高中函數(shù)單調(diào)性教案
發(fā)表時(shí)間:2020-02-19單調(diào)性與最大小值教學(xué)設(shè)計(jì)。
一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé),作為教師就要好好準(zhǔn)備好一份教案課件。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容,幫助教師有計(jì)劃有步驟有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。你知道怎么寫具體的教案內(nèi)容嗎?為了讓您在使用時(shí)更加簡(jiǎn)單方便,下面是小編整理的“單調(diào)性與最大小值教學(xué)設(shè)計(jì)”,僅供參考,大家一起來(lái)看看吧。
教學(xué)設(shè)計(jì)1.3.1單調(diào)性與最大(小)值
第1課時(shí)
整體設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo)
1.使學(xué)生從形與數(shù)兩方面理解函數(shù)單調(diào)性的概念,初步掌握利用函數(shù)圖象和單調(diào)性定義判斷、證明函數(shù)單調(diào)性的方法.
2.通過(guò)對(duì)函數(shù)單調(diào)性定義的探究,滲透數(shù)形結(jié)合的思想方法,培養(yǎng)學(xué)生觀察、歸納、抽象的能力和語(yǔ)言表達(dá)能力;通過(guò)對(duì)函數(shù)單調(diào)性的證明,提高學(xué)生的推理論證能力.
3.通過(guò)知識(shí)的探究過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心觀察、認(rèn)真分析、嚴(yán)謹(jǐn)論證的良好思維習(xí)慣,讓學(xué)生經(jīng)歷從具體到抽象,從特殊到一般,從感性到理性的認(rèn)知過(guò)程.
重點(diǎn)難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):函數(shù)單調(diào)性的概念、判斷及證明.
教學(xué)難點(diǎn):歸納抽象函數(shù)單調(diào)性的定義以及根據(jù)定義證明函數(shù)的單調(diào)性.
教學(xué)方法
教師啟發(fā)講授,學(xué)生探究學(xué)習(xí).
教學(xué)手段
計(jì)算機(jī)、投影儀.
教學(xué)過(guò)程
創(chuàng)設(shè)情境,引入課題
課前布置任務(wù):
(1)由于某種原因,2008年北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式時(shí)間由原定的7月25日推遲到8月8日,請(qǐng)查閱資料說(shuō)明做出這個(gè)決定的主要原因.
(2)通過(guò)查閱歷史資料研究北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式當(dāng)天氣溫變化情況.
課上通過(guò)交流,可以了解到開(kāi)幕式推遲主要是天氣的原因,北京的天氣到8月中旬,平均氣溫、平均降雨量和平均降雨天數(shù)等均開(kāi)始下降,比較適宜舉辦大型國(guó)際體育賽事.
下圖是北京市某年8月8日一天24小時(shí)內(nèi)氣溫隨時(shí)間變化的曲線圖.
圖1
引導(dǎo)學(xué)生識(shí)圖,捕捉信息,啟發(fā)學(xué)生思考.
問(wèn)題:觀察圖形,能得到什么信息?
預(yù)案:(1)當(dāng)天的最高溫度、最低溫度以及何時(shí)達(dá)到;
(2)在某時(shí)刻的溫度;
(3)某些時(shí)段溫度升高,某些時(shí)段溫度降低.
在生活中,我們關(guān)心很多數(shù)據(jù)的變化規(guī)律,了解這些數(shù)據(jù)的變化規(guī)律,對(duì)我們的生活是很有幫助的.
問(wèn)題:還能舉出生活中其他的數(shù)據(jù)變化情況嗎?
預(yù)案:水位高低、燃油價(jià)格、股票價(jià)格等.
歸納:用函數(shù)觀點(diǎn)看,其實(shí)就是隨著自變量的變化,函數(shù)值是變大還是變?。?br> 【設(shè)計(jì)意圖】由生活情境引入新課,激發(fā)興趣.
歸納探索,形成概念
對(duì)于自變量變化時(shí),函數(shù)值是變大還是變小,初中時(shí)同學(xué)們就有了一定的認(rèn)識(shí),但是沒(méi)有嚴(yán)格的定義,今天我們的任務(wù)首先就是建立函數(shù)單調(diào)性的嚴(yán)格定義.
