20分.把答案填在题中的横线上) 13.若f (x )=13x 3-f ′(1)x 2+x +5,则f ′(1)=________.解析:f ′(x )=x 2-2f ′(1)x +1,令x =1,得f ′(1)=23.答案:2314.设a >0,若曲线y =x 与直线x =a ,y =0所围成封闭图形的面积为a 2,则a =__________.解析:S =⎠⎛0ax d x =23x 32a0=23a 32=a 2,∴a =49. 答案:4915.已知函数f (x )满足f (x )=f (π-x ),且当x ∈⎝⎛⎭⎫-π2,π2时,f (x )=x +sin x ,设a =f (1),b =f (2),c =f (3),则a ,b ,c 的大小关系是________.解析:f (2)=f (π-2),f (3)=f (π-3), 因为f ′(x )=1+cos x ≥0, 故f (x )在⎝⎛⎭⎫-π2,π2上是增函数, ∵π2>π-2>1>π-3>0, ∴f (π-2)>f (1)>f (π-3),即c <a <b . 答案:c <a <b 16.若函数f (x )=4xx 2+1在区间(m,2m +1)上单调递增,则实数m 的取值范围是__________.解析:f ′(x )=4-4x 2(x 2+1)2,令f ′(x )>0,得-1<x <1,即函数f (x )的增区间为(-1,1). 又f (x )在(m,2m +1)上单调递增, 所以⎩⎪⎨⎪⎧m ≥-1,m <2m +1,2m +1≤1.解得-1<m ≤0.答案:(-1,0]三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)17.(本小题满分12分)若函数y =f (x )在x =x 0处取得极大值或极小值,则称x 0为函数y =f (x )的极值点.已知a ,b 是实数,1和-1是函数f (x )=x 3+ax 2+bx 的两个极值点.(1)求a 和b 的值;(2)设函数g (x )的导函数g ′(x )=f (x )+2,求g (x )的极值点. 解:(1)由题设知f ′(x )=3x 2+2ax +b ,且f ′(-1)=3-2a +b =0,f ′(1)=3+2a +b =0, 解得a =0,b =-3. (2)由(1)知f (x )=x 3-3x . 因为f (x )+2=(x -1)2(x +2),所以g ′(x )=0的根为x 1=x 2=1,x 3=-2, 于是函数g (x )的极值点只可能是1或-2. 当x <-2时,g ′(x )<0;当-2<x <1时, g ′(x )>0,故-2是g (x )的极值点. 当-2<x <1或x >1时,g ′(x )>0, 故1不是g (x )的极值点. 所以g (x )的极值点为-2.18. (本小题满分12分)(北京高考)设函数f (x )=x e a -x +bx ,曲线y =f (x )在点(2,f (2))处的切线方程为y =(e -1)x +4.(1)求a ,b 的值; (2)求f (x )的单调区间. 解:(1)因为f (x )=x e a -x +bx , 所以f ′(x )=(1-x )e a -x +b .依题设有⎩⎪⎨⎪⎧f (2)=2e +2,f ′(2)=e -1,即⎩⎪⎨⎪⎧2e a -2+2b =2e +2,-e a -2+b =e -1.解得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,b =e.(2)由(1)知f(x)=x e2-x+e x.由f′(x)=e2-x(1-x+e x-1)及e2-x>0知,f′(x)与1-x+e x-1同号.令g(x)=1-x+e x-1,则g′(x)=-1+e x-1.所以当x∈(-∞,1)时,g′(x)<0,g(x)在区间(-∞,1)上单调递减;当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在区间(1,+∞)上单调递增.故g(1)=1是g(x)在区间(-∞,+∞)上的最小值,从而g(x)>0,x∈(-∞,+∞).综上可知,f′(x)>0,x∈(-∞,+∞),故f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞).19.(本小题满分12分)某个体户计划经销A,B两种商品,据调查统计,当投资额为x(x≥0)万元时,在经销A,B商品中所获得的收益分别为f(x)万元与g(x)万元,其中f(x)=a(x-1)+2,g(x)=6ln(x+b)(a>0,b>0).已知投资额为零时收益为零.(1)求a,b的值;(2)如果该个体户准备投入5万元经销这两种商品,请你帮他制定一个资金投入方案,使他能获得最大利润.解:(1)由投资额为零时收益为零,可知f(0)=-a+2=0,g(0)=6ln b=0,解得a=2,b=1.