Применение производной в формате ЕГЭ .

Выполнили: Плачковская Катерина, Леонова Юлия 11Б класс Научный руководитель: Солуян Надежда Николаева, учитель математики, «Почетный работник общего образования Российской Федерации»

Введение

Производная-это одна из сложнейших тем в математике, при ее помощи решаются задачи по физике, химии, биологии и даже географии. Многие учащиеся затрудняются или вообще не умеют их решать. Изучение производной продиктовано еще и тем, что многие задания ЕГЭ содержат применение производной.

Поэтому мы решили изучить эту тему более подробно.

Цель работы : сделать классификацию задач на применение производной в материалах ЕГЭ и рассмотреть способы их решения.

Задачи:

• поиск исторических фактов
• сбор информации о задачах на применение производной в материалах ЕГЭ
• анализ взаимосвязи задач со способами их решения
• изучить основные типы задач на применение производной
• решить задачи включенные в материалы ЕГЭ
• провести статистическое исследование.

История производной

Задачи на нахождения экстремума, проведение касательных к кривым и вычисление скорости постоянно возникали в практической деятельности.

В древности и в средние века такие задачи решались геометрическими и механическими способами. Позже было обнаружено, что все эти задачи можно решить единым методом, используя бесконечно малые величины. Развитие этого метода в трудах Ньютона и Лейбница привело к созданию математического анализа, появление которого широко раздвинуло границы применения математики.

Теоретические сведения

Производной функции y=f(x) называется предел отношения приращения функции к приращённому аргументу, при последнем стремящемся к нулю.

Физический смысл производной

Если тело движется прямолинейно по закону y=S’(t) , то мгновенная скорость (U) есть производная пути по времени.

U=S’(t)

Ускорение - есть производная скорости a=U’ (t)

Геометрический смысл производной

Тангенс угла наклона касательной (угловой коэффициент касательной), проведенный к графику функции y=f(x) в точке x 0 равен производной функции y=f"(x) в этой точке:

Производная сложной функции

Функция, заданная в виде y=f(g(x)) ,называется сложной, составленной из функций g и f . (функция, аргументом которой служит функция, называется сложной)

элементарная функция сложная функция

аргумент

Алгоритм нахождения наименьшего и наибольшего значений непрерывной функции y=f(x) на отрезке

1. Найти область определения функции

2. Найти производную f’(x)

3. Найти стационарные и критические точки функции, лежащие внутри отрезка (y’=0)

4. Вычислить значения функции y=f(x) в точках, отобранных на втором шаге, и в точках a и b; выбрать среди этих значений наименьшее (это будет y наим)

Алгоритм исследования непрерывной функции y=f(x) на монотонность и экстремумы

1. Найти область определения

2. Найти производную f’(x)

3. Найти стационарные (f’(x)=0) и критические (f’(x) не существует) точки функции y=f(x)

4. Отметить стационарные и критические точки на числовой прямой и определить знаки производной на получившихся промежутках

5. Сделать выводы о монотонности функции и о ее точках экстремума

Статистическое исследование.

1 этап работы:

Проанализировав результаты опроса 11-ых классов, выявила темы, вызывающие наибольшие затруднения у учеников:

Тригонометрические уравнения - техника дифференцирования - Задачи на физический и геометрический смысл производной -Исследование функций при помощи производной - Текстовые задачи - Решение задач на определение площадей - Иррациональные уравнения и выражения - Рациональные уравнения и выражения.

Вывод: тема «Применение производной» содержится в первых 3-х темах, значит, она вызывает наибольшее затруднения.

2 этап работы :

изучение основных видов задач по теме «Применение производной в заданиях единого государственного экзамена»

Применение производной формате в

формате ЕГЭ

Геометрический смысл

Аналитический смысл

Физический смысл

Задачи на применение физического смысла производной

Задача 1.

x(t) = (½)×t² - t – 4 . Определите в какой момент времени t -- скорость V = 6м/с.

Решение.

1) (x(t))‘ = ((½)×t² ­ t - 4)’

2) V(t) = (s(t))’; (s(t))’ = (x(t))’;

V(t) = ((½)×t² – t – 4)’

V(t) = ((½)×t²)’– (t)’– (4)’

3) V(t) = 6м/с (по условию)

Ответ: 7 с.