1.借助圖象,直觀感知
問(wèn)題1:分別作出函數(shù)y=x+2,y=-x+2,y=x2,y=1x的圖象,并且觀察自變量變化時(shí),函數(shù)值有什么變化規(guī)律?
圖2
預(yù)案:(1)函數(shù)y=x+2在整個(gè)定義域內(nèi)y隨x的增大而增大;函數(shù)y=-x+2在整個(gè)定義域內(nèi)y隨x的增大而減?。?br> (2)函數(shù)y=x2在[0,+∞)上y隨x的增大而增大,在(-∞,0)上y隨x的增大而減?。?br> (3)函數(shù)y=1x在(0,+∞)上y隨x的增大而減小,在(-∞,0)上y隨x的增大而減小.
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分類描述(增函數(shù)、減函數(shù)),同時(shí)明確函數(shù)的單調(diào)性是對(duì)定義域內(nèi)某個(gè)區(qū)間而言的,是函數(shù)的局部性質(zhì).
問(wèn)題2:能不能根據(jù)自己的理解說(shuō)說(shuō)什么是增函數(shù)、減函數(shù)?
預(yù)案:如果函數(shù)f(x)在某個(gè)區(qū)間上隨自變量x的增大,y也越來(lái)越大,我們說(shuō)函數(shù)f(x)在該區(qū)間上為增函數(shù);如果函數(shù)f(x)在某個(gè)區(qū)間上隨自變量x的增大,y越來(lái)越小,我們說(shuō)函數(shù)f(x)在該區(qū)間上為減函數(shù).
教師指出:這種認(rèn)識(shí)是從圖象的角度得到的,是對(duì)函數(shù)單調(diào)性的直觀認(rèn)識(shí).
【設(shè)計(jì)意圖】從圖象直觀感知函數(shù)單調(diào)性,完成對(duì)函數(shù)單調(diào)性的第一次認(rèn)識(shí).
2.探究規(guī)律,理性認(rèn)識(shí)
問(wèn)題1:下圖是函數(shù)y=x+2x(x>0)的圖象,能說(shuō)出這個(gè)函數(shù)分別在哪個(gè)區(qū)間為增函數(shù)和減函數(shù)嗎?
圖3
學(xué)生的困難是難以確定分界點(diǎn)的確切位置.
通過(guò)討論,使學(xué)生感受到用函數(shù)圖象判斷函數(shù)單調(diào)性雖然比較直觀,但有時(shí)不夠精確,需要結(jié)合解析式進(jìn)行嚴(yán)密化、精確化的研究.
【設(shè)計(jì)意圖】使學(xué)生體會(huì)到用數(shù)量大小關(guān)系嚴(yán)格表述函數(shù)單調(diào)性的必要性.
問(wèn)題2:如何從解析式的角度說(shuō)明f(x)=x2在[0,+∞)為增函數(shù)?
預(yù)案:(1)在給定區(qū)間內(nèi)取兩個(gè)數(shù),例如1和2,因?yàn)?2<22,所以f(x)=x2在[0,+∞)為增函數(shù).
(2)仿(1),取很多組驗(yàn)證均滿足,所以f(x)=x2在[0,+∞)為增函數(shù).
(3)任取x1,x2∈[0,+∞),且x1<x2,因?yàn)閤12-x22=(x1+x2)(x1-x2)<0,即x12<x22,
所以f(x)=x2在[0,+∞)為增函數(shù).
對(duì)于學(xué)生錯(cuò)誤的回答,引導(dǎo)學(xué)生分別用圖形語(yǔ)言和文字語(yǔ)言進(jìn)行辨析,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的根源在于自變量不可能被窮舉,從而引導(dǎo)學(xué)生在給定的區(qū)間內(nèi)任意取兩個(gè)自變量x1,x2.
【設(shè)計(jì)意圖】把對(duì)單調(diào)性的認(rèn)識(shí)由感性上升到理性的高度,完成對(duì)概念的第二次認(rèn)識(shí).事實(shí)上也給出了證明單調(diào)性的方法,為證明單調(diào)性做好了鋪墊.
3.抽象思維,形成概念
問(wèn)題:你能用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)符號(hào)語(yǔ)言表述出增函數(shù)的定義嗎?
師生共同探究,得出增函數(shù)嚴(yán)格的定義,然后學(xué)生類比得出減函數(shù)的定義.
