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课题:导数在实际生活中的应用教学目的:1. 进一步熟练函数的最大值与最小值的求法;⒉初步会解有关函数最大值、最小值的实际问题教学重点:解有关函数最大值、最小值的实际问题.教学难点:解有关函数最大值、最小值的实际问题. 授课类型:新授课课时安排:1课时教具:多媒体、实物投影仪教学过程:一、复习引入:
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3.4 生活中的优化问题举例优质课教案设计
未知
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关键词:3.4 生活中的优化�…优质课教案设计
正文
课
题:导数在实际生活中的应用
教学目的:
1. 进一步熟练函数的最大值与最小值的求法;⒉初步会解有关函数最大值、最小值的实际问题
教学重点:解有关函数最大值、最小值的实际问题.
教学难点:解有关函数最大值、最小值的实际问题. 授课类型:新授课
课时安排:1课时
教
具:多媒体、实物投影仪
教学过程:
一、复习引入: 1.极大值:
一般地,设函数f(x)在点x0附近有定义,如果对x0附近的所有的点,都有f(x)<f(x0),就说f(x0)是函数f(x)的一个极大值,记作y极大值=f(x0),x0是极大值点
2.极小值:一般地,设函数f(x)在x0附近有定义,如果对x0附近的所有的点,都有f(x)>f(x0).就说f(x0)是函数f(x)的一个极小值,记作y极小值=f(x0),x0是极小值点
3.极大值与极小值统称为极值
4. 判别f(x0)是极大、极小值的方法: 若x0满足f(x0)0,且在x0的两侧f(x)的导数异号,则x0是f(x)的极值点,f(x0)是极值,并且如果f(x)在x0两侧满足“左正右负”,则x0是f(x)的极大值点,f(x0)是极大值;如果f(x)在x0两侧满足“左负右正”,则x0是f(x)的极小值点,f(x0)是极小值
5. 求可导函数f(x)的极值的步骤:
(1)确定函数的定义区间,求导数f′(x)
(2)求方程f′(x)=0的根
(3)用函数的导数为0的点,顺次将函数的定义区间分成若干小开区间,并列成表格.检查f′(x)在方程根左右的值的符号,如果左正右负,那么f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f(x)在这个根处取得极小值;如果左右不改变符号即都为正或都为负,那么f(x)在这个根处无极值
6.函数的最大值和最小值:在闭区间a,b上连续的函数f(x)在a,b上必有最大值与最小值.⑴在开区间(a,b)内连续的函数f(x)不一定有最大值与最小值.
⑵函数的最值是比较整个定义域内的函数值得出的;函数的极值是比较极值点附近函数值得出的.⑶函数f(x)在闭区间a,b上连续,是f(x)在闭区间a,b上有最大值与最小值的充分条件而非必要条件.(4)函数在其定义区间上的最大值、最小值最多各有一个,而函数的极值可能不止一个,也可能没有一个
7.利用导数求函数的最值步骤:⑴求f(x)在(a,b)内的极值;⑵将f(x)的各极值与f(a)、f(b)比较得出函数f(x)在a,b上的最值
二、讲解范例:
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xcm,则箱高
_xh60xcm,得箱子容积
22x
x 60x2x3V(x)xh2(0x60).
_60_
xV(x)60x3x (0x60)
22_
603x2令 V(x)60x=0,解得 x=0(舍去),x=40,
并求得 V(40)=16 000 2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
解法二:设箱高为xcm,则箱底长为(60-2x)cm,则得箱子容积
(后面同解法一,略)
V(x)(602x)2x(0x30).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.
60360-2xx60-2x60-2x60-2xx6060x2x3事实上,可导函数V(x)xh、V(x)(602x)2x在各自的定义域中都只有一22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
2S=2πRh+2πR
V,则
R2V22V2S(R)= 2πR+ 2πR=+2πR
2RR2V令
s(R)2+4πR=0 R由V=πRh,得h2
解得,R=3VV,从而h==2R2V4VV=3=23
V2(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
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S2R2省?
提示:S=2Rh+2Rh=
2R211S2R2R2=(S2R2)RSRR3 V(R)=222RV'(R))=0S6R2
6R22Rh2R2h2R.
例3在经济学中,生产x单位产品的成本称为成本函数同,记为C(x),出售x单位产品的收益称为收益函数,记为R(x),R(x)-C(x)称为利润函数,记为P(x)。
(1)、如果C(x)=10x0.003x5x1000,那么生产多少单位产品时,边际C(x)最低?(边际成本:生产规模增加一个单位时成本的增加量) (2)、如果C(x)=50x+10000,产品的单价P=100-0.01x,那么怎样定价,可使利润最大?
变式: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6321p25q.求产量q为何值时,利润L最大?
8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Rqpq25q25qq,
1818222利润LRC25qq(1004q)q21q100(0q100)
181811Lq21令L0,即q210,求得唯一的极值点q84
44答:产量为84时,利润L最大
三、课堂练习:
1.函数y=2x3-3x2-12x+5在[0,3]上的最小值是___________. 2.函数f(x)=sin2x-x在[-,]上的最大值为_____;最小值为_______. 223.将正数a分成两部分,使其立方和为最小,这两部分应分成______和___.
x2y24.使内接椭圆22=1的矩形面积最大,矩形的长为_____,宽为_____. ab5.在半径为R的圆内,作内接等腰三角形,当底边上高为___时,它的面积最大
答案:1. -15
2.四、小结
:
aa
-
3.
4.2a
222232b
5.R
2⑴解有关函数最大值、最小值的实际问题,需要分析问题中各个变量之间的关系,找出适当的函数关系式,并确定函数的定义区间;所得结果要符合问题的实际意义.
⑵根据问题的实际意义来判断函数最值时,如果函数在此区间上只有一个极值点,那么这个极值就是所求最值,不必再与端点值比较.
⑶相当多有关最值的实际问题用导数方法解决较简单
五、课后作业:
1.有一边长分别为8与5的长方形,在各角剪去相同的小正方形,把四边折起作成一个无盖小盒,要使纸盒的容积最大,问剪去的小正方形的边长应为多少?
解:(1)正方形边长为x,则V=(8-2x)·(5-2x)x=2(2x3-13x2+20x)(0 根据实际情况,小盒容积最大是存在的, 2∴当x=1时,容积V取最大值为18. 2.一条水渠,断面为等腰梯形,如图所示,在确定断面尺寸时,希望在断面ABCD的面积为定值S时,使得湿周l=AB+BC+CD最小,这样可使水流阻力小,渗透少,求此时的高h和下底边长b. 解:由梯形面积公式,得S=13 (AD+BC)h,其中AD=2DE+BC,DE=h,BC=b 23AhBbC600ED123323∴AD=h+b, ∴S=(h2b)h(hb)h ① 2333h22h,AB=CD.∴l=h×2+b ∵CD=cos3033由①得b=② 43S3SS3hh3h h,代入②,∴l=3h3hh3SSSS=0,∴h=, 当h<时,l′<0,h>时,l′>0. 444h2333 l′=3243SS∴h=4时,l取最小值,此时b=33
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