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数学 · 动态模型

数学动态模型库

把抽象的数量关系变成可以拖动、调整和观察的课堂模型。探索数轴、几何与面积推导,以及表达式、表格和图象联动的函数模型。

函数模型

割线、切线与导数

让动点从左右靠近固定点,比较平均变化率与瞬时变化率,理解割线趋近切线。 适用:高中

平均变化率瞬时变化率割线与切线导数

下一步:导数、单调性与极值 →

两点越来越近,平均变化率趋向哪里?

固定 P,改变横向增量 h,让 Q 从左右靠近 P。蓝线为函数,橙色虚线为割线,紫线为切线。按 Tab 聚焦 P/Q 后用左右方向键调整 x₀/h,每次 0.01,Shift 每次 0.1。

横向增量 Δx = h
纵向增量 Δy
割线斜率 Δy/Δx
割线、切线与函数曲线P 是固定点,Q 是横坐标相差 h 的点;切线的斜率是平均变化率的极限。P/Q 很近时坐标仍分别保留,可以使用增量按钮继续探索。

h 趋于 0,不是把 h 直接代成 0

导数是瞬时变化率,也是切线斜率;割线斜率是两个不同点间的平均变化率。有限步演示用于观察趋势,不能替代极限论证。切线可能穿过曲线(例如 x³ 在原点的切线),不能用“只接触一次”定义切线。

同一 P:分别从左、右比较平均变化率;点击 h 应用
h割线斜率导数

本步只探索 x²、x³ 的可导情形,定义域为全体实数。观察窗口和控件范围不表示定义域限制。h 始终非零,最小 |h| 为 0.001;两轴单位长度相同。

CLASSROOM IDEA

课堂使用提示

先隐藏切线,固定 P,分别令 h 从左右趋近 0,比较平均变化率表,再显示导数和切线。h 始终非零,不能把 0 直接代入差商。以代数恒等式说明极限,有限步观察只辅助理解;切线可穿过曲线,不以相交次数定义。本步探索可导的 x² 和 x³,接着进入导数、单调性与极值。