(1)板書(shū)定義
(2)鞏固概念
判斷題:
①已知f(x)=1x,因?yàn)閒(-1)<f(2),所以函數(shù)f(x)是增函數(shù).
②若函數(shù)f(x)滿足f(2)<f(3),則函數(shù)f(x)在區(qū)間[2,3]上為增函數(shù).
③若函數(shù)f(x)在區(qū)間(1,2]和(2,3)上均為增函數(shù),則函數(shù)f(x)在區(qū)間(1,3)上為增函數(shù).
④因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=1x在區(qū)間(-∞,0)和(0,+∞)上都是減函數(shù),所以f(x)=1x在(-∞,0)∪(0,+∞)上是減函數(shù).
通過(guò)判斷題,強(qiáng)調(diào)三點(diǎn):
①單調(diào)性是對(duì)定義域內(nèi)某個(gè)區(qū)間而言的,離開(kāi)了定義域和相應(yīng)區(qū)間就談不上單調(diào)性.
②對(duì)于某個(gè)具體函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,可以是整個(gè)定義域(如一次函數(shù)),可以是定義域內(nèi)某個(gè)區(qū)間(如二次函數(shù)),也可以根本不單調(diào)(如常函數(shù)).
③函數(shù)在定義域內(nèi)的兩個(gè)區(qū)間A,B上都是增(或減)函數(shù),一般不能認(rèn)為函數(shù)在A∪B上是增(或減)函數(shù).
思考:如何說(shuō)明一個(gè)函數(shù)在某個(gè)區(qū)間上不是單調(diào)函數(shù)?
【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生由特殊到一般,從具體到抽象歸納出單調(diào)性的定義,通過(guò)對(duì)判斷題的辨析,加深學(xué)生對(duì)定義的理解,完成對(duì)概念的第三次認(rèn)識(shí).
掌握證法,適當(dāng)延展
【例】證明函數(shù)f(x)=x+2x在(2,+∞)上是增函數(shù).
1.分析解決問(wèn)題
針對(duì)學(xué)生可能出現(xiàn)的問(wèn)題,組織學(xué)生討論、交流.
證明:任取x1,x2∈(2,+∞),且x1<x2,設(shè)元
f(x1)-f(x2)=x1+2x1-x2+2x2求差
=(x1-x2)+2x1-2x2
=(x1-x2)+2(x2-x1)x1x2=(x1-x2)1-2x1x2=(x1-x2)x1x2-2x1x2,變形
∵2<x1<x2,
∴x1-x2<0,x1x2>2,∴f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),斷號(hào)
∴函數(shù)f(x)=x+2x在(2,+∞)上是增函數(shù).定論
2.歸納解題步驟
引導(dǎo)學(xué)生歸納證明函數(shù)單調(diào)性的步驟:設(shè)元、作差、變形、斷號(hào)、定論.
練習(xí):證明函數(shù)f(x)=x在[0,+∞)上是增函數(shù).
問(wèn)題:要證明函數(shù)f(x)在區(qū)間(a,b)上是增函數(shù),除了用定義來(lái)證,如果可以證得對(duì)任意的x1,x2∈(a,b),且x1≠x2有f(x2)-f(x1)x2-x1>0可以嗎?
引導(dǎo)學(xué)生分析這種敘述與定義的等價(jià)性,讓學(xué)生嘗試用這種等價(jià)形式證明函數(shù)f(x)=x在[0,+∞)上是增函數(shù).
【設(shè)計(jì)意圖】初步掌握根據(jù)定義證明函數(shù)單調(diào)性的方法和步驟.等價(jià)形式進(jìn)一步發(fā)展可以得到導(dǎo)數(shù)法,為用導(dǎo)數(shù)方法研究函數(shù)單調(diào)性埋下伏筆.
歸納小結(jié),提高認(rèn)識(shí)
學(xué)生交流在本節(jié)課學(xué)習(xí)中的體會(huì)、收獲,交流學(xué)習(xí)過(guò)程中的體驗(yàn)和感受,師生合作共同完成小結(jié).
1.小結(jié)
(1)概念探究過(guò)程:直觀到抽象、特殊到一般、感性到理性.
(2)證明方法和步驟:設(shè)元、作差、變形、斷號(hào)、定論.