(2)由(1)可得f(x)=2x,g(x)=6ln(x+1).设投入经销B商品的资金为x万元(0<x≤5),则投入经销A商品的资金为(5-x)万元,设所获得的收益为S(x)万元,则S(x)=2(5-x)+6ln(x+1)=6ln(x+1)-2x+10(0<x≤5).S′(x)=6x+1-2,令S′(x)=0,得x=2.当0<x<2时,S′(x)>0,函数S(x)单调递增;当2<x≤5时,S′(x)<0,函数S(x)单调递减.所以当x=2时,函数S(x)取得最大值,S(x)max=S(2)=6ln 3+6≈12.6万元.所以,当投入经销A商品3万元,B商品2万元时,他可获得最大收益,收益的最大值约为12.6万元.20.(本小题满分12分)已知函数f (x )=ax 2+2ln(1-x )(a 为常数).(1)若f (x )在x =-1处有极值,求a 的值并判断x =-1是极大值点还是极小值点; (2)若f (x )在[-3,-2]上是增函数,求a 的取值范围. 解:(1)f ′(x )=2ax -21-x,x ∈(-∞,1), f ′(-1)=-2a -1=0, 所以a =-12.f ′(x )=-x -21-x =(x +1)(x -2)1-x. ∵x <1,∴1-x >0,x -2<0, 因此,当x <-1时f ′(x )>0, 当-1<x <1时f ′(x )<0, ∴x =-1是f (x )的极大值点.(2)由题意f ′(x )≥0在x ∈[-3,-2]上恒成立, 即2ax -21-x≥0在x ∈[-3,-2]上恒成立 ∴a ≤1-x 2+x 在x ∈[-3,-2]上恒成立,∵-x 2+x =-⎝⎛⎭⎫x -122+14 ∈[-12,-6], ∴1-x 2+x ∈⎣⎡⎦⎤-16,-112, ∴⎝⎛⎭⎫1-x 2+ x min =-16,a ≤-16.即a 的取值范围为⎝⎛⎦⎤-∞,-16. 21.(本小题满分12分)已知函数f (x )=x 2-m ln x ,h (x )=x 2-x +a . (1)当a =0时,f (x )≥h (x )在(1,+∞)上恒成立,求实数m 的取值范围;(2)当m =2时,若函数k (x )=f (x )-h (x )在区间(1,3)上恰有两个不同零点,求实数a 的取值范围.解:(1)由f (x )≥h (x ), 得m ≤xln x在(1,+∞)上恒成立. 令g (x )=xln x ,则g ′(x )=ln x -1(ln x )2, 当x ∈(1,e)时,g ′(x )<0;当x ∈(e ,+∞)时,g ′(x )>0,所以g (x )在(1,e)上递减,在(e ,+∞)上递增. 故当x =e 时,g (x )的最小值为g (e)=e. 所以m ≤e.即m 的取值范围是(-∞,e]. (2)由已知可得k (x )=x -2ln x -a . 函数k (x )在(1,3)上恰有两个不同零点,相当于函数φ(x )=x -2ln x 与直线y =a 有两个不同的交点. φ′(x )=1-2x =x -2x,当x ∈(1,2)时,φ′(x )<0,φ(x )递减, 当x ∈(2,3)时,φ′(x )>0,φ(x )递增. 又φ(1)=1,φ(2)=2-2ln 2,φ(3)=3-2ln 3, 要使直线y =a 与函数φ(x )=x -2ln x 有两个交点, 则2-2ln 2<a <3-2ln 3.即实数a 的取值范围是(2-2ln 2,3-2ln 3).22.(本小题满分12分)已知函数f (x )=(x -2)e x +a (x -1)2有两个零点. (1)求a 的取值范围;(2)设x 1,x 2是f (x )的两个零点,证明:x 1+x 2<2. 解:(1)f ′(x )=(x -1)e x +2a (x -1)=(x -1)(e x +2a ). ①设a =0,则f (x )=(x -2)e x ,f (x )只有一个零点. ②设a >0,则当x ∈(-∞,1)时,f ′(x )<0; 当x ∈(1,+∞)时,f ′(x )>0,所以f (x )在(-∞,1)内单调递减,在(1,+∞)内单调递增. 又f (1)=-e ,f (2)=a ,取b 满足b <0且b <ln a2,则f (b )>a2(b -2)+a (b -1)2=a ⎝⎛⎭⎫b 2-32b >0, 故f (x )存在两个零点.③设a <0,由f ′(x )=0得x =1或x =ln(-2a ). 若a ≥-e2,则l n(-2a )≤1,故当x ∈(1,+∞)时,f ′(x )>0,因此f (x )在(1,+∞)内单调递增. 又当x ≤1时,f (x )<0,所以f (x )不存在两个零点. 若a <-e2,则ln(-2a )>1,故当x∈(1,ln(-2a))时,f′(x)<0;当x∈(ln(-2a),+∞)时,f′(x)>0.因此f(x)在(1,ln(-2a))内单调递减,在(ln(-2a),+∞)内单调递增.