【阅前提示】我在原有“数理化自学丛书”系列17册的基础上又添加了1册八五人教甲种本《微积分初步》,原因有二:一则,我是双鱼座,有一定程度的偶双症,但“自学丛书”系列中代数4册、几何5册实在令我刺挠,因此就需要加入一本代数,使两边能够对偶平衡;二则,我认为《微积分初步》这本书对“准大学生”很重要,以我的惨痛教训为例,大一高数第一堂课,我是直接蒙圈,学了个寂寞。另外大学物理的前置条件是必须有基础微积分知识,因此我所读院校的大学物理课是推迟开课;而比较生猛的大学则是直接开课,然后在绪论课中猛灌基础高数(例如田光善舒幼生老师的力学课)。我选择在“自学丛书”17本的基础上添加这本《微积分初步》,就是希望小伙伴升大学前可以看看,不至于像我当年那样被高数打了个措手不及。
第二章导数和微分
一、本章主要内容是导数和微分的概念、求导数和求微分的方法以及微分在近仪计算上的某些应用。
二、导数概念是徽积分学的基本概念之一。函数 y=f(x) 的导数 f'(x),就是函数的改变量 △y 与自变量的改变量 △x 的比 △y/△x 当 △x→0 时的极限,
,
它表示在点 x 处函数 y 对自变量的变化率,它的几何意义是曲线 y=f(x) 在点 (x,f(x)) 处的切线的斜率。
如果 f'(x₀) 存在,曲线 y=f(x) 上点 (x₀,y₀) 处的切线的方程为 y-y₀=f'(x₀)(x-x₀);
。
三、函数 y=f(x) 的微分 dy 就是函数的导数 f'(x) 与自变量的微分 dx(dx=△x≠0)的积,
即 dy=f'(x)dx 。
求函数 y=f(x) 的导数 f'(x) 与求函数的微分 f'(x)dx 是互通的,
,
所以导数也叫做微商。
四、求函数的导数或微分的方法叫做微分法。根据定义求导数是最基本的方法。对初等函数来说,只要根据定义先求得一些基本初等函数的导数,再利用求导数(或微分)的四则运算法则以及复合函数、反函数的求导(或微分)法则,就可以求出任一初等函数的导数(或微分)。这里,复合函数的求导法则特别重要,应切实掌握。
五、根据微分的定义及其几何意义,有下列近似公式:
△y≈f'(x)△x(| △x | 很小),
f(x)≈f(x₀)+f'(x₀)(x-x₀)(| x-x₀ | 很小) 。
利用这些公式,可以求出函数的改变量或在某一点处的函数值的近似值。
特别当 x₀=0 时,有 f(x)≈f(0)+f'(0)x(| x | 很小)。
由此可以导出一些常用的近似公式,从而使实际问题中的一些计算大为简化。
A组
1、
的 △x 是正的还是负的?还是可正可负? 的 △x 呢? 的 △x 呢?与 及 之间有什么关系?
(2) f'(x) 和 f'(x₀) 有什么不同?f'(x₀) 与 [f(x₀)]' 有什么不同?
2、一质点沿 OA 轴运动,在时刻 t(秒)时,质点的位置 s=6t-t²(米)。
(1) 求 t=0,2,3,6,7 时质点的位置。当 s 取负值时意味着什么?
(2) 求速度 v(米/秒)的表示式,并求 t=0,2,3,6,7 时的 v 值。v 值为负时意味着什么?
(3) 什么时刻以后,质点改变运动的方向?
3、在受到制动后的 t 秒钟内飞轮转过的角度(弧度)由函数 φ(t)=4t-0.3t² 给出,求:
(1) t=2(秒)时,飞轮转过的角度;
(2) 飞轮停止旋转的时刻。
4、假设 1 公斤的铁从 0°C 加热到 t°C(0≤t≤200)时,所吸收的热量 Q(千卡)由公式 Q(t)=0.1053t+0.000071t² 确定,求 t=50 时铁的比热 C 。(提示:比热C=Q'(t)千卡/公斤·度)
5、已知抛物线 y=x²-4 及直线 y=x+2,求直线与抛物线在交点处的切线的交角。
6、已知两曲线 y=x²-1 与 y=1-x³ 。
(1) 这两曲线在横坐标为 x₀ 的点处的切线互相平行,求 x₀ 的值;
(2) 这两曲线在横坐标为 x₁ 的点处的切线互相垂直,求 x₁ 的值。
7、按定义求 y=tgx 的导数。
8、求下列函数的导数:
9、求下列函数的导数:
10、一金属圆盘受热膨胀,它的半径以 0.01厘米/秒 的速度均匀增大,当它的半径等于 2 厘米时,它的面积的增大速度是多少?(提示:圆面积 S=π r²,把 S 和 r 都看成 t 的函数)
11、求证抛物线 √x+√y=√a 上任意一点处的切线在两坐标袖上裁距的和等于 a 。
12、求垂直于直线 2x+4y-3=0 并与双曲线 x²/2-y²/7=1 相切的直线的方程。
13、某运动物体由点 O 开始作直线运动,经过 t 秒后它和点 O 的距离为 s=(1/4)t⁴-4t³+16t² 。
(1) 此物体什么时刻在 O 点(即 s=0)?
(2) 什么时刻它的速度为 0?
(3) 什么时刻它的加速度值为 11?
14、求下列函数的二阶导数:
15、求下列函数 y 在指定点处的一阶导数及二阶导数:
16、一物体作阻尼运动,运动规律为
,
求运动物体的速度和加速度。
17、求下列函数的徽分:
18、设 y=cos²φ,当 φ 从 60° 变到 60°30' 时,求函数 y 的微分。
19、单摆的周期 T(秒)与单摆的长度 l(厘米)之间,
。
长度为 20 厘米的单摆加长 1 厘米后,它的周期大约增加多少?
20、利用近似公式 f(x)≈f(x₀)+f'(x₀)(x-x₀) 求下列各式的近似值:
(1) sin29°;
(2) arctg0.97 。
21、当 | x | 很小时,导出下列近似公式:
22、计算下列各式的近似值:
(1) ³√1.02;
(2) 1/√99.5
(3) log1.010.997 。
23、已知 f(x)=x/√(x²+9),求 f(0.03) 的近似值。
24、如图,一透镜的凸面半径是 R,口径是 2h(h 比 R 小得多),厚度是 δ 。
B组
25、证明双曲线 xy=a(a 为不等于零的常数)上任意一点处的切线和坐标抽所构成的三角形的面积等于 2 | a | 。
26、设函数
为了使 f(x) 在点 x=1 处连续而且可导,应该怎样选取系数 a,b?
27、把 y=arcsinx 变形为 x=siny,利用隐函数的求导法则,证明:
。
28、一质量为 3 公斤的物体挂于弹簧的下端,在 O 点上下振动,振动规律为 x=10sint 。求振动过程中的最大动能。(位移单位为厘米,时间单位为秒)
29、一倒置圆锥形的容器,它的轴截面是一等边三角形,以每秒 100 立方厘米的速度往容器内加水,求当水面高度为 20 厘米时水面上升的速度。(提示:先写出容器内水的体积与水面高度的函数关系)
30、从上口直径为 12 厘米,深为 18 厘米的锥形漏斗中流出溶液,当液面高度从 10 厘米下降到 9.8 厘米时,求流出溶液的容积的近似值。