Задача 2.

Материальная точка движется по закону

х(t) = 15 + 16×t – 3×t². Каким будет ускорение через 2 секунды после начала движения?

Решение .

V(t) = 15 + 16×t – 3×t²

(V(t))’ = (15 + 16×t – 3×t²)’

Т.к (V(t))’ = a (t)

a (t) = 16 – 6×t

a(t) = 16 – 6 ×2

a(t) = 4

Ответ: 4 м/с².

Задачи на применение геометрического смысла производной

Задача 1

Прямая y = 5 x − 3 параллельна касательной к графику функции y = x 2 + 2 x − 4. Найдите абсциссу точки касания.

Решение

Прямая параллельная касательной имеет одинаковый с ней угол наклона к оси абсцисс. Т.е., угловой коэффициент касательной (он же тангенс угла наклона) равен 5, как у заданной прямой. С другой стороны, мы знаем, что угловой коэффициент касательной равен производной функции в точке касания. Найдем производную: y "(x ) = (x 2 + 2 x − 4)" = 2 x + 2. Составим уравнение, подставив в выражение для производной неизвестную абсциссу точки касания x 0 . 2 x 0 + 2 = 5 2 x 0 = 5 − 2 = 3 x 0 = 3/2 = 1,5.

Ответ: 1,5

Задача 2. На рисунке 1 изображен график функции y = f (x ), определенной на интервале (-10,5;19). Определите количество целых точек, в которых производная функции положительна.

Решение

Производная функции положительна

на тех участках, где функция возрастает.

По рисунку видно, что это промежутки

(−10,5;−7,6), (−1;8,2) и (15,7;19). Перечис-

лим целые точки внутри этих интервалов:

"−10","−9", "−8","0", "1","2", "3","4", "5","6",

"7","8", "16","17", "18". Всего 15 точек.

Ответ: 15

Задача 3. На рисунке изображен график функции y = f (x ), определенной на интервале (-11;23). Найдите сумму точек экстремума функции на отрезке . Решение На указанном отрезке мы видим 2 точки экстремума. Максимум функции достигается в точке x 1 = 4, минимум в точке x 2 = 8. x 1 + x 2 = 4 + 8 = 12. Ответ: 12

Аналитический способ решения

Задача 1.

Найдите значение производной функции в точке x0=2

Решение а) Найдем значение производной функции:

б) Найдем значение производной функции в точке x0:

Ответ: 31

Задача 2.

Найти значение производной функции F(x)=(3x+1)2 -3 в точке x=2/3.

Решение.

Найдём производную сложной функции: F’(x)=6(x+1)=6x+6;

Найдём значение производной функции в точке x=2/3:

F’(2/3)=6(2/3)+6=10

Ответ:10

«Задачи, приводящие к понятию производной» - Определение производной. Основные формулы. Положение касательной. Задача о мгновенной величине тока. Мгновенная скорость. Предел отношения приращения функции. Задача о скорости химической реакции. Прямая, проходящая через точку. Начало отсчета. Приращение функции. Приращение аргумента. Момент времени.

««Производные» математика» - Математический анализ – это раздел математики. Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646 - 1716). Производная и её применение. Лейбниц мечтал об универсальном языке. Производная определяется для функции. Вторым основоположником математического анализа был И. Ньютон. Ньютон открыл закон всемирного тяготения. Математический анализ появился более 300 лет назад.

«Решение задач на производную» - Решим ряд задач. Число точек экстремума. Найдите сумму абсцисс. Касательные к графику. Вспомним теоретический материал. Абсциссы. Применение производной в заданиях ЕГЭ. Выполним задания теста. Наибольшее значение. Функция. Применение производной. Касательные к графику наклонены под углом 45 градусов.

«Понятие производной функции» - Основные выводы. Производная. Интервал. Понятие производной функции. Исаак Ньютон. Радиус окрестности. Новое исчисление. Слагаемое. Повторение. Приращение функции в точке. С другой стороны. Парабола. Значение функции. Коэффициент А. Масштаб. Приращения. Конфигурация графика. Значение аргумента. Функции.