又当x≤1时,f(x)<0,所以f(x)不存在两个零点.综上,a的取值范围为(0,+∞).(2)证明:不妨设x1<x2,由(1)知,x1∈(-∞,1),x2∈(1,+∞),2-x2∈(-∞,1),又f(x)在(-∞,1)内单调递减,所以x1+x2<2等价于f(x1)>f(2-x2),即f(2-x2)<0.由于f(2-x2)=-x2e2-x2+a(x2-1)2,而f(x2)=(x2-2)e x2+a(x2-1)2=0,所以f(2-x2)=-x2e2-x2-(x2-2)e x2.设g(x)=-x e2-x-(x-2)e x,则g′(x)=(x-1)(e2-x-e x).所以当x>1时,g′(x)<0,而g(1)=0,故当x>1时,g(x)<0.从而g(x2)=f(2-x2)<0,故x1+x2<2.。
人教版高中数学选修2-2第一章导数及其应用第五节(第一课时)曲边梯形的的面积和定积分的概念(共19张
n nn
nn
nn
每个区间的长度为 x i i 1 1 nn n
过各区间端点作x轴的垂线,从而得到n 个小曲边梯形,他们的面积分别记作
S1, S2,, Si ,, Sn.
2、近似代替
S第i个黄色矩形
1 n
f
(i-1) n
10
S第1个黄色矩形
n
f
() n
0
S第2个黄色矩形
1 n
f
(1) n
1 n3
凡 事 都是 多 棱 镜 , 不 同 的 角 度 会 看 到 不 同 的 结果 。 若 能 把 一 些 事 看 淡 了 ,就 会 有 个 好 心 境 , 若 把 很 多事 看 开 了 , 就 会有 个 好 心 情 。 让 聚 散 离 合 犹 如 月 缺 月 圆那 样 寻 常 , 让 得 失 利 弊 犹 如花 开 花 谢 那 样 自 然 , 不 计 较, 也 不 刻 意 执 着; 让 生 命 中 各 种 的 喜 怒 哀 乐 , 就 像 风 儿一 样 , 来 了 , 不 管 是 清 风 拂面 , 还 是 寒 风 凛 冽 , 都 报 以自 然 的 微 笑 , 坦然 的 接 受 命 运 的 馈 赠 , 把 是 非 曲 折 , 都当 作 是 人
n
i 1
f i x
n i 1
ba n
f i
当n→∞时,上式无限接近某个常数,这个常数叫做函数
f
(x)在区间[a,b]上的定积分
记作 b a
f
xdx
b a
f xdx lim n
n i 1
ba n
f i
定积分的定义:即
b a
f
(x)dx
lim
n
n i1
人教A版高中数学选修2-2课件
课堂互动探究
随堂达标自测
答案
课后课时精练
∴13(x-2)dx=-12×1×1+12×1×1=0. 13|x-2|dx=12×1×1+12×1×1=1.
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课堂互动探究
随堂达标自测
答案
课后课时精练
1
[解] 令 f(x)=3x+2. (1)分割 在区间[1,2]上等间隔地插入 n-1 个分点,把区间[1,2]等分成 n 个小区间 n+ni-1,n+n i(i=1,2,…,n),每个小区间的长度为 Δx=n+n i-n+ni-1=1n.
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(2)近似代替、求和
n
Sn=∑ i=1
ni 2+2ni +1·1n
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=n13(12+22+32+…+n2)+n22(1+2+3+…+n)+1
=n13·nn+162n+1+n22·nn+2 1+1
=1+1n62+1n+1n+2,
S=limSn=lim
n→∞
n→∞
1+n162+1n+1n+2=73,
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3.定积分的几何意义
(1)前提条件:函数 f(x)在区间[a,b]上连续,f(x)≥0.
(2)定积分bf(x)dx 的几何意义:由 y=0,曲线 f(x)以及直线 x=a,x=b
a
围成的曲边梯形的
□12 面积
.
4.定积分的基本性质
□13 kbf(x)dx
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2018学年人教A版数学选修2-2课件 第一章 导数及其应用 1.5.3定积分的概念 精品
这个常数叫做函数 f(x)在区间[a,b]上的定积分,记
作∫baf(x)dx,即∫baf(x)dx=
n
i=1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
b-n af(ξi),这里,a
与
b
分别叫做积分下限与积分上限,区间[a,b]叫做积分区间, 函数 f(x)叫做被积函数,x 叫做积分变量,f(x)dx 叫做被 积式.
