导数的实际应用
高中数学导数的应用
高中数学导数的应用导数是高中数学中的重要概念之一,它在许多实际问题中都有着广泛的应用。
本文将从几个不同的角度来讨论导数的应用。
一、函数的局部性质导数描述了函数在某一点附近的局部变化情况。
通过计算导数,我们可以判断函数在某点上是增函数还是减函数,从而了解函数的局部性质。
例如,对于一条直线函数,导数恒为常数,表示函数在任意一点上都是增函数或减函数;而对于一个二次函数,导数可以告诉我们函数的凹凸性质。
二、切线与法线导数还可以用来求解函数的切线和法线方程。
对于一条曲线,通过求解曲线上某一点的导数,我们可以得到切线的斜率,从而得到切线方程。
同样地,法线的斜率可以通过切线的斜率和导数的关系求解,进而得到法线方程。
这种应用在物理学中特别有用,例如计算质点在曲线上的运动轨迹时,我们需要知道质点的切线方程,以便求解其运动速度和加速度等物理量。
三、最值问题导数也可以用来解决函数的最值问题。
对于一个连续函数,其最值出现在导数为零的点或者定义域的端点上。
因此,通过求解导数为零的方程,我们可以得到函数的极值点,从而求解最值问题。
这一应用在经济学中尤为重要,例如在成本和收益问题中,我们需要确定某种产品的生产数量,以使总利润最大化。
四、曲线的凹凸性与拐点通过导数的符号变化,我们可以判断函数在某一区间上的凹凸性以及确定曲线的拐点。
当导数在某一区间上始终大于零时,函数在该区间上是凹函数;反之,当导数在某一区间上始终小于零时,函数在该区间上是凸函数。
而导数在某一点上发生跃变时,可以判断该点为函数的拐点。
这一应用在优化问题和工程设计中具有重要意义,例如在物体运动问题中,我们需要找到最优的运动轨迹,以使得物体的速度变化最小。
总结起来,导数的应用非常广泛。
无论是研究函数的局部性质、求解切线和法线方程、解决最值问题,还是分析曲线的凹凸性与拐点,导数都发挥着重要的作用。
因此,对于高中数学学习者来说,深入理解导数的概念和应用是非常重要的。
只有掌握了导数的应用,才能更好地解决实际问题,并在日后的学习和工作中受益。
导数在生活中的应用例子
导数在生活中的应用例子
一、在经济学中
1、供求曲线中的供求应变:当价格发生变化时,需求量会出现波动,
以及需求量对价格的变化也变化,供求曲线受到价格变化的影响。
这
就是导致供求应变的原因,而这个原因可以用微积分的偏导数来证明。
2、市场竞争:随着竞争者数量的增加,市场价格也会发生变化,价格
作为变量,市场最终决定价格时,就会出现供需冲突,从而引起价格
波动,这就用微积分中的导数来分析。
二、在金融学中
1、货币政策传导机制:货币政策的实施使得利率的变化对经济的影响,用微积分的意义来看,利率是一种曲线,当利率变化时,曲线的斜率
也会变化,这就是利率传导机制。
2、投资机会成本:投资机会成本指的是投资者在一定条件下所承担的
投资风险,当利率下降时,投资机会成本也会发生变化,而这一变化
可以用微积分中的导数来进行分析。
三、在制造业中
1、公差计算:在计算机装配工艺中,产品的尺寸关系到了其加工的质量,如果所用的部件的尺寸不符合公差要求,就会出现不良的加工结
果,这时处理的办法就是计算出来最大的容许偏差,而这个最大容许
偏差就是通过微积分的偏微分来计算出来的。
2、工艺优化:为了确保加工出来的产品的质量,就必须对付诸如温度、压力、用料等参数进行优化调整,这可以使用微积分来分析各参数对
最终结果的影响,以达到最优化调整的效果。
试述导数在解决实际问题中的应用
试述导数在解决实际问题中的应用在实际生活中,我们经常会遇到如何才能使“选址最佳”“用料最省”“流量最大”“效率最高”等优化问题。
这类问题在数学上就是最大值、最小值问题,一般都可以应用导数知识得到解决,下面通过具体实例谈谈导数在实际生活中的应用。
一、生活中的优化问题:例1:在边长为60cm的正方形铁皮的四角切去相等的正方形,再把它的边沿虚线折起,做成一个无盖的方底箱子,箱底边长为多少时,箱子容积最大?最大容积是多少?分析:生活中的优化问题:根据实际意义建立好目标函数,体会导数在解决实际问题中的作用。
例1:在边长为60cm的正方形铁皮的四角切去相等的正方形,再把它的边沿虚线折起,做成一个无盖的方底箱子,箱底边长为多少时,箱子容积最大?最大容积是多少?分析:这是一道实际生活中的优化问题,建立的目标函数是三次函数,用过去的知识求其最值往往没有一般方法,即使能求出,也要涉及到较高的技能技巧。
而运用导数知识,求三次目标函数的最值就变得非常简单。
