45
«…нет ни одной области в «…нет ни одной области в математике, которая когда-либо не математике, которая когда-либо не окажется применимой к явлениям окажется применимой к явлениям действительного мира…» действительного мира…» Н.И. Лобачевский Н.И. Лобачевский

Применение производной в различных областях науки

  • Upload
    levia

  • View
    126

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Применение производной в различных областях науки. «…нет ни одной области в математике, которая когда-либо не окажется применимой к явлениям действительного мира…» Н.И. Лобачевский Составила учитель математики Алешкина О.Ю. Лови ошибку!. Устно. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Применение производной в различных областях науки

«…нет ни одной области в «…нет ни одной области в математике, которая когда-либо математике, которая когда-либо не окажется применимой к не окажется применимой к явлениям действительного явлениям действительного мира…»мира…»

Н.И. Н.И. ЛобачевскийЛобачевский

Составила учитель математики Алешкина О.Ю.Составила учитель математики Алешкина О.Ю.

Page 2: Применение производной в различных областях науки

Лови ошибку!Лови ошибку!Функции на своей области Функции на своей области

определенияопределения Производные Производные

1.1.

2. 2.

3. 3.

4. 4.

5. 5.

6. 6.

7. 7.

8. 8.

9. 9.

x

10, aиaxae

x

xln

xsin

xcos

tgx

ctgx

1aи0a,xalog

Page 3: Применение производной в различных областях науки

УстноУстно

44)1 xy 2

)22x

y x

2y)3 e

x5y)4 x4siny)5 2

)6x

y x2

1sinx10cosy)7 44)8 xy 23)9 xxy 2

)106x

y

Page 4: Применение производной в различных областях науки

1. На рисунке изображён график функции и касательная к нему в точке с абсциссой . Найдите значение производной функции в точке .

В 8 0 , 7 5

Page 5: Применение производной в различных областях науки

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

или совпадает с ней.

10 xf

1

В 8 3

у=1

Page 6: Применение производной в различных областях науки

Производная – одно из фундаментальных

понятий математики.

Оно возникло в 18 веке.

Независимо друг от друга И.Ньютон и

Г. Лейбниц разработали теорию

дифференциального исчисления.

Page 7: Применение производной в различных областях науки

Исаак Ньютон (1643-1727) один

из создателей дифференциального исчисления.

Главный его труд- «Математические начала натуральной философии».-оказал колоссальное влияние на развитие естествознания, стал поворотным пунктом в истории естествознания.

Ньютон ввёл понятие производной, изучая законы механики, тем самым раскрыл её механический смысл.

Интересно: Исаак Ньютон был так же и богословом. Он написал труды о Святой Троице, а также толкование на книгу пророка Даниила. Он высоко ценил именно свои богословские сочинения. Всегда, произнося имя Божие, Ньютон снимал шляпу.

Page 8: Применение производной в различных областях науки

«Предупреждаю, чтобы остерегались отбрасывать dx,-ошибка, которую часто допускают и которая препятствует продвижению вперёд». Г.В.Лейбниц. (1646-1716)

Создатель Берлинской академии наук. Основоположник дифференци- ального исчисления, ввёл большую часть современной символики матема- тического анализа.

Лейбниц пришёл к понятию производной решая задачу проведения касательной к производной линии, объяснив этим ее геометрический смысл .

Page 9: Применение производной в различных областях науки

Архимед  

Р. Декарт

Г.Галилей Ж. Лагранж

Л. Эйлер

Коши

Page 10: Применение производной в различных областях науки

Механическое движение- этоизменение положения

тела в пространстве относительно других тел с течением времени. Основной характеристикой механического движения служит скорость.

Page 11: Применение производной в различных областях науки

Механическое Механическое движение- этодвижение- это

изменение положения тела изменение положения тела относительно других тел с относительно других тел с

течением времени. течением времени.

Основной характеристикой Основной характеристикой механического движения механического движения

служит скорость.служит скорость.