(3)數(shù)學(xué)思想方法和思維方法:數(shù)形結(jié)合,等價(jià)轉(zhuǎn)化,類比等.
2.作業(yè)
書(shū)面作業(yè):課本習(xí)題1.3A組第1,2,3題.
課后探究:
(1)證明:函數(shù)f(x)在區(qū)間(a,b)上是增函數(shù)當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)任意的x,x+h∈(a,b),且h≠0有f(x+h)-f(x)h>0.
(2)研究函數(shù)y=x+1x(x>0)的單調(diào)性,并結(jié)合描點(diǎn)法畫出函數(shù)的草圖.
設(shè)計(jì)說(shuō)明
1.教學(xué)內(nèi)容的分析
函數(shù)的單調(diào)性是學(xué)生在了解函數(shù)概念后學(xué)習(xí)的函數(shù)的第一個(gè)性質(zhì),是函數(shù)學(xué)習(xí)中第一個(gè)用數(shù)學(xué)符號(hào)語(yǔ)言刻畫的概念,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)函數(shù)其他性質(zhì)提供了方法依據(jù).
對(duì)于函數(shù)單調(diào)性,學(xué)生的認(rèn)知困難主要在兩個(gè)方面:(1)要求用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)符號(hào)語(yǔ)言去刻畫圖象的上升與下降,這種由形到數(shù)的翻譯,從直觀到抽象的轉(zhuǎn)變對(duì)高一的學(xué)生是比較困難的;(2)單調(diào)性的證明是學(xué)生在函數(shù)內(nèi)容中首次接觸到的代數(shù)論證內(nèi)容,而學(xué)生在代數(shù)方面的推理論證能力是比較薄弱的.根據(jù)以上的分析和教學(xué)大綱的要求,確定了本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn).
2.教學(xué)目標(biāo)的確定
根據(jù)本課教材的特點(diǎn)、教學(xué)大綱對(duì)本節(jié)課的教學(xué)要求以及學(xué)生的認(rèn)知水平,從三個(gè)不同的方面確定了教學(xué)目標(biāo),重視單調(diào)性概念的形成過(guò)程和對(duì)概念本質(zhì)的認(rèn)識(shí);強(qiáng)調(diào)判斷、證明函數(shù)單調(diào)性的方法的落實(shí)以及數(shù)形結(jié)合思想的滲透;突出語(yǔ)言表達(dá)能力、推理論證能力的培養(yǎng)和良好思維習(xí)慣的養(yǎng)成.
3.教學(xué)方法和教學(xué)手段的選擇
本節(jié)課是函數(shù)單調(diào)性的起始課,采用教師啟發(fā)講授,學(xué)生探究學(xué)習(xí)的教學(xué)方法,通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境,引導(dǎo)探究,師生交流,最終形成概念,獲得方法.本節(jié)課使用了多媒體投影和計(jì)算機(jī)來(lái)輔助教學(xué),目的是充分發(fā)揮其快捷、生動(dòng)、形象的特點(diǎn),為學(xué)生提供直觀感性的材料,有助于學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解和認(rèn)識(shí).
4.教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)
為達(dá)到本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo),突出重點(diǎn),突破難點(diǎn),教學(xué)上采取了以下的措施:
(1)在探索概念階段,讓學(xué)生經(jīng)歷從直觀到抽象、從特殊到一般、從感性到理性的認(rèn)知過(guò)程,完成對(duì)單調(diào)性定義的三次認(rèn)識(shí),使得學(xué)生對(duì)概念的認(rèn)識(shí)不斷深入.
(2)在應(yīng)用概念階段,通過(guò)對(duì)證明過(guò)程的分析,幫助學(xué)生掌握用定義證明函數(shù)單調(diào)性的方法和步驟.
(3)可對(duì)判斷方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)难诱?,加深?duì)定義的理解,同時(shí)也為用導(dǎo)數(shù)研究單調(diào)性埋下伏筆.
第2課時(shí)
作者:方誠(chéng)心
整體設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)與技能
(1)使學(xué)生理解函數(shù)的最值是在整個(gè)定義域上來(lái)研究的,它是函數(shù)單調(diào)性的應(yīng)用.
(2)啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)分析問(wèn)題、認(rèn)識(shí)問(wèn)題和創(chuàng)造性地解決問(wèn)題.