思路:设箱底边长为x cm,则箱高602xh-=cm,得箱子容积V是箱底边长x的函数:23260()(060)2x xr x x h x-==<<,从求得的结果发现,箱子的高恰好是原正方形边长的16,这个结论是否具有一般性?二、最大利润问题例2: 已知某商品生产成本C 与常量q 的函数关系式为1004C q =+,价格p 与产量q 的函数关系式1258p q =-。
求产量q 为何值时,利润L 最大。
分析:利润L 等于收入R 减去成本C ,而收入R 等于产量乘价格,由此可得出利润L 与产量q 的函数关系式,再用导数求最大利润。
解:收入211252588R q p q q q q ⎛⎫=⋅=-=- ⎪⎝⎭ 利润()212510048L R C q q q ⎛⎫=-=--+ ⎪⎝⎭ ()212110002008q q q =-+-<< '1214L q =-+ 令'0L =,即12104q -+= 求得唯一的极值点84q = 因为L 只有一个极值点,所以它是最大值。
导数的七种应用
导数的七种应用
导数是一个重要的数学概念,它表达了函数变化的方式。
由于它可以描述函数之间的关系,所以它在几乎所有的数学和科学领域中都有应用。
导数的七种应用是:
一、用于估算
导数可以用来估算函数的极值,从而使我们能够得出函数的极值点。
此外,还可以用导数来估算函数在任意点处的变化率。
二、用于求极值
使用导数,可以求出函数在某一点处的极值。
这使得可以确定某函数的最大值和最小值,以及求解它们所在的位置。
三、用于求解微分方程
导数也可以用来求解微分方程。
因为微分方程的形式是表示函数变化率的方程,所以它可以使用导数来求解。
四、用于图像的拟合
导数可以用来拟合任意函数的图像。
只需要知道函数的形式,就可以用导数来拟合图像。
五、用于求局部极大值或极小值
导数可以用来求局部极大值或极小值。
这是因为可以通过函数的导数来确定其极大值和极小值的位置。
六、用于解决线性递增/递减问题
通过导数,可以解决线性递增/递减问题。
这是由于递增/递减函数的导数表示其变化率,所以可以根据导数求解此类问题。
七、用于求微分
导数也可以用来求微分。
微分是求函数图像在某一点处的斜率,因此可以使用导数来求微分。
从上面我们可以看出,导数有着众多的应用,涵盖了数学和科学领域的众多研究领域。
运用它们,可以解决各种复杂问题,为科学和数学探索做出重要贡献。
导数在高中数学中的应用_数学教育
导数在高中数学中的应用_数学教育
导数是高中数学中非常重要的一章节,它不仅具有重要的理论
意义,而且在实际应用中也发挥着巨大的作用。
以下列举了一些导
数在高中数学中的应用:
1. 极值问题:通过求导数可得到函数的极值,即最值。
在应用
中常常需要求某个量的最大值或最小值,例如对于一个正方形,我
们需要求出其面积的最大值,就可以通过对正方形的边长求导得到。
2. 切线和法线:通过求导数我们可以得到某一点处的切线方程
及其斜率,同时又可以得到该点处的法线方程及其斜率,这对于研
究曲线的性质十分有用。
3. 曲率问题:导数还可以用来求曲线在某一点处的曲率,由此
可以得到曲线的曲率半径等重要参数,同时也可以帮助我们了解曲
线的形状。
4. 泰勒展开:泰勒展开是一种重要的数学工具,它可以利用函
数在某一点处的导数来逼近函数的值,从而在数值计算中起到非常
重要的作用。
总之,在高中数学中学习导数,不仅可以帮助我们深刻理解函
数的性质,同时也为我们今后的学习和工作打下了坚实的基础。
导数的实际应用
练习1 横截面为矩形的横梁的强度同它的 断面高的平方与宽的积成正比,要将直径 为d的圆木锯成强度最大的横梁,断面的 宽度和高度应是多少?
解:如图,设断面的宽为x, 高为h,则h2=d2-x2, 横梁的强度函数f(x)=kxh2
(k为强度系数, k>0),
h
d
x
所以f(x)=kx(d2-x2),0<x<d,
x
a
解:设小正方形边长
为x cm,则箱子容积
V (x) (a 2x)2 x, 0<x a 2
所以 V (x) 4x3 4ax2 a2x (0 x a )
2
V (x) 12x2 8ax a2
令 V (x) 12x2 8ax a2 0
解得x1=
在建立目标函数时,一定要注意确定函数的定义域.
在实际问题中,有时会遇到函数在区间内只有一个 点使 f (x) 0的情形,如果函数在这个点有极大(小)值, 那么不与端点值比较,也可以知道这就是最大(小)值. 这里所说的也适用于开区间或无穷区间.
满足上述情况的函数我们称之为“单峰函数”.
2、实际应用问题的表现形式,常常不是 以纯数学模式反映出来。
r)
2
rR (R r)2
0
即 2(R r) 0 ,解得R=r,
因此,当R=r 时,输出的功率最大。
练习3 圆柱形金属饮料罐的容积一定
时,它的高与底与半径应怎样选取,才
能使所用的材料最省?
