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把导数当作变化率

求导不难,但题目写成水、成本或高度的故事后,就看不出微积分用在哪里。

本页内容
  1. 怎样把变化率问题变成微积分?
  2. 例题详解
  3. 要留意的错误
  4. 自我检测
  5. 下一步

导数衡量一个量相对于另一个量变化得多快。当题目把 y 写成 t 的函数时,dy/dt 就是 y 相对于时间的变化率,在指定 t 处的值告诉你 y 在那一刻变化得多快。

这一课接在用正确的倒数符号求法线之后,属于切线、法线与变化率,会用到求导技巧中的规则。

怎样把变化率问题变成微积分?

  1. 找出在变化的量,例如体积 V。
  2. 找出它所依赖的变量,通常是时间 t。
  3. 对 t 求导,得到 dV/dt。
  4. 代入题目给的时间。
  5. 写上单位;如果题目要求解释,再写一句简短的话。

“在……的时刻”或“当 t = 5 时”指向导数的值。“在 t = 0 和 t = 5 之间”则指向平均值,要用差来计算。

例题详解

水流入一个水箱。t 分钟后的体积是 V = 40t − t² 升,0 ≤ t ≤ 20。求 t = 5 时体积增加的速率,并与最初 5 分钟的平均速率比较。

第一步,求导: dV/dt = 40 − 2t。

第二步,代入 t = 5: dV/dt = 40 − 10 = 30。

t = 5 时体积以每分钟 30 升的速率增加。

第三步,平均速率: V(0) = 0,V(5) = 200 − 25 = 175。平均速率 = 175 ÷ 5 = 每分钟 35 升。

平均值(35)比 t = 5 时的速率(30)大,因为水箱随着时间推移注水越来越慢。

要留意的错误

常见的错误是用 V 除以 t,再把它当作瞬时变化率。

错误演算: V(5) = 175,所以速率是 175 ÷ 5 = 每分钟 35 升。

这是 5 分钟内的平均速率,不是 t = 5 时的速率。

改正的方法是开始前先问:“是某一瞬间,还是一段时间?”某一瞬间就求导再代入;一段时间就用数值的差除以所用时间。

自我检测

先试做,再打开答案。

1. 一块扩散的污渍面积为 A = 3t² + 2t cm²,t 以秒计。求 t = 4 时的 dA/dt。

查看答案

dA/dt = 6t + 2。t = 4 时:24 + 2 = 每秒 26 cm²。

2. 某种群数量模型为 P = 1000 + 50t − 2t²,t 以年计。求 t = 10 时 P 的变化率。

查看答案

dP/dt = 50 − 4t。t = 10 时:50 − 40 = 每年 10。数量仍在增长,但增长很慢。

3. 对 y = t³ − 6t² + 5,求使 y 的变化率为零的 t 值。

查看答案

dy/dt = 3t² − 12t = 3t(t − 4)。令它等于零,得 t = 0 或 t = 4。检查:3(0)(−4) = 0,3(4)(0) = 0。✓

下一步

两个量常常同时变化,所以接着学习用相关变化率模型联系两个变化的量。在混合练习题组中练习。无计算器运算训练帮助你做好运算,二次函数结构探索器能帮你从图像读出转折点。

如果应用题是你失分的地方,可以让附加数学线上一对一补习的老师陪你逐题重做以前的错题,练习每次先问“要对什么求导”。

常见问题

dV/dt 到底是什么意思?

它是 V 在某一瞬间相对于 t 的变化率。如果 V 是体积(升),t 是时间(分钟),dV/dt 的单位就是升每分钟。它是 V 对 t 图像在那一刻的斜率,不是一段时间内的平均值。

它和平均变化率有什么不同?

平均变化率是一段区间内数量的变化量除以时间的变化量。导数给出的是某一精确时刻的变化率。只有当图像在该区间内是直线时,两者才相等。

答案一定要写单位吗?

题目给了单位就要写。把数量的单位和变量的单位合起来,例如 cm² 每秒或米每分钟。没有单位的数字会失去变化率的意义,情境题通常期望你写出单位。

更新于:

下一步

如果关于变化率的应用题让你不确定该对什么求导,一对一的老师可以陪你把每个故事变成函数,直到这个模式变成自然反应。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

家长:在这里咨询

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