2.過(guò)程與方法
(1)通過(guò)滲透數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義的教育.
(2)探究與活動(dòng),明白考慮問(wèn)題要細(xì)致,說(shuō)理要明確.
3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀
理性描述生活中的最大(小)、最多(少)等現(xiàn)象.
重點(diǎn)難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):函數(shù)最大(小)值的定義和求法.
教學(xué)難點(diǎn):如何求一個(gè)具體函數(shù)的最值.
教學(xué)過(guò)程
導(dǎo)入新課
思路1.某工廠為了擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,計(jì)劃重新建造一個(gè)面積為10000m2的矩形新廠址,新廠址的長(zhǎng)為xm,則寬為10000xm,所建圍墻ym,假如你是這個(gè)工廠的廠長(zhǎng),你會(huì)選擇一個(gè)長(zhǎng)和寬各為多少米的矩形土地,使得新廠址的圍墻y最短?
學(xué)生先思考或討論,教師指出此題意在求函數(shù)y=2x+10000x,x>0的最小值.引出本節(jié)課題:在生產(chǎn)和生活中,我們非常關(guān)心花費(fèi)最少、用料最省、用時(shí)最省等最值問(wèn)題,這些最值對(duì)我們的生產(chǎn)和生活是很有幫助的.那么什么是函數(shù)的最值呢?這就是我們今天學(xué)習(xí)的課題.用函數(shù)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題,將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值,這就是函數(shù)的思想,用函數(shù)解決問(wèn)題.
思路2.畫出下列函數(shù)的圖象,指出圖象的最高點(diǎn)或最低點(diǎn),并說(shuō)明它能體現(xiàn)函數(shù)的什么特征?
①f(x)=-x+3;②f(x)=-x+3,x∈[-1,2];
③f(x)=x2+2x+1;④f(x)=x2+2x+1,x∈[-2,2].
學(xué)生回答后,教師引出課題:函數(shù)的最值.
推進(jìn)新課
新知探究
提出問(wèn)題
(1)如圖4所示是函數(shù)y=-x2-2x、y=-2x+1,x∈[-1,+∞)、y=f(x)的圖象.觀察這三個(gè)圖象的共同特征.
圖4
(2)函數(shù)圖象上任意點(diǎn)P(x,y)的坐標(biāo)與函數(shù)有什么關(guān)系?
(3)你是怎樣理解函數(shù)圖象最高點(diǎn)的?
(4)問(wèn)題(1)中,在函數(shù)y=f(x)的圖象上任取一點(diǎn)A(x,y),如圖5所示,設(shè)點(diǎn)C的坐標(biāo)為(x0,y0),誰(shuí)能用數(shù)學(xué)符號(hào)解釋:函數(shù)y=f(x)的圖象有最高點(diǎn)C?
圖5
(5)在數(shù)學(xué)中,形如問(wèn)題(1)中函數(shù)y=f(x)的圖象上最高點(diǎn)C的縱坐標(biāo)就稱為函數(shù)y=f(x)的最大值.誰(shuí)能給出函數(shù)最大值的定義?
(6)函數(shù)最大值的定義中f(x)≤M即f(x)≤f(x0),這個(gè)不等式反映了函數(shù)y=f(x)的函數(shù)值具有什么特點(diǎn)?其圖象又具有什么特征?
(7)函數(shù)最大值的幾何意義是什么?
(8)函數(shù)y=-2x+1,x∈(-1,+∞)有最大值嗎?為什么?
(9)點(diǎn)(-1,3)是不是函數(shù)y=-2x+1,x∈(-1,+∞)的最高點(diǎn)?
(10)由問(wèn)題(9)你發(fā)現(xiàn)了什么值得注意的地方?
討論結(jié)果:(1)函數(shù)y=-x2-2x的圖象有最高點(diǎn)A,函數(shù)y=-2x+1,x∈[-1,+∞)的圖象有最高點(diǎn)B,函數(shù)y=f(x)的圖象有最高點(diǎn)C.也就是說(shuō),這三個(gè)函數(shù)的圖象的共同特征是都有最高點(diǎn).