解:设圆柱的高为h,底半径为R,
则表面积 S=2π Rh+2π R2
由V=π R2h,得
所说区间的也适用于开区间或无穷区间练习1横截面为矩形的横梁的强度同它的断面高的平方与宽的积成正比要将直径为d的圆木锯成强度最大的横梁断面的宽度和高度应是多少
导数在解决实际问题中的应用
导数在解决实际问题中的应用现实生活中,我们常用到“体积最大”、“用料最少”、“距离最短”、“利润最大”等最优问题,可以用导数来解决。
例1、统计表明,某种型号的汽车在匀速行驶中每小时的耗油量为y (升),关于行驶速度x (千米/小时)的函数解析式可以表示为:3138(0120).12800080y x x x =-+<≤已知甲、乙两地相距100千米.(I )当汽车以40千米/小时的速度匀速行驶时,从甲地到乙地要耗油多少升? (II )当汽车以多大的速度匀速行驶时,从甲地到乙地耗油最少?最少为多少升? 解:(I )当40x =时,汽车从甲地到乙地行驶了100 2.540=小时, 要耗油313(40408) 2.517.512800080⨯-⨯+⨯=(升).答:当汽车以40千米/小时的速度匀速行驶时,从甲地到乙地耗油17.5升. (II )当速度为x 千米/小时时,汽车从甲地到乙地行驶了100x 小时,设耗油量为()h x 升,依题意得3213100180015()(8).(0120),1280008012804h x x x x x x x =-+=+-<≤ 332280080'()(0120).640640x x h x x x x -=-=<≤ 令'()0,h x =得80.x =当(0,80)x ∈时,'()0,()h x h x <是减函数;当(80,120)x ∈时,'()0,()h x h x >是增函数.∴当80x =时,()h x 取到极小值(80)11.25.h = 因为()h x 在(0,120]上只有一个极值,所以它是最小值.答:当汽车以80千米/小时的速度匀速行驶时,从甲地到乙地耗油最少,最少为11.25升.例2、求抛物线221x y =上与点)0,6(A 距离最近的点. 解:设),(y x M 为抛物线221x y =上一点, 则=+-=22)6(||y x MA 4241)6(x x +-. ||MA 与2||MA 同时取到极值.令42241)6(||)(x x MA x f +-==. 由0)62)(2()(2/=++-=x x x x f 得2=x 是唯一的驻点.当-∞→x 或+∞→x 时,2,)(,||=∴+∞→∴+∞→x x f MA 是)(x f 的最小值点,此时2221,22=⨯==y x . 即抛物线221x y =上与点)0,6(A 距离最近的点是(2,2).例3、烟囱向其周围地区散落烟尘而污染环境. 已知落在地面某处的烟尘浓度与该处至烟囱距离的平方成反比,而与该烟囱喷出的烟尘量成正比,现有两座烟囱相距20km ,其中一座烟囱喷出的烟尘量是另一座的8倍,试求出两座烟囱连线上的一点,使该点的烟尘浓度最小.解:不失一般性,设烟囱A 的烟尘量为1,则烟囱B 的烟尘量为8并设AC =)200(<<x x x CB -=∴20,于是点C 的烟尘浓度为)200()20(822<<-+=x x k x k y , 其中k 为比例系数. 332333/)20()80001200609(2)20(162x x x x x k x k x k y --+-⋅=-+-= 令0/=y ,有08000120060923=-+-x x x ,即0)4003)(203(2=+-x x .解得在(0,20)内惟一驻点320=x . 由于烟尘浓度的最小值客观上存在,并在(0,20)内取得,∴在惟一驻点320=x 处,浓度y 最小,即在AB 间距A 处km 320处的烟尘浓度最小. 例4、在甲、乙两个工厂,甲厂位于一直线河岸的岸边A 处,乙厂与甲厂在河的同侧,乙厂位于离河岸40 km 的B 处,乙厂到河岸的垂足D 与A 相距50 km ,两厂要在此岸边合建一个供水站C ,从供水站到甲厂和乙厂的水管费用分别为每千米3a 元和5a 元,问供水站C 建在岸边何处才能使水管费用最省?解:设∠BCD =Q ,则BC =θsin 40,CD =40cot θ,(0<θ<2π=, ∴AC =50-40cot θ设总的水管费用为f (θ),依题意,有f (θ)=3a (50-40·cot θ)+5a ·θsin 40=150a +40a ·θθsin cos 35- ∴f ′(θ)=40a ·θθθθθθθ22sin cos 5340sin )(sin )cos 35(sin )cos 35(-⋅='⋅--⋅'-a 令f ′(θ)=0,得cos θ=53 根据问题的实际意义,当cos θ=53时,函数取得最小值, 此时sin θ=54,∴cot θ=43, ∴AC =50-40cot θ=20(km ),即供水站建在A 、D 之间距甲厂20 km 处,可使水管费用最省.。