2.定积分的几何意义
从几何上看,如果在区间[a,b]上函数 f(x)连续且恒 有 f(x)≥0,那么定积分∫baf(x)dx 表示由直线 x=a,x=b, y=0 和曲线 y=f(x)所围成的曲边梯形的面积.
2.定积分∫baf(x)dx 的几何意义是:介于 x=a,x=b 之间,x 轴上、下相应曲边平面图形面积的代数和,其中 x 轴上方部分的面积为正,x 轴下方部分的面积为负.
3.定积分的性质主要涉及定积分的线性运算,这是 解决定积分计算问题的重要工具.注意这些性质的正用、 逆用以及变形使用.
答案:16
归纳升华 用定积分表示曲线围成的平面区域的面积的步骤是: (1)准确画出各曲线围成的平面区域; (2)把平面区域分割成容易表示的几部分,同时要注 意 x 轴下方有没有区域; (3)解曲线组成的方程组,确定积分的上、下限; (4)根据积分的性质写出结果.
[类题尝试] 如图所示,阴影部分的面积分别以 A1, A2,A3 表示,则定积分∫baf(x)dx=________.
(2)已知 f(x)=45--2 xx,,xx∈∈[[23,,35)],,求 f(x)在区间[0, 5]上的定积分.
解:(1)由定积分的几何意义得:∫3-3 9-x2dx=π·2 32 =92π,∫3-3x3dx=0,由定积分性质得∫3-3( 9-x2-x3)dx =∫3-3 9-x2dx-∫3-3x3dx=92π.
2018版高中数学人教A版选修2-2课件:本章整合2
专题一 合情推理和演绎推理在解题中的应用 1.合情推理的应用 归纳和类比是常用的合情推理,都是根据已有的事实,经过观察、 分析、比较、联想,再进行归纳类比,然后提出猜想的推理.从推理 形式上看,归纳推理是由部分特殊的对象得到一般性的结论的推理 方法,它在科学研究或数学学习中有着重要的作用:发现新知识、 探索新规律、检验新结论或预测答案、探索解题思路等;类比推理 是由特殊到特殊的推理,它以比较为基础,有助于启迪思维、触类 旁通、拓宽知识、发现命题等.合情推理的结论不一定正确,有待 于演绎推理的验证,而演绎推理的内容一般是通过合情推理获得的, 合情推理可以为演绎推理提供方向和思路.
①
再证余弦定理.在△A'B'C'中,有 B'C'2=A'C'2+A'B'2-2A'C'· A'B'cos α.
2 2 2 ①式两边同乘 l2,即得������1 = ������2 + ������3 − 2������2S3cos α, 2 2 2 2 2 2 同理可证������2 = ������1 + ������3 − 2������1S3cos ������, ������3 = ������1 + ������2 − 2S1S2cos γ.
综合应用 专题1 专题2 专题3
解:如图,作与三棱柱 ABC-A1B1C1 侧棱都垂直的截面 A'B'C',设∠ B'A'C'=α,∠A'B'C'=β,∠B'C'A'=γ,则 α,β,γ 分别为三个侧面所成二面 角的平面角.
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在
-������+ ������2 -3 3
, + ∞ 内f'(x)>0,f(x)是增函数.
②若 − 3 < ������ < 3, 则对所有x∈R 都有 f'(x)>0,故此时 f(x)在
R 上是增函数.
③若 a=± 3, 则f′ - 3 = 0, 且对所有的x≠− 3 都有f'(x)>0,
故当 a=± 3时,f(x)在 R 上是增函数.
2 (������2 +������)
,
由题意知 f'(-c)=0,即得 c2k-2c-ck=0.
∵c>0,易知 k≠0,∴c=1+ ������ . (∗)
2
由 f'(x)=0,得-kx2-2x+ck=0. 由根与系数的关系知另一个极值点为 x=1.
综合应用 专题1 专题2 专题3 专题4 专题5
即 4x-y-4=0 和 12x-3y+20=0.
4
∴斜率为 4 的曲线的切线方程为 y-4=4(x-2)和 y+ 3 = 4(������ + 2),
4
综合应用 专题1 专题2 专题3 专题4 专题5
专题二 利用导数确定函数的单调区间 利用导数研究函数的单调区间是导数的主要应用之一,其步骤为: (1)确定f(x)的定义域; (2)求导数f'(x); (3)解不等式f'(x)>0或f'(x)<0; (4)确定并指出函数的单调递增区间、递减区间. 特别要注意写单调区间时,相同单调性的区间之间用“和”连接或 用“,”隔开,绝对不能用“∪”相连.
