導(dǎo)數(shù)的四則運(yùn)算法則教學(xué)設(shè)計(jì)

課程目標(biāo)

學(xué)科素養(yǎng)

A.理解函數(shù)的和、差、積、商的求導(dǎo)法則．

B．能夠綜合運(yùn)用導(dǎo)數(shù)公式和導(dǎo)數(shù)運(yùn)算法則求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)．

1.數(shù)學(xué)抽象：和、差、積、商的求導(dǎo)法則

2.邏輯推理：和、差、積、商的求導(dǎo)法則

3.數(shù)學(xué)運(yùn)算：運(yùn)用導(dǎo)數(shù)運(yùn)算法則求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)

教學(xué)過程

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖

核心素養(yǎng)目標(biāo)

一、新知探究

在例2中，當(dāng)=5時(shí)，這時(shí)，求關(guān)于的導(dǎo)數(shù)可以看成求函數(shù) 一般地，如何求兩個(gè)函數(shù)和、差、積商的導(dǎo)數(shù)呢？

探究1：設(shè)計(jì)算與和有什么關(guān)系？再取幾組函數(shù)試試，上述關(guān)系仍然成立嗎？由此你能想到什么？

設(shè)，因?yàn)?/span>

所以=+

同樣地，對(duì)于上述函數(shù)，=

例3.求下列函數(shù)的導(dǎo)數(shù)

（1）

（2）

解：（1）

（2

探究:2： 設(shè)計(jì)算，它們是否相等？商的導(dǎo)數(shù)是否等于它們導(dǎo)數(shù)的商呢？

通過計(jì)算可知，= ，=

，同樣地也不相等

導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算法則

(1)和差的導(dǎo)數(shù)

[f(x)g(x)]′＝______________．

(2)積的導(dǎo)數(shù)

①[f(x)g(x)]′＝____________________；

②[cf(x)]′＝________．

(3)商的導(dǎo)數(shù)

′＝___________________________

f′(x)g′(x); f′(x)g(x)＋f(x)g′(x); cf′(x);

(g(x)≠0)

二、典例解析

例4.求下列函數(shù)的導(dǎo)數(shù)

（1）（2）

解：（1）

（2）求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)的策略

(1)先區(qū)分函數(shù)的運(yùn)算特點(diǎn)，即函數(shù)的和、差、積、商，再根據(jù)導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算法則求導(dǎo)數(shù)；

(2)對(duì)于三個(gè)以上函數(shù)的積、商的導(dǎo)數(shù)，依次轉(zhuǎn)化為“兩個(gè)”函數(shù)的積、商的導(dǎo)數(shù)計(jì)算．

跟蹤訓(xùn)練1 求下列函數(shù)的導(dǎo)數(shù)：

(1)y＝x²＋log₃x； (2)y＝x³e^x； (3)y＝.

[解] (1)y′＝(x²＋log₃x)′＝(x²)′＋(log₃x)′＝2x＋.

(2)y′＝(x³e^x)′＝(x³)′e^x＋x³(e^x)′

＝3x²e^x＋x³e^x＝e^x(x³＋3x²)．

(3)y′＝′＝

＝＝－.

跟蹤訓(xùn)練2 求下列函數(shù)的導(dǎo)數(shù)

（1）y＝tan x； （2）y＝2sin cos

解析：（1）y＝tan x＝，

故y′＝＝＝.

（2）y＝2sin cos ＝sin x，故y′＝cos x.

例5 日常生活中的飲用水通常是經(jīng)過凈化的，隨著水的純凈度的提高，所需進(jìn)化費(fèi)用不斷增加，已知將1t水進(jìn)化到純凈度為所需費(fèi)用（單位：元），為

求進(jìn)化到下列純凈度時(shí)，所需進(jìn)化費(fèi)用的瞬時(shí)變化率：

（1） 90；（2） 98

解：凈化費(fèi)用的瞬時(shí)變化率就是凈化費(fèi)用函數(shù)的導(dǎo)數(shù)；

（1）因?yàn)?/span>所以，進(jìn)化到純凈度為90時(shí)，凈化費(fèi)用的變化瞬時(shí)率是元/噸.

（2）因?yàn)?/span>所以進(jìn)化到純凈度為90時(shí),凈化費(fèi)用的變化瞬時(shí)率是1321元/噸.