导数在生活中应用例子
导数在生活中应用例子
导数是微积分中的一个重要概念,它在生活中有着广泛的应用。
导数可以帮助我们理解和解决许多实际问题,比如物体的运动、变化率的计算等。
下面我们就来看一些导数在生活中的应用例子。
首先,导数可以帮助我们理解物体的运动。
比如一辆汽车在高速公路上行驶,我们可以通过对汽车的位置随时间的变化进行求导,来得到汽车的速度。
这样我们就可以通过导数来计算汽车的加速度、减速度等运动状态,从而更好地理解汽车的行驶情况。
其次,导数还可以用来计算变化率。
比如在经济学中,我们可以通过对某一商品的需求量随价格的变化进行求导,来得到需求量对价格的弹性。
这样我们就可以通过导数来计算商品的价格弹性,从而更好地了解市场需求的变化情况。
另外,导数还可以帮助我们优化问题。
比如在工程中,我们可以通过对某一工艺的成本函数进行求导,来得到成本函数的最小值点。
这样我们就可以通过导数来优化工艺成本,从而更好地提高工程效率。
总之,导数在生活中有着广泛的应用。
它可以帮助我们理解物体的运动、计算变化率、优化问题等,对于我们的生活和工作都有着重要的意义。
因此,学好导数对于我们更好地理解和解决实际问题是非常重要的。
希望大家能够在学习导数的过程中,能够更加深入地理解它在生活中的应用。
应用导数求解实际问题的例子
应用导数求解实际问题的例子以下是一些应用导数求解实际问题的例子:1. 假设一张长方形的长为x,宽为y,且其周长为20个单位长度。
求该长方形的最大面积。
解析:题目要求我们求最大面积,这意味着需要优化函数A=xy,其中x和y都是长度单位。
由于周长为20个单位长度,可以写出等式2(x+y)=20,即x+y=10。
这个等式可以用来解出一个变量,例如,y=10-x。
现在我们可以将y代入面积函数中,从而得到A=x(10-x)=10x-x^2。
此时,我们需要求导并令导数等于零,以便找到函数的极值点。
求导后得到A' = 10 - 2x,令A'等于零,可以求得x=5,这是A的最大值点。
将x=5代入原函数,得到A=25,因此该长方形的最大面积为25平方单位长度。
2. 假设你正在绕椭圆形的操场跑步,其中长轴为6个单位长度,短轴为4个单位长度。
你的速度是每秒8个单位长度,且沿椭圆形跑道以正方向移动。
在点(2,0)处你的方向是多少度?解析:该问题需要我们求解椭圆形上的切线,因此需要将椭圆的参数方程与速度向量表示为函数,然后取导数。
对于该椭圆形,参数方程为x=3cos(t),y=2sin(t),其中t是参数。
速度向量可以表示为v=<dx/dt, dy/dt>,即v=<-3sin(t), 2cos(t)>。
现在,在点(2,0)处,即当t=0时,我们可以求出速度向量的大小为2sqrt(5)个单位长度。
椭圆形上的切线的斜率为dy/dx,可以通过求解dy/dt和dx/dt的比率来得到。
因此,dy/dx=dy/dt/dx/dt= (2cos(t)) / (-3sin(t))。
将t=0代入该公式,可以求得dy/dx=-2sqrt(5)/3。
最后,用反正切函数找到与这个斜率相对应的角度,这个角度就是切线的方向角。
因此,切线的方向角为arctan(-2sqrt(5)/3)≈-68.2度。
由于题目中要求以正方向为基础,因此角度为360-68.2≈291.8度。
导数在实际生活中的运用
导数在实际生活中的运用导数在实际生活中有许多重要的运用,尤其是在科学、工程、经济学和医学等领域。
下面将介绍一些常见的应用。
1. 物理学中的运动分析导数的最初应用是用于描述物体的运动。
通过对物体位置关于时间的导数,可以得到物体的速度。
通过再次对速度关于时间的导数,可以得到物体的加速度。
这些导数可以帮助我们更好地理解物体的运动规律,并用于设计飞机、汽车等交通工具。
2. 经济学中的市场分析导数在经济学中有广泛的应用,尤其是在市场分析方面。
通过对市场需求曲线和供应曲线取导数,可以得到需求和供应的弹性。
这些导数可以帮助我们预测价格和数量的变化对市场的影响,从而进行合理的市场调控和决策。
3. 工程学中的优化问题导数在工程学中的应用非常广泛,尤其是在优化问题中。
通过对函数取导数,可以找到函数的最大值和最小值,从而解决工程中的优化问题。
这些导数可以帮助我们设计高效的工程系统,提高工程的性能和效益。
4. 生物学中的生物系统建模导数在生物学中的运用非常重要,尤其是在生物系统建模方面。
通过对生物体的生长、衰老和变异等过程建立数学模型,并计算这些模型的导数,可以帮助我们预测生物体的生长和发展趋势,从而进行合理的生物系统管理和疾病治疗。
5. 医学中的药物剂量计算导数在医学中也有重要的应用,尤其是在药物剂量计算方面。
通过对药物在人体内的分布和代谢过程建立数学模型,并计算这些模型的导数,可以帮助医生根据患者的特点和需要,合理地调整药物的剂量,从而实现最佳的治疗效果和减少不良反应。
导数在实际生活中有许多重要的运用。
