高中 · 导数与极限

割线缩小,会留下什么?

比较x²与|x|,Δx可从两侧接近0。让割线两点靠近,再从另一侧靠近。

问题的来处17世纪 · 牛顿与莱布尼茨

切线显微镜:问题从哪里来?

微积分把瞬时变化与极限联系起来。缩小割线是观察途径,导数是否存在还需要检验两侧趋向同一结果。

读一段背景,带着问题动手

微积分把瞬时变化与极限联系起来。缩小割线是观察途径,导数是否存在还需要检验两侧趋向同一结果。

微积分把瞬时变化与极限联系起来。缩小割线是观察途径,导数是否存在还需要检验两侧趋向同一结果。 比较x²与|x|,Δx可从两侧接近0。 画面看起来尖,如何用左右差商说明不可导?

现在,换你来试只改变Δx,比较正负小间隔差商;再检查|x|在0处。

故事出处与延伸阅读

切线显微镜

M07 / 函数与数形结合
今天的问题

左右斜率会走向同一个值吗?

独立探索要做什么?

只改变Δx,比较正负小间隔差商;再检查|x|在0处。

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从1到-1 逐步改变割线横向间隔Δx;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
缩短割线 · 注意左右极限Δx = 0.5 · 左右都试一试
青色函数金色割线端点:实际取样
看这里 · 割线斜率0.5

当前差商 0.5,导数 0。缩小正、负Δx,看看是否走向相同值。

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

割线斜率
0.5
该点导数
0
割线与导数差
0.5

Δx=0时差商未定义。|x|在0处左右斜率分别为−1和1,无唯一切线斜率;放大画面不能替代极限论证。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

画面看起来尖,如何用左右差商说明不可导?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

x²差商=[(x+h)²−x²]/h=2x+h,h→0得2x。|x|在0处两侧分别为±1,因此不可导;h=0不直接计算0/0。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

左右斜率会走向同一个值吗?

换个条件,再试一次

画面看起来尖,如何用左右差商说明不可导?

看哪里?

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识导数与极限涉及的量与单位:函数(无量纲)、观察点x(无量纲)、割线横向间隔Δx(无量纲)。高中为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:让割线两点靠近,再从另一侧靠近。

再做定量:保持其他条件,比较割线横向间隔Δx与割线斜率(无量纲),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

x²差商=[(x+h)²−x²]/h=2x+h,h→0得2x。|x|在0处两侧分别为±1,因此不可导;h=0不直接计算0/0。

对照核验提示:光滑曲线:x²在0处,右侧趋近;尖点左侧:|x|在0处,左侧趋近。按这些题设自己操作并比较割线斜率,不把参考情景当个人完成。

适用范围:Δx=0时差商未定义。|x|在0处左右斜率分别为−1和1,无唯一切线斜率;放大画面不能替代极限论证。

OpenStax · Calculus 1(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。