导数知识是学习高等数学的基础,它是从生产技术和自然科学的需要中产生的,同时,又促进了生产技术和自然科学的发展,它不仅在天文、物理、工程领域有着广泛的应用。而且在工农业生产及实际生活中,也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。接下来就导数在实际生活中的应用略微讨论。
1.导数与函数的极值、最值解读
函数的极值是在局部范围内讨论的问题,是一个局部概念,函数的极值可能不止一个,也可能没有极值。
函数在点处可导,则是是极值点的必要不充分条件,但导数不存在的点也有可能是极值点。
最大值、最小值是函数对整个定义域而言的,是整体范围内讨论的问题,是一个整体性的概念,函数的最大值、最小值最多各有一个。函数最值在极值点处或区间的断点处取得。
2.导数在实际生活中的应用解读
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?
思路:设箱底边长为cm,则箱高cm,得箱子容积是箱底边长的函数:,从求得的结果发现,箱子的高恰好是原正方形边长的,这个结论是否具有一般性?
变式:从一块边长为的正方形铁皮的各角截去相等的方块,把各边折起来,做一个无盖的箱子,箱子的高是这个正方形边长的几分之几时,箱子容积最大?
提示:
答案:。
评注: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,对于实际生活中的优化问题,如果其目标函数为高次多项式函数,简单的分式函数,简单的无理函数,简单的指数、对数函数,或它们的复合函数,均可用导数法求其最值。可见,导数的引入,大大拓展了中学数学知识在实际优化问题中的应用空间。
例2: 已知某商品生产成本与常量q的函数关系式为,价格p与产量q的函数关系式。求产量q为何值时,利润L最大。
分析:利润Lmt15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
利润
令,即 求得唯一的极值点
因为L只有一个极值点,所以它是最大值。
答:产量为84时,利润L最大。
点评:上题主要也是考查利用导数研究函数的最值的基础知识,运用数学知识解决利润问题,在实际生活中应用也很广泛。
例3:烟囱向其周围地区散落烟尘而污染环境。已知落在底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云y,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= ∴CB=,
于是点C车道偏离预警系统的烟尘浓度为: ,
honda crv其中为比例系数。
则
令,有,
即。
解得在(0,20)内惟一驻点。
由于烟尘浓度的最小值客观上存在,并在(0,英菲尼迪fx多少钱20)内取得,
∴在惟一驻点处,浓度最小,即在AB间距汽车点评网A处km处的烟尘浓度最小。
例4:统计表明,某种型号的汽车的匀速行驶中每小时的耗油量为(升),关于行驶速度(千米/小时)的函数解析式可以表示为:
。已知甲、乙两地相距100千米。
(1) 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?
(2) 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:(1)当=40时,汽车从甲地到乙地行驶了小时,
要耗油(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。
(2)当速度为千米/小时时,汽车从甲地到乙地行驶了小时,设耗油为
依题意:
.
令,得。
当时,,是减函数;
当时,,是增函数。
当时,取到极小值。
因为在上只有一个极值,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。
点评:以导数知识为工具研究函数单调性对函数单调性的研究,导数座位强有力的工具提供了简单、程序化的方法,具有普遍的可操作方法。
总之,导数座位一种工具,在解决显示生活中的很多问题时使用非常方便,尤其是可以使用导数解决生活中的很多优化组合的问题,这些问题转化为求函数的最值问题,运用导数
求解,很大程度上简化了我们的过程,缩短了步骤,起着非常重要的作用。还可以解析几何相联系,可以在知识网络交汇处设计问题。因此,在实际生活中,药学会应用导数的作用。
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