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三、导函数

导数及其运算与应用 · 高一
讲清楚它是什么

定义 导函数是描述函数在某点处瞬时变化率的函数,记作 $f'(x)$。

从哪来 本节为高一第1讲起点,无前置知识点记录,基于函数与极限概念直接引入。

为什么 为了精确描述物体运动的速度或曲线切线的斜率,平均变化率无法反映“瞬间”状态,需通过极限思想将时间间隔无限缩小,从而定义出导函数。

物理直观法
以汽车速度计为例,说明瞬时速度是平均速度在时间趋于0时的极限,适合对物理情境敏感、抽象思维稍弱的学生。
几何直观法
通过割线逼近切线的动画演示,说明导数即切线斜率,适合视觉型学习者及几何直觉较强的学生。
代数推导法
从差商 $\frac{f(x+\Delta x)-f(x)}{\Delta x}$ 出发,严格推导极限过程,适合逻辑严密、偏好代数运算的学生。
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练一道
基础题
求 $f(x)=x^2$ 在 $x=1$ 处的导数。 解:$f'(1)=\lim_{\Delta x\to0}\frac{(1+\Delta x)^2-1^2}{\Delta x}=\lim_{\Delta x\to0}\frac{2\Delta x+(\Delta x)^2}{\Delta x}=2$。
变式
求 $f(x)=x^2$ 的导函数 $f'(x)$。 解:$f'(x)=\lim_{\Delta x\to0}\frac{(x+\Delta x)^2-x^2}{\Delta x}=\lim_{\Delta x\to0}\frac{2x\Delta x+(\Delta x)^2}{\Delta x}=2x$。
试试手自己判
检测题
已知 $f(x)=3x^2+1$,求 $f'(2)$。
看答案和判分标准
答案:12。
判对标准:
正确求出导函数 $f'(x)=6x$,并代入 $x=2$ 得 12。
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