«Производная в ЕГЭ» - Геометрический смысл производной. Острый или тупой угол образует касательная к графику функции в точке х. Поставьте себе оценку за самостоятельные работы. Задания. Повторить и обобщить теоретические знания. Свойства. Количество точек касания. Определите градусную меру угла наклона касательной. Производная положительна.

«Исследование функции с помощью производной» - Исследование функций. Найдите точку максимума функции. Достаточные условие экстремума. Теорема. Правила дифференцирования. Задачи для самостоятельного решения на нахождение экстремума функции. Алгоритм нахождения точек экстремума. Точки минимума и максимума - точки экстремума. Неравенство. Задачи на нахождение наибольшего и наименьшего значения функции.

Показывающая связь знака производной с характером монотонности функции.

Пожалуйста, будьте предельно внимательны в следующем. Смотрите, график ЧЕГО вам дан! Функции или ее производной

Если дан график производной , то интересовать нас будут только знаки функции и нули. Никакие «холмики» и «впадины» не интересуют нас в принципе!

Задача 1.

На рисунке изображен график функции , определенной на интервале . Определите количество целых точек, в которых производная функции отрицательна.

Решение:

На рисунке выделены цветом области убывания функции :

В эти области убывания функции попадает 4 целые значения .

Задача 2.

На рисунке изображен график функции , определенной на интервале . Найдите количество точек, в которых касательная к графику функции параллельна прямой или совпадает с ней.

Решение:

Раз касательная к графику функции параллельна (или совпадает) прямой (или, что тоже самое, ), имеющей угловой коэффициент , равный нулю, то и касательная имеет угловой коэффициент .

Это в свою очередь означает, что касательная параллельна оси , так как угловой коэффициент есть тангенс угла наклона касательной к оси .

Поэтому мы находим на графике точки экстремума (точки максимума и минимума), – именно в них касательные к графику функции будут параллельны оси .

Таких точек – 4.

Задача 3.

На рисунке изображен график производной функции , определенной на интервале . Найдите количество точек, в которых касательная к графику функции параллельна прямой или совпадает с ней.

Решение:

Раз касательная к графику функции параллельна (или совпадает) прямой , имеющей угловой коэффициент , то и касательная имеет угловой коэффициент .

Это в свою очередь означает, что в точках касания.

Поэтому смотрим, сколько точек на графике имеют ординату , равную .

Как видим, таких точек – четыре.

Задача 4.

На рисунке изображен график функции , определенной на интервале . Найдите количество точек, в которых производная функции равна 0.

Решение:

Производная равна нулю в точках экстремума. У нас их 4:

Задача 5.

На рисунке изображён график функции и одиннадцать точек на оси абсцисс:. В скольких из этих точек производная функции отрицательна?

Решение:

На промежутках убывания функции её производная принимает отрицательные значения. А убывает функция в точках. Таких точек 4.

Задача 6.

На рисунке изображен график функции , определенной на интервале . Найдите сумму точек экстремума функции .

Решение:

Точки экстремума – это точки максимума (-3, -1, 1) и точки минимума (-2, 0, 3).

Сумма точек экстремума: -3-1+1-2+0+3=-2.

Задача 7.

На рисунке изображен график производной функции , определенной на интервале . Найдите промежутки возрастания функции . В ответе укажите сумму целых точек, входящих в эти промежутки.

Решение:

На рисунке выделены промежутки, на которых производная функции неотрицательная.

На малом промежутке возрастания целых точек нет, на промежутке возрастания четыре целых значения : , , и .

Их сумма:

Задача 8.

На рисунке изображен график производной функции , определенной на интервале . Найдите промежутки возрастания функции . В ответе укажите длину наибольшего из них.

Решение:

На рисунке выделены цветом все промежутки, на которых производная положительна, а значит сама функция возрастает на этих промежутках.

Длина наибольшего из них – 6.

Задача 9.

На рисунке изображен график производной функции , определенной на интервале . В какой точке отрезка принимает наибольшее значение.

Решение:

Смотрим как ведет себя график на отрезке , а именно нас интересует только знак производной .

Знак производной на – минус, так как график на этом отрезке ниже оси .