(2)函數(shù)圖象上任意點(diǎn)P的坐標(biāo)(x,y)的意義:橫坐標(biāo)x是自變量的取值,縱坐標(biāo)y是自變量為x時(shí)對(duì)應(yīng)的函數(shù)值的大?。?br> (3)圖象上最高點(diǎn)的縱坐標(biāo)是所有函數(shù)值中的最大值,即函數(shù)的最大值.
(4)由于點(diǎn)C是函數(shù)y=f(x)圖象上的最高點(diǎn),則點(diǎn)A在點(diǎn)C的下方,即對(duì)定義域內(nèi)任意x,都有y≤y0,即f(x)≤f(x0),也就是對(duì)函數(shù)y=f(x)的定義域內(nèi)任意x,均有f(x)≤f(x0)成立.
(5)一般地,設(shè)函數(shù)y=f(x)的定義域?yàn)镮,如果存在實(shí)數(shù)M滿足:
①對(duì)于任意的x∈I,都有f(x)≤M;
②存在x0∈I,使得f(x0)=M.
那么,稱M是函數(shù)y=f(x)的最大值.
(6)f(x)≤M反映了函數(shù)y=f(x)的所有函數(shù)值不大于實(shí)數(shù)M;這個(gè)函數(shù)的特征是圖象有最高點(diǎn),并且最高點(diǎn)的縱坐標(biāo)是M.
(7)函數(shù)圖象上最高點(diǎn)的縱坐標(biāo).
(8)函數(shù)y=-2x+1,x∈(-1,+∞)沒(méi)有最大值,因?yàn)楹瘮?shù)y=-2x+1,x∈(-1,+∞)的圖象沒(méi)有最高點(diǎn).
(9)不是,因?yàn)樵摵瘮?shù)的定義域中沒(méi)有-1.
(10)討論函數(shù)的最大值,要堅(jiān)持定義域優(yōu)先的原則;函數(shù)圖象上有最高點(diǎn)時(shí),這個(gè)函數(shù)才存在最大值,最高點(diǎn)必須是函數(shù)圖象上的點(diǎn).
提出問(wèn)題
(1)類比函數(shù)的最大值,請(qǐng)你給出函數(shù)的最小值的定義及其幾何意義.
(2)類比上面問(wèn)題(9),你認(rèn)為討論函數(shù)最小值應(yīng)注意什么?
活動(dòng):讓學(xué)生思考函數(shù)最大值的定義,利用定義來(lái)類比定義.最高點(diǎn)類比最低點(diǎn),不等號(hào)“≤”類比不等號(hào)“≥”.函數(shù)的最大值和最小值統(tǒng)稱為函數(shù)的最值.
討論結(jié)果:(1)函數(shù)最小值的定義是:
一般地,設(shè)函數(shù)y=f(x)的定義域?yàn)镮,如果存在實(shí)數(shù)M滿足:
①對(duì)于任意的x∈I,都有f(x)≥M;
②存在x0∈I,使得f(x0)=M.
那么,稱M是函數(shù)y=f(x)的最小值.
函數(shù)最小值的幾何意義:函數(shù)圖象上最低點(diǎn)的縱坐標(biāo).
(2)討論函數(shù)的最小值,也要堅(jiān)持定義域優(yōu)先的原則;函數(shù)圖象上有最低點(diǎn)時(shí),這個(gè)函數(shù)才存在最小值,最低點(diǎn)必須是函數(shù)圖象上的點(diǎn).
應(yīng)用示例
例1求函數(shù)y=2x-1在區(qū)間[2,6]上的最大值和最小值.
活動(dòng):先思考或討論,再到黑板上書(shū)寫.當(dāng)學(xué)生沒(méi)有解題思路時(shí),才提示:圖象最高點(diǎn)的縱坐標(biāo)就是函數(shù)的最大值,圖象最低點(diǎn)的縱坐標(biāo)就是函數(shù)的最小值.根據(jù)函數(shù)的圖象觀察其單調(diào)性,再利用函數(shù)單調(diào)性的定義證明,最后利用函數(shù)的單調(diào)性求得最大值和最小值.利用變換法畫出函數(shù)y=2x-1的圖象,只取在區(qū)間[2,6]上的部分.觀察可得函數(shù)的圖象是上升的.
解:設(shè)2≤x1<x2≤6,則有
f(x1)-f(x2)=2x1-1-2x2-1=2[(x2-1)-(x1-1)](x1-1)(x2-1)=2(x2-x1)(x1-1)(x2-1).
