德国 12 年级数学:函数讨论、最优化与积分

12 年级把微分用到完整:系统研究函数、解决实际最优化问题,并通过积分认识微分的逆运算。

参考现有 NRW(北莱茵–威斯特法伦州)课标映射。各州、学校类型及课堂安排可能不同;本页精选内容不代表完整教学大纲。

函数讨论按固定顺序做:定义域、导数、零点、极值、拐点、无穷远行为。最优化问题必须有约束条件,否则解不唯一。

1. 研究函数

e 指数函数的导数就是它本身,增长速度超过任何幂函数。函数讨论中一阶导给出极值,二阶导给出凹凸性。导数的零点要逐一检验。

2. 极值问题

先写出要最大化或最小化的目标函数,再用约束条件把它化成只含一个变量,然后研究导数并检查定义域端点。

3. 积分

不定积分是全体原函数,定积分是曲线与坐标轴之间的有向面积。基本定理把两者连起来:用原函数求积分,再代入上下限。

两道入门练习

求 f(x) = e^x 的导数。

答案与步骤

f′(x) = e^x

e 指数函数的导数就是它本身,表达式不变。

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求 f(x) = x² − 4x 的零点。

答案与步骤

x = 0 和 x = 4

提取公因式:x · (x − 4) = 0,所以 x = 0 或 x = 4。

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