它们可以帮助我们更好地理解和描述物理、经济、工程、生物和医学等系统的运动和变化规律,从而提高我们的生活质量和工作效率。
学习导数的基本概念和运算法则对我们来说是非常有益的。
导数在生活中的应用
导数在生活中的应用
导数是微积分中的重要概念,它在生活中有着广泛的应用。
导数可以帮助我们理解和解决许多实际问题,例如在科学、工程、经济学和医学等领域。
本文将介绍导数在生活中的应用,并探讨其重要性。
首先,导数在物理学中有着重要的应用。
在运动学中,导数可以帮助我们计算速度、加速度和位置等物理量随时间的变化率。
例如,当我们知道一个物体的位移随时间的函数时,可以通过对这个函数求导来得到物体的速度和加速度。
这对于设计运动系统、预测运动轨迹和解决工程问题都是至关重要的。
其次,导数在经济学和金融学中也有着重要的应用。
在经济学中,导数可以帮助我们分析市场供求关系、成本和收益等经济变量的变化率,从而帮助决策者做出合理的经济决策。
在金融学中,导数可以帮助我们对金融产品的风险和收益进行评估,从而帮助投资者和金融机构做出投资和风险管理的决策。
另外,导数在医学和生物学中也有着重要的应用。
在医学中,导数可以帮助我们分析生物体内各种生理变量的变化率,例如血压、心率和药物浓度等。
这对于诊断疾病、设计药物剂量和治疗方案都是至关重要的。
在生物学中,导数可以帮助我们研究生物体内各种生物过程的变化规律,例如细胞生长、代谢和遗传变异等。
总之,导数在生活中有着广泛的应用,它可以帮助我们理解和解决许多实际问题。
无论是在科学、工程、经济学还是医学等领域,导数都扮演着重要的角色。
因此,我们应该加强对导数的学习和理解,以更好地应用它解决现实生活中的问题。
列举三个导数在实际生活中的例子
1.加速度:在物理学中,速度的导数是加速度。
在现实生活中,当我们在汽车或自行车上加速或减速时,我们可以感受到加速度的变化。
2.利率变化:在经济学中,利率是一个关键变量,它可以表示为借款利率或存款利率的导数。
当利率上升时,我们可以看到贷款成本增加,投资可能会减少,而存款收益可能会增加。
3.生长速度:在生物学和生态学中,物种数量的变化可以表示为种群增长率的导数。
这个概念被用来研究生物多样性、生态系统的稳定性以及种群的变化。
例如,研究一种鸟类或鱼类的种群增长率,可以了解它们是否正常繁殖或受到威胁。
导数在解决实际问题中的应用
导数在解决实际问题中的应用导数在实际生活中的应用主要是解决有关函数最大值、最小值的实际问题,主要有以下几个方面:1、与几何有关的最值问题;2、与物理学有关的最值问题;3、与利润及其成本有关的最值问题;4、效率最值问题。
解决实际问题的方法:首先是需要分析问题中各个变量之间的关系,建立适当的函数关系,并确定函数的定义域,通过创造在闭区间内求函数取值的情境,即核心问题是建立适当的函数关系。
再通过研究相应函数的性质,提出优化方案,使问题得以解决,在这个过程中,导数是一个有力的工具.例1在边长为60 cm 的正方形铁片的四角切去相等的正方形,再把它的边沿虚线折起(如图),做成一个无盖的方底箱子,箱底的边长是多少时,箱底的容积最大?最大容积是多少? 解法一:设箱底边长为x cm ,则箱高602x h -=cm ,得箱子容积260)(322x x h x x V -== )600(<<x . 23()602xV x x '=-)600(<<x 令23()602x V x x '=-=0, 解得 x=0(舍去),x=40, 并求得 V(40)=16 000由题意可知,当x 过小(接近0)或过大(接近60)时,箱子容积很小,因此,16 000是最大值答:当x=40cm 时,箱子容积最大,最大容积是16 000cm 3解法二:设箱高为x cm ,则箱底长为(60-2x )cm ,则得箱子容积x x x V 2)260()(-=)300(<<x .(后面同解法一,略)由题意可知,当x 过小或过大时箱子容积很小,所以最大值出现在极值点处.事实上,可导函数260)(322x x h x x V -==、x x x V 2)260()(-=在各自的定义域中都只有一个极值点,从图象角度理解即只有一个波峰,是单峰的,因而这个极值点就是最值点,不必考虑端点的函数值例2圆柱形金属饮料罐的容积一定时,它的高与底与半径应怎样选取,才能使所用的材料最省?解:设圆柱的高为h ,底半径为R ,则表面积S=2πRh+2πR 2由V=πR 2h ,得2V h R π=,则S(R)= 2πR 2V R π+ 2πR 2=2V R+2πR 2 令 22()V s R R'=-+4πR=0 解得,R=32V π, 从而h=2V R π=23()2V ππ=34V π=23V π 即h=2R , 因为S(R)只有一个极值,所以它是最小值答:当罐的高与底直径相等时,所用材料最省变式:当圆柱形金属饮料罐的表面积为定值S 时,它的高与底面半径应怎样选取,才能使所用材料最省?