Пусть закон движения тела задан уравнением s = s (t).Скорость неравномерного

движения тела в данный момент времени равна производной пути по времени, т.е.

)(tS

Page 12: Применение производной в различных областях науки

1.Найти производную s' = f '(t).

2. Подставить в полученную формулу заданное значение времени.

Если закон движения тела задан

уравнением s = s (t),то для нахождения мгновенной скорости

тела в какой-нибудь определенный момент

времени надо:

Page 13: Применение производной в различных областях науки

Автомобиль приближается к мосту с Автомобиль приближается к мосту с начальной скоростью 72 км/ч.начальной скоростью 72 км/ч.

У моста висит дорожный знак «36 км/ч».За 7 У моста висит дорожный знак «36 км/ч».За 7 сек до въезда на мост водитель нажал на сек до въезда на мост водитель нажал на

тормозную педаль. Стормозную педаль. С разрешаемой ли разрешаемой ли скоростью автомобиль въехал на мост, если скоростью автомобиль въехал на мост, если

тормозной путь определяется формулой тормозной путь определяется формулой

?20 2tts

Да, т.к. скорость через 7 сек. будет равна 6м/с (21,6 км/ч).

Page 14: Применение производной в различных областях науки
Page 15: Применение производной в различных областях науки
Page 16: Применение производной в различных областях науки

Под электрическим током понимают направленное движение свободных электрически заряженных частиц.

Количественной характеристикой электрического тока является сила тока.

Page 17: Применение производной в различных областях науки

)(tqI t

tqttqI

t

)()(lim

0

Page 18: Применение производной в различных областях науки
Page 19: Применение производной в различных областях науки
Page 20: Применение производной в различных областях науки

)(. tEинд

Page 21: Применение производной в различных областях науки

ЗАДАНИЕ Заряд, протекающий через проводник , меняется по закону

Найти силу тока в момент времени t=5 c.

)102( tSinq

Сила тока равна

2 А

Page 22: Применение производной в различных областях науки

А так же: если V(p) – закон изменения объема жидкости от внешнего давления p, то производная V/(p) есть мгновенная скорость изменения объема при внешнем давлении, равном p.

Сила есть производная работы по перемещению,

т.е. F=A /(x)

Теплоемкость – есть производная теплоты по температуре, т.е. C(t) = Q/(t)

d(l)=m/(l) - линейная плотность

K (t) = l/(t) - коэффициент линейного расширения

ω (t)= φ/(t) - угловая скорость

а (t)= ω/(t) - угловое ускорение

N(t) = A/(t) - мощность

Page 23: Применение производной в различных областях науки

ЗаданиеТеплота

Пусть Q (t) количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела массой 1 кг от 00С до температуры t0 (по Цельсию), известно,

что в диапазоне 00 до 950, формула Q (t) = 0,396t+2,08110-3t2-5,02410-7t3 дает хорошее приближение к истинному значению. Найдите, как зависит теплоёмкость воды от t.Решение.

C (t) = Q / (t) = 0,396 + 4,162*10 -3 t – 15,072*10 -7 t2

Page 24: Применение производной в различных областях науки
Page 25: Применение производной в различных областях науки
Page 26: Применение производной в различных областях науки

Химия изучает закономерности

протекания различных реакций.

Химия – это наука о веществах, о химических

превращениях веществ.

Page 27: Применение производной в различных областях науки
Page 28: Применение производной в различных областях науки

Так как скорость реакции v непрерывно изменяется в ходе процесса, ее обычно выражают производной концентрации реагирующих веществ по времени.