∵2≤x1<x2≤6,
∴x2-x1>0,(x1-1)(x2-1)>0.
∴f(x1)>f(x2),即函數(shù)y=2x-1在區(qū)間[2,6]上是減函數(shù).
∴當(dāng)x=2時(shí),函數(shù)y=2x-1在區(qū)間[2,6]上取得最大值f(2)=2;
當(dāng)x=6時(shí),函數(shù)y=2x-1在區(qū)間[2,6]上取得最小值f(6)=25.
變式訓(xùn)練
1.求函數(shù)y=x2-2x(x∈[-3,2])的最大值和最小值.
解:最大值是f(-3)=15,最小值是f(1)=-1.
2.函數(shù)f(x)=x4+2x2-1的最小值是__________.
解析:(換元法)轉(zhuǎn)化為求二次函數(shù)的最小值.
設(shè)x2=t,y=t2+2t-1(t≥0),
又當(dāng)t≥0時(shí),函數(shù)y=t2+2t-1是增函數(shù),
則當(dāng)t=0時(shí),函數(shù)y=t2+2t-1(t≥0)取最小值-1.
所以函數(shù)f(x)=x4+2x2-1的最小值是-1.
答案:-1
3.畫出函數(shù)y=-x2+2|x|+3的圖象,指出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間和最大值.
分析:函數(shù)的圖象關(guān)于y軸對(duì)稱,先畫出y軸右側(cè)的圖象,再對(duì)稱到y(tǒng)軸左側(cè)合起來(lái)得函數(shù)的圖象;借助圖象,根據(jù)單調(diào)性的幾何意義寫出單調(diào)區(qū)間.
解:函數(shù)圖象如圖6所示.
圖6
由圖象得,函數(shù)的圖象在區(qū)間(-∞,-1)和[0,1]上是上升的,在[-1,0]和(1,+∞)上是下降的,最高點(diǎn)是(±1,4),
故函數(shù)在(-∞,-1),[0,1]上是增函數(shù);函數(shù)在[-1,0],(1,+∞)上是減函數(shù),最大值是4.
點(diǎn)評(píng):本題主要考查函數(shù)的單調(diào)性和最值,以及最值的求法.求函數(shù)的最值時(shí),先畫函數(shù)的圖象,確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,再用定義法證明,最后借助單調(diào)性寫出最值,這種方法適用于做解答題.
單調(diào)法求函數(shù)最值:先判斷函數(shù)的單調(diào)性,再利用其單調(diào)性求最值;常用到下面的結(jié)論:①如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b]上單調(diào)遞增,在區(qū)間[b,c)上單調(diào)遞減,則函數(shù)y=f(x)在x=b處有最大值f(b);②如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b]上單調(diào)遞減,在區(qū)間[b,c)上單調(diào)遞增,則函數(shù)y=f(x)在x=b處有最小值f(b).
例2“菊花”煙花是最壯觀的煙花之一.制造時(shí)一般是期望在它達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)爆裂.如果煙花距地面的高度hm與時(shí)間ts之間的關(guān)系為h(t)=-4.9t2+14.7t+18,那么煙花沖出后什么時(shí)候是它爆裂的最佳時(shí)刻?這時(shí)距地面的高度是多少?(精確到1m)
活動(dòng):可以指定一位學(xué)生到黑板上書(shū)寫,教師在下面巡視,并及時(shí)幫助做錯(cuò)的學(xué)生改錯(cuò).并對(duì)學(xué)生的板書(shū)及時(shí)評(píng)價(jià).將實(shí)際問(wèn)題最終轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值,畫出函數(shù)的圖象,利用函數(shù)的圖象求出最大值.“煙花沖出后什么時(shí)候是它爆裂的最佳時(shí)刻”就是當(dāng)t取什么值時(shí)函數(shù)h(t)=-4.9t2+14.7t+18取得最大值;“這時(shí)距地面的高度是多少(精確到1m)”就是函數(shù)h(t)=-4.9t2+14.7t+18的最大值;轉(zhuǎn)化為求函數(shù)h(t)=-4.9t2+14.7t+18的最大值及此時(shí)自變量t的值.