提示:S =2Rh π+22R π⇒h =R R S ππ222- ⇒V (R )=R R S ππ222-πR 2=3221)2(21R SR R R S ππ-=- )('R V )=026R S π=⇒ ⇒R h R Rh R 222622=⇒+=πππ.例3已知某商品生产成本C 与产量q 的函数关系式为C =100+4q ,价格p 与产量q 的函数关系式为q p 8125-=.求产量q 为何值时,利润L 最大? 分析:利润L 等于收入R 减去成本C ,而收入R 等于产量乘价格.由此可得出利润L 与产量q 的函数关系式,再用导数求最大利润.解:收入211252588R q p q q q q ⎛⎫=⋅=-=- ⎪⎝⎭,利润221125(1004)2110088L R C q q q q q ⎛⎫=-=---=-- ⎪⎝⎭ (0100)q << 1214L q '=-+ 令0L '=,即12104q -+=, 求得唯一的极值点84q =答:产量为84时,利润L 最大解决这类应用题一般有四个要点步骤:设--列--解--答 ,用导数法求函数的最值,与求函数极值方法类似,加一步与几个极值及端点值比较即可,注意取最值时对应的自变量必须有解。
谈谈导数在实际生活中的应用
谈谈导数在实际生活中的应用导数是高中数学的重要内容,作为工具可以解决有关函数最大值、最小值的实际问题。
标签:导数;实际问题;极值;最值导数作为一种工具,在求解数学问题时显得极为方便,尤其是利用导数判断函数的单调性求极值和最值。
导数在实际生活中的应用主要是解决有关函数最大值、最小值的实际问题,主要有以下几个方面:(1)与几何有关的最值问题。
(2)与物理有关的最值问题。
(3)与利润及成本有关的最值问题。
(4)效率最值问题。
下面通过两个具体实例谈谈导数在实际生活中的应用。
例1:统计表明,某种型号的汽车在匀速行驶中每小时的耗油量y(升)关于行驶速x(千米/小时)的函数解析式可以表示为:当x∈(0,80)时,h’(x)0,h(x)是增函数;∴当x=80时,h(x)取到极小值h(80)=11.25。
因为h(x)在(0,20]上只有一个极值,所以它是最小值。
故当汽车以80千米/小时的速度匀速行驶时,从甲地到乙地耗油最少,最少为11.25升。
例2:甲方是一农场,乙方是一工厂,由于乙方生产须占用甲的资源,因此甲有权向乙方索赔以弥补经济损失并获得一定净收入,在乙方不赔付甲方的情况下,乙方的年利润x(元)与年产量t(吨)满足函数关系x=2000〖KF(〗t〖KF)〗。
若乙方每生产一吨产品必须赔付甲方s元(以下称为赔付价格)。
(1)将乙方的年利润w(元)表示为年产量t(吨)的函数,并求出乙方获得最大利润的年产量;(2)甲方每年受乙方生产影响的经济损失金额y=0.002t2(元),在乙方按照获得最大利润的产量进行生产的前提下,甲方要在索赔中获得最大净收入,应向乙方要求的赔付价格s是多少?解析:(1)因为赔付价格为s(元/吨),所以乙方的实际利润为w=2000〖KF (〗t〖KF)〗-st。
所以s=20时,v取最大值,因此甲方向乙方要求赔付价格s=20(元/吨)时,获得最大净收入。
实际应用性问题有时需要先建立函数关系式,然后对函数求导,这种处理方法是常用的解答方法。
导数在实际中的应用的简单举例
答:关于导数,我们知道,它是微积分的核心概念。
它有着及其丰富的背景和广泛的应用。
我们的教材,通过大量的实例,引导同学们经历由平均变化率到瞬时变化率刻画现实问题的过程,体会导数的思想,理解导数的含义,并且通过用导数研究函数的单调性,极值等性质和解决各种最优化问题,让我们的学生充分体会到导数在解决数学问题和实际问题中的广泛应用和强大力量。
例如,使利润最大、用料最省、效率最高等优化问题,都能够引领我们的学生深刻体会到导数在解决实际问题中的重大作用.具体说来,总结如下1.研究函数性质导数作为研究函数问题的利刃,常用来解决极值、最大(小)值、单调性等三类问题.在求解这些函数问题时,要结合导数的思想与理解性质的基础上,掌握用导数方法求解的一般步骤.在熟练运用导数工具研究函数的性质同时,我们要注意比较研究函数的导数方法与初等方法,体会导数方法在研究函数性质中的一般性和有效性.2.证明不等式成立证明不等式的方法有许多,导数作为研究一些不等式恒成立问题的工具,体现了导数应用上的新颖性以及导数思想的重要性. 由导数方法研究不等式时,一般是先构造一个函数,借助对函数单调性或最大(小)值的研究,经历某些代数变形,得到待证明的不等式.3.求解参数范围给定含有参数的函数以及相关的函数性质,求解参数的值或范围,需要我们灵活运用导数这一工具,对问题实施正确的等价转化,列出关于参数的方程或不等式. 在此类含参问题的求解过程中,逆向思维的作用尤其重要.4.研究曲线的切线问题导数的几何意义表现为曲线的切线斜率值,从而利用导数可求曲线的切线,并进一步将导数融合到函数与解析几何的交汇问题中. 