Page 29: Применение производной в различных областях науки

Если C(t) – закон изменения количества вещества, вступившего

в химическую реакцию, то скорость v(t) химической реакции в момент

времени t равна производной:

.)()( tСt

Page 30: Применение производной в различных областях науки

Понятие на Понятие на языке химииязыке химии Обозначение Обозначение Понятие на языке Понятие на языке

математикиматематики

Количество в-ва Количество в-ва в момент в момент времени времени tt00

c = c(t) c = c(t) Функция Функция

Интервал Интервал временивремени

∆∆t = tt = t22 – t – t11 Приращение аргументаПриращение аргумента

Изменение Изменение количества в-ваколичества в-ва

∆∆c = c(t+ tc = c(t+ t ) – ) – c(t)c(t)

Приращение функцииПриращение функции

Средняя Средняя скорость скорость химической химической реакцииреакции

∆∆c/∆tc/∆tОтношение приращён. Отношение приращён. функции к приращён. функции к приращён. аргументу аргументу

V (t) = c ‘(t)

производная в химиипроизводная в химии

Предел этого отношения при стремлении Δt к нулю - есть скорость химической реакции в данный момент времени

Page 31: Применение производной в различных областях науки

ЗАДАНИЕ Найти скорость реакции в момент

времени t = 10сек, если концентрация

исходного продукта меняется по закону

tисх еС 2,050

Page 32: Применение производной в различных областях науки
Page 33: Применение производной в различных областях науки

Популяция – это совокупность особей данного вида, занимающих определённый участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций, а также является элементарной единицей эволюции.

Page 34: Применение производной в различных областях науки

По известной зависимости численности популяции x (t) определить относительный прирост в момент времени t.

Page 35: Применение производной в различных областях науки

Понятие на языке Понятие на языке биологиибиологии

ОбозначениеОбозначение Понятие на языке Понятие на языке математикиматематики

Численность в Численность в момент времени момент времени tt11

x = x(t)x = x(t)ФункцияФункция

Интервал времениИнтервал времени ∆∆t = tt = t22 – t – t11Приращение Приращение аргументааргумента

Изменение Изменение численности численности популяциипопуляции

∆∆x = x(tx = x(t22) – x(t) – x(t11))Приращение Приращение функциифункции

Скорость Скорость изменения изменения численности численности популяциипопуляции

∆∆x/∆tx/∆t

Отношение Отношение приращения приращения функции к функции к приращению приращению аргументааргумента

Относительный Относительный прирост в данный прирост в данный моментмомент

LimLim ∆ ∆x/∆tx/∆t

t 0t 0Производная Производная

Р = х‘ (t)

Page 36: Применение производной в различных областях науки
Page 37: Применение производной в различных областях науки

• Идея социологической модели Томаса Мальтуса состоит в том, что прирост населения пропорционально числу населения в данный момент времени t через N(t), N‘ (t) =kN(t).

• Модель Мальтуса неплохо действовала для описания численности населения США с 1790 по 1860 годы. Ныне эта модель в большинстве стран не действует.

Page 38: Применение производной в различных областях науки
Page 39: Применение производной в различных областях науки

Пусть у = у(t)- численность населения.

Рассмотрим прирост населения за t = t-t0

y = k y t, где к = кр – кс –коэффициент прироста (кр – коэффициент рождаемости, кс – коэффициент смертности)

y:t=k y

При t0 получим lim y/ t=у’

у’= к у

Page 40: Применение производной в различных областях науки
Page 41: Применение производной в различных областях науки

• П (t) = υ / (t) - производительность труда, где υ (t) - объем продукции

• J(x) = y / (x) - предельные издержки производства, где y– издержки производства в зависимости от объема выпускаемой продукции x.

Page 42: Применение производной в различных областях науки

Оборот предприятия за истекший год описывается через функцию  U(t)=0,15t³ – 2t² + 200, где t – месяцы, U-миллионы. Исследуйте оборот предприятия за 9 и 10 месяцы.

Решение. Исследуем оборот предприятия с помощью производной:

U'(t)=0,45t² - 4t 

Меньше оборот был на девятом месяце - 0,45.

На 10 месяце - 5.

Page 43: Применение производной в различных областях науки
Page 44: Применение производной в различных областях науки

Всё смог ! Уроком доволен

Не совсем всё понял, хочу

понять

Ничего не понял И не хочу понимать !

Page 45: Применение производной в различных областях науки