教学目标:
1.通过生活中优化问题的学习,体会导数在解决实际问题中的作用,促进
学生全面认识数学的科学价值、应用价值和文化价值.
2.通过实际问题的研究,促进学生分析问题、解决问题以及数学建模能力的提高.
教学重点:
如何建立实际问题的目标函数是教学的重点与难点.
教学过程:
一、问题情境
问题1 把长为60cm的铁丝围成矩形,长宽各为多少时面积最大?
问题2 把长为100cm的铁丝分成两段,各围成正方形,怎样分法,能使两个正方形面积之各最小?
问题3 做一个容积为256L的方底无盖水箱,它的高为多少时材料最省?
二、新课引入
导数在实际生活中有着广泛的应用,利用导数求最值的方法,可以求出实际生活中的某些最值问题.
1.几何方面的应用(面积和体积等的最值).
2.物理方面的应用(功和功率等最值).
3.经济学方面的应用(利润方面最值).
三、知识建构
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?
说明1 解应用题一般有四个要点步骤:设——列——解——答 .
说明2 用导数法求函数的最值,与求函数极值方法类似,加一步与几个极
值及端点值比较即可.
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?
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,才能使所用材料最省?
说明1 这种在定义域内仅有一个极值的函数称单峰函数 .
说明2 用导数法求单峰函数最值,可以对一般的求法加以简化,其步骤为:
S1 列:列出函数关系式.
S2 求:求函数的导数.
S3 述:说明函数在定义域内仅有一个极大(小)值,从而断定为函数的最大(小)值,必要时作答.
例3 在如图所示的电路中,已知电源的内阻为,电动势为.外电阻为
多大时,才能使电功率最大?最大电功率是多少?
说明 求最值要注意验证等号成立的条件,也就是说取得这样的值时对应的自变量必须有解.
例4 强度分别为a,b的两个光源A,B,它们间的距离为d,试问:在连接这两个光源的线段AB上,何处照度最小?试就a=8,b=1,d=3时回答上述问题(照度与光的强度成正比,与光源的距离的平方成反比).
例5 在经济学中,生产单位产品的成本称为成本函数,记为;出售单位产品的收益称为收益函数,记为;称为利润函数,记为.
(1)设,生产多少单位产品时,边际成本最低?
(2)设,产品的单价,怎样的定价可使利润最大?
四、课堂练习
1.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___.
2.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.
3.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,把四边折起做成一个无盖小盒,要使纸盒的容积最大,问剪去的小正方形边长应为多少?
4.一条水渠,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.
五、回顾反思
(1)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.
(2)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.
(3)相当多有关最值的实际问题用导数方法解决较简单 .
六、课外作业
课本第38页第1,2,3,4题.