解决此类相切问题,一般先求函数的导数,依据曲线在处的切线斜率为而进行研究. 由于切点具有双重身份,既在切线上,又在函数图象上,从而对切点的研究可作为解决问题的纽带,特别是在不知道具体切点的情况下,常常设切点坐标并联立方程组而求解.5.解决实践问题在工农业生产、生活等实际问题中,常常需要研究一些成本最低、利润最大、用料最省的问题. 我们先把实际情景翻译为数学语言,找出情景中主要的关系,抽象出具体的数学问题,化归为研究目标函数的最大(小)值,从而可利用导数方法简捷求解,此类问题称为优化问题.解答此类问题时,需要抓住三个基本步骤:①建立函数关系;②求极值点,确定最大(小)值;③回归优化方案.最后再举出一个用导数解决实际问题的实例如下:[例]用总长的钢条制作一个长方体容器的框架,如果容器底面的长比宽多,那么长和宽分别为多少时容器的容积最大?并求出它的最大容积.易错点:读不懂题,不能化未知为已知;即使能够建立函数关系也不关注实际背景.错因分析:函数观念弱化,无法建立函数关系,建模能力弱.解决策略:解决实际优化问题的关键在于建立数学模型(目标函数),通过把题目中的主要关系(等量和不等量关系)形式化,把实际问题抽象成数学问题,再选择适当的方法求解.简解:设容器底面长方形宽为,则长为,依题意,容器的高为.显然,即的取值范围是.记容器的容积为,则.对此函数求导得,.令,解得;令,解得.所以,当时,取得最大值1.8,这时容器的长为.答:容器底面的长为m、宽为m时,容器的容积最大,最大容积为.关于导数的在实际问题中的应用,其实是博大精深的,我们也不过只是研究了其皮毛而已,在今后的学习中,我会更多的关注这个问题的。
导数的应用
导数的应用
导数是微积分中的重要概念,它有许多应用。
以下是一些常见的导数应用:
1. 切线和法线:导数可以用来确定函数曲线在某一点的切线和法线。
切线的斜率等于函数在该点的导数,而法线的斜率是切线的负倒数。
2. 最值问题:导数可以用来解决最值问题。
例如,对于一个函数,它的局部最大值或最小值出现在它的导数为零的点,或者在导数发生跃变的点。
3. 函数的增减性和凹凸性:导数可以用来研究函数的增减性和凹凸性。
如果函数在某一区间内的导数大于零,那么函数在该区间内是递增的;如果导数小于零,函数是递减的。
函数的凹凸性则与导数的二阶导数有关。
4. 曲线的弧长:导数可以用来计算曲线的弧长。
通过对曲
线的参数方程或者极坐标方程进行导数运算,可以得到弧
长公式。
5. 高阶导数:导数可以进行高阶运算,即对导数再进行导数。
高阶导数可用于描述函数的曲率、加速度等更高阶的
变化特性。
以上只是导数的一些简单应用,实际上导数在数学、物理、经济学等领域有着广泛的应用,包括优化问题、速度与加
速度的计算、函数逼近等等。
导数在实际生活中的运用
导数在实际生活中的运用【摘要】导数在实际生活中的运用非常广泛。
在物体运动中,导数可以帮助我们计算速度和加速度,从而预测物体的运动轨迹。
在最优化问题中,导数也被广泛应用,帮助我们找到函数的最大值和最小值。
在经济学中,导数被用于边际分析,帮助企业和政府做出决策以最大化利润或效益。
在医学领域,导数可以帮助分析身体的变化和疾病的发展趋势。
而在工程领域,导数则被用于解决各种实际问题,例如设计建筑结构和优化生产过程。
导数在不同领域中都起着重要作用,通过综合运用导数,我们能够更好地解决各种实际生活中的问题。
【关键词】导数、实际生活、物体运动、速度、加速度、最优化、边际分析、医学、工程领域、重要作用、解决问题1. 引言1.1 导数在实际生活中的运用导数在实际生活中的运用是一种重要的数学概念,它广泛应用于各个领域,为解决实际生活中的问题提供了有效的数学工具。
导数是函数在某一点处的变化率,它可以帮助我们理解事物的变化规律,并从中得出一些有用的结论。
在物理学中,导数被用来描述物体的运动速度和加速度,帮助我们预测物体的运动轨迹。
在最优化问题中,导数可以帮助我们找到函数的最大值和最小值,从而优化生产和经营活动。
在经济学中,导数被应用于边际分析中,帮助我们确定最优的生产和消费决策。
在医学领域,导数被用来描述生物体的变化规律,帮助医生做出诊断和治疗方案。
工程领域的实际情况中,导数被广泛应用于设计和优化工程系统,提高生产效率和质量。
导数在不同领域中均起着重要作用,综合运用导数能够解决各种实际生活问题,为我们的生活带来更多便利和效率。
2. 正文2.1 物体运动的速度和加速度物体运动的速度和加速度是导数在实际生活中的一个重要应用领域。
在物理学中,我们经常需要研究物体在运动中的速度和加速度变化情况,而导数提供了一种有效的工具来描述这些变化。
我们知道速度是描述物体在单位时间内所经历的位移量,而加速度则是描述速度在单位时间内的改变量。
简单来说,速度是位移关于时间的导数,而加速度则是速度关于时间的导数。
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V′(x)>0,当