例6 (1)函數(shù)y＝3sin x在x＝處的切線斜率為________．

(2)已知函數(shù)f(x)＝ax²＋ln x的導(dǎo)數(shù)為f′(x)．

①求f(1)＋f′(1)；

②若曲線y＝f(x)存在垂直于y軸的切線，求實(shí)數(shù)a的取值范圍．

(1)[解析] 由函數(shù)y＝3sin x，得y′＝3cos x，

所以函數(shù)在x＝處的切線斜率為3cos＝.

[答案]

(2)[解] ①由題意，函數(shù)的定義域?yàn)?/span>(0，＋∞)，

由f(x)＝ax²＋ln x，得f′(x)＝2ax＋，

所以f(1)＋f′(1)＝3a＋1.

②因?yàn)榍€y＝f(x)存在垂直于y軸的切線，

故此時(shí)切線斜率為0，

問題轉(zhuǎn)化為在x∈(0，＋∞)內(nèi)導(dǎo)函數(shù)f′(x)＝2ax＋存在零點(diǎn)，

即f′(x)＝0，所以2ax＋＝0有正實(shí)數(shù)解，

即2ax²＝－1有正實(shí)數(shù)解，故有a<0，所以實(shí)數(shù)a的取值范圍是(－∞，0)． 關(guān)于函數(shù)導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用及其解決方法

(1)應(yīng)用：導(dǎo)數(shù)應(yīng)用主要有：求在某點(diǎn)處的切線方程，已知切線的方程或斜率求切點(diǎn)，以及涉及切線問題的綜合應(yīng)用；

(2)方法：先求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，若已知切點(diǎn)則求出切線斜率、切線方程；若切點(diǎn)未知，則先設(shè)出切點(diǎn)，用切點(diǎn)表示切線斜率，再根據(jù)條件求切點(diǎn)坐標(biāo)．總之，切點(diǎn)在解決此類問題時(shí)起著至關(guān)重要的作用．

通過對(duì)上節(jié)例題的提問，引導(dǎo)學(xué)生探究導(dǎo)數(shù)的四則運(yùn)算法則。發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng)。

通過對(duì)導(dǎo)數(shù)四則運(yùn)算法則的運(yùn)用。發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng)。

通過典型例題的分析和解決，幫助學(xué)生熟練掌握導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算法則，發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)運(yùn)算，直觀想象和數(shù)學(xué)抽象的核心素養(yǎng)。

三、達(dá)標(biāo)檢測

1．已知函數(shù)f(x)＝ax²＋c，且f′(1)＝2，則a的值為 ( )

A．1 B． C．－1 D．0

解析：∵f(x)＝ax²＋c，∴f′(x)＝2ax，又∵f′(1)＝2a，∴2a＝2，∴a＝1. 答案：A

2. 已知物體的運(yùn)動(dòng)方程為s＝t²＋(t是時(shí)間，s是位移)，則物體在時(shí)刻t＝2時(shí)的速度為 ( )

A. B. C. D.

解析：∵s′＝2t－，∴s′|_t＝2＝4－＝.

答案：D

3.如圖有一個(gè)圖象是函數(shù)f(x)＝x³＋ax²＋(a²－1)x＋1(a∈R，且a≠0)的導(dǎo)函數(shù)的圖象，則f(－1)＝ ( )

A． B．－ C． D．－或

解析：f′(x)＝x²＋2ax＋a²－1＝[x＋(a＋1)][x＋(a－1)]，

圖(1)與(2)中，導(dǎo)函數(shù)的圖象的對(duì)稱軸都是y軸，

此時(shí)a＝0，與題設(shè)不符合，

故圖(3)中的圖象是函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)的圖象．

由圖(3)知f′(0)＝0，

由根與系數(shù)的關(guān)系得

解得a＝－1.故f(x)＝x³－x²＋1，所以f(－1)＝－.

答案：B

4.求下列函數(shù)的導(dǎo)數(shù)．

(1)y＝x^－2＋x²；(2)y＝3^xe^x－2^x＋e；

(3)y＝；(4)y＝x²－sin cos.

[解] (1)y′＝2x－2x^－3.

(2)y′＝(ln 3＋1)(3e)^x－2^xln 2.

(3)y′＝.

(4)∵y＝x²－sincos＝x²－sin x，

∴y′＝2x－cos x.

通過練習(xí)鞏固本節(jié)所學(xué)知識(shí)，通過學(xué)生解決問題，發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理、直觀想象、數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng)。