(2)由(*)式知
当 x 变化时,f(x),f'(x)的变化情况如下表: x (-∞,-c) -c (-c,1) 1 f'(x) 0 + 0 f(x) ↘
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新课讲授
问题1 气球膨胀率 类似地,当空气容量V从1L增加到2L时, 气球半径增加了多少?
气球的平均膨胀率为多少?
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问题1 气球膨胀率 类似地,当空气容量V从1L增加到2L时, 气球半径增加了多少?
r(2) r(1) 0.16(dm) 气球的平均膨胀率为多少?
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问题1 气球膨胀率 类似地,当空气容量V从1L增加到2L时, 气球半径增加了多少?
可以看出,随着气球体积逐渐增大,它的平 均膨胀率逐渐变小了.
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思考
当空气容量从V1增加到V2时,气球的 平均膨胀率为多少?
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思考
当空气容量从V1增加到V2时,气球的 平均膨胀率为多少?
气球的平均膨胀率是:
r(V2 ) r(V1 )
3
3V2
4
3V1
4
V2 V1
V2 V1
新课讲授
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平均变化率 上述问题中的变化率可用式子 f ( x2 ) f ( x1 )
表示,称为函数f(x)从x1到x2的平均变化x2率.x1
对于函数y f ( x), 若设x x2 x1, y f ( x2 ) f ( x1 ),(x看作对于x1的一个 增量,可用x1 x替代x2)则平均变化率为
1.1.1 变化率问题
复习旧知
微积分主要与四类问题的处理相关: 一、已知物体运动的路程作为时间的函数,
求物体在任意时刻的速度与加速度等; 二、求曲线的切线; 三、求已知函数的最大值与最小值; 四、求长度、面积、体积和重心等.
复习旧知
导数研究的问题
变化率问题
研究某个变量相对于另一个变量 变化的快慢程度.
气球的平均膨胀率为多少?
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������ ������
1 3
1 2
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知识建构 专题1 专题2 专题3
综合应用
真题放送
证明:(1)由 f(x)= ������������3 + ������������2 + ������������ , 得f'(x)=ax2+bx+c.
又设������平行四边形������1 ������������������1 = ������1, ������平行四边形������1 ������������������1 = 猜想把三角形的正弦定理和余弦定理类比到三棱柱中分别为:
2 2 2 2 2 2 ������1 = ������2 + ������3 − 2������������2S3cosS, ������2 = ������1 + ������3 − 2S1S3cos β, 2 2 2 ������3 = ������1 + ������2 − 2������1S2cos γ.
①
再证余弦定理.在△A'B'C'中,有 B'C'2=A'C'2+A'B'2-2A'C'· A'B'cos α.
2 2 2 ①式两边同乘 l2,即得������1 = ������2 + ������3 − 2������2S3cos α, 2 2 2 2 2 2 同理可证������2 = ������1 + ������3 − 2������1S3cos ������, ������3 = ������1 + ������2 − 2S1S2cos γ.
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5.
故 f(x)的单调递增区间是
0,
1+ 2
5
.
(2)证明:令 F(x)=f(x)-(x-1),x∈(0,+∞),
则有 F'(x)= 1-������������2. 当 x∈(1,+∞)时,F'(x)<0,
所以 F(x)在[1,+∞)内单调递减,
故当 x>1 时,F(x)<F(1)=0,即当 x>1 时,f(x)<x-1.
专题1 专题2 专题3 专题4 专题5
(2)g(x)=-3(x-1)(x-3)+6(m-2)x =-3(x2-2mx+3). 由g'(x)=-6x+6m=0,得x=m.
①当2≤m≤3时,g(x)max=g(m)=3m2-9; ②当m<2时,g(x)在[2,3]上是递减的,
g(x)max=g(2)=12m-21;
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知识建构
专题1 专题2 专题3 专题4 专题5
综合应用
专题一 导数的几何意义与曲线的切线方程
利用导数的几何意义求切线方程时关键是搞清所给的点是不是 切点,常见的类型有两种:一类是求“在某点处的切线方程”,则此点 一定为切点,先求导,再求斜率代入直线方程即可;另一类是求“过某 点的切线方程”,这种类型中的点不一定是切点,可先设切点为 Q(x1,y1),则切线方程为y-y1=f'(x1)(x-x1),再由切线过点P(x0,y0)得
������ + ������ + ������ = -4, 所以 ������'(1) = 3������ + 2������ + ������ = 0,