1 a<x<a时,V′ 6
(x)<0,
因此x=
1 6
a是极大值点,
1 a时,容 6
因此当截下的正方形边长是在某区间内
只有一个x0 使f ´(x0)=0,而且从实际问题本身又可
以知道函数在这点有极大(小)值,那么不与端点 比较, f ( x0 )就是所求的最大值或最小值. (所说区间的也适用于开区间或无穷区间)
这就是横梁强度的最大值,
6 这时h d x d 3
2 2
即当宽为 强度最大。
6 3 d,高为 d 3 3
时,横梁的
练习2 如图,已知电源的电动势为ε, 内电阻为r,问当外电阻取什么值时,输 出的功率最大? 解:由欧姆定律得电流强度
I
Rr
电源
r
R
在负载电路上的输出功率是 2 R 2 P=P(R)=I R= 2
2 2 2
R
因此,当R=r 时,输出的功率最大。
练习3 圆柱形金属饮料罐的容积一定 时,它的高与底与半径应怎样选取,才 能使所用的材料最省? 解:设圆柱的高为h,底半径为R, 则表面积 S=2π Rh+2π R2 V 由V=π R2h,得 h 2 R V 2 S ( R )=2 π R +2 π R 2 则 2V R = +2π R2 R
1 1 2 解:收入 R q p q 25 q 25q q 8 8
利润
1 2 L R C 25q q (100 4q) 8 1 2 q 21q 100 (0<q<100) 8
1 L q 21 4
2V 令 s( R) 2 4 R 0 R V 解得 R= 3 2 V V V 3 2 从而h= R 2 V 2 3 ( ) 2
即h=2R, 因为S(R)只有一个极值, 所以它是最小值 答:当罐的高与底直径相等时,所 用材料最省
已知某商品生产成本C与产量q的函数关 系式为C=100+4q,价格p与产量q的函数 关系式为.求产量q为何值时,利润L最 大?
在实际问题中,有时会遇到函数在区间内只有一个 点使 f ( x ) 0的情形,如果函数在这个点有极大(小)值, 那么不与端点值比较,也可以知道这就是最大(小)值. 这里所说的也适用于开区间或无穷区间. 满足上述情况的函数我们称之为“单峰函数”.
2、实际应用问题的表现形式,常常不是 以纯数学模式反映出来。
(R r)
实验表明,当ε,r 一定时,输出功率由 负载电阻R的大小决定, 当R很小时,电源的功率大都消耗在 内阻r上,输出的功率可以变的很小;R很 大时,电路中的电流强度很小,输出的功 率也会变的很小,因此R一定有一个适当
的数值,使输出的功率最大。
( R r ) 2 R( R r ) ]' 令 P '( R) [ 2 4 (R r) (R r) 2 rR 0 2 (R r) 2 即 (R r ) 0 ,解得R=r,
d x
在开区间(0,d)内,
令f ′(x)=k(d2-3x2)=0,
3 其中负根没有意义,舍去. 解得x=± d, 3 3 当0<x< d时,f ′ (x)>0,当 3 d<x<d时, 3 3
f ′ (x)<0,
因此在区间(0,d)内只有一个极大值点
x=
3 3 d,所以f(x)在x= d取得最大值, 3 3
a 所以 V ( x) 4x 4ax a x (0 x ) 2
3 2 2
V ( x) 12 x 8ax a
2
2
令 V ( x) 12 x2 8ax a 2 0
1 解得x1= a, x2= a(舍去), 2 1 1 在区间(0, a ) 内,且当 0< x < a 时, 2 6
练习1 横截面为矩形的横梁的强度同它的 断面高的平方与宽的积成正比,要将直径 为d的圆木锯成强度最大的横梁,断面的 宽度和高度应是多少? 解:如图,设断面的宽为x, h 高为h,则h2=d2-x2, 横梁的强度函数f(x)=kxh2 (k为强度系数, k>0), 所以f(x)=kx(d2-x2),0<x<d,
令L’=0 , 即 求得唯一的极值点 q=84.
答:产量为q=84时,利润L最大
1 q 21 0 4
1、实际问题中的应用.
在日常生活、生产和科研中,常常会遇到求函数的 最大(小)值的问题.建立目标函数,然后利用导数的方法 求最值是求解这类问题常见的解题思路. 在建立目标函数时,一定要注意确定函数的定义域.
首先,通过审题,认识问题的背景,抽象出问题的实质。
其次,建立相应的数学模型, 将应用问题转化为数学问题,再解。
3、求最大(最小)值应用题的一般方法
(1)分析实际问题中各量之间的关系,把实际问题化为 数学问题,建立函数关系式,这是关键一步。 (2)确定函数定义域,并求出极值点。 (3)比较各极值与定义域端点函数的大小, 结合实 际,确定最值或最值点。
导数的实际应用
例1:在边长为a cm的正方形铁片的 四角切去相等的正方形,再把它的边 沿虚线折起(如图),做成一个无盖的 方底箱子,箱底的边长是多少时,箱 底的容积最大?最大容积是多少?
x
a
解:设小正方形边长 为x cm,则箱子容积
a V ( x) (a 2 x) x, 0<x 2
2