解:作出函數(shù)h(t)=-4.9t2+14.7t+18的圖象,如圖7所示,
圖7
顯然,函數(shù)圖象的頂點(diǎn)就是煙花上升的最高點(diǎn),頂點(diǎn)的橫坐標(biāo)就是煙花爆裂的最佳時(shí)刻,縱坐標(biāo)就是這時(shí)距地面的高度.
由二次函數(shù)的知識(shí),對(duì)于函數(shù)h(t)=-4.9t2+14.7t+18,我們有:
當(dāng)t=-14.72×(-4.9)=1.5時(shí),函數(shù)有最大值h=4×(-4.9)×18-14.724×(-4.9)≈29.
即煙花沖出后1.5s是它爆裂的最佳時(shí)刻,這時(shí)距地面的高度約是29m.
點(diǎn)評(píng):本題主要考查二次函數(shù)的最值問(wèn)題,以及應(yīng)用二次函數(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.解應(yīng)用題的步驟是:①審清題意讀懂題;②將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題來(lái)解決;③歸納結(jié)論.
注意:要堅(jiān)持定義域優(yōu)先的原則;求二次函數(shù)的最值要借助于圖象即數(shù)形結(jié)合.
變式訓(xùn)練
1.把長(zhǎng)為12厘米的細(xì)鐵絲截成兩段,各自圍成一個(gè)正三角形,那么這兩個(gè)正三角形面積之和的最小值是()
A.323cm2B.4cm2C.32cm2D.23cm2
解析:設(shè)一個(gè)三角形的邊長(zhǎng)為xcm,則另一個(gè)三角形的邊長(zhǎng)為(4-x)cm,兩個(gè)三角形的面積和為S,則S=34x2+34(4-x)2=32(x-2)2+23≥23.當(dāng)x=2時(shí),S取最小值23cm2.故選D.
答案:D
2.某超市為了獲取最大利潤(rùn)做了一番試驗(yàn),若將進(jìn)貨單價(jià)為8元的商品按10元一件的價(jià)格出售時(shí),每天可銷售60件,現(xiàn)在采用提高銷售價(jià)格減少進(jìn)貨量的辦法增加利潤(rùn),已知這種商品每漲1元,其銷售量就要減少10件,問(wèn)該商品售價(jià)定為多少時(shí)才能賺取最大利潤(rùn),并求出最大利潤(rùn).
分析:設(shè)未知數(shù),引進(jìn)數(shù)學(xué)符號(hào),建立函數(shù)關(guān)系式,再研究函數(shù)關(guān)系式的定義域,并結(jié)合問(wèn)題的實(shí)際意義作出回答.利潤(rùn)=(售價(jià)-進(jìn)價(jià))×銷售量.
解:設(shè)商品售價(jià)定為x元時(shí),利潤(rùn)為y元,則y=(x-8)[60-(x-10)10]
=-10[(x-12)2-16]=-10(x-12)2+160(10<x<16),
當(dāng)且僅當(dāng)x=12時(shí),y有最大值160元,
即售價(jià)定為12元時(shí)可獲最大利潤(rùn)160元.
知能訓(xùn)練
課本本節(jié)練習(xí)5.
【補(bǔ)充練習(xí)】
某廠2013年擬舉行促銷活動(dòng),經(jīng)調(diào)查測(cè)算,該廠產(chǎn)品的年銷售量(即該廠的年產(chǎn)量)x萬(wàn)件與去年促銷費(fèi)m(萬(wàn)元)(m≥0)滿足x=3-2m+1.已知2013年生產(chǎn)的固定投入為8萬(wàn)元,每生產(chǎn)1萬(wàn)件該產(chǎn)品需要再投入16萬(wàn)元,廠家將每件產(chǎn)品的銷售價(jià)格定為每件產(chǎn)品平均成本的1.5倍(產(chǎn)品成本包括固定投入和再投入兩部分資金).
(1)將2013年該產(chǎn)品的利潤(rùn)y萬(wàn)元表示為年促銷費(fèi)m(萬(wàn)元)的函數(shù);
(2)求2013年該產(chǎn)品利潤(rùn)的最大值,此時(shí)促銷費(fèi)為多少萬(wàn)元?
分析:(1)年利潤(rùn)=銷售價(jià)格×年銷售量-固定投入-促銷費(fèi)-再投入,銷售價(jià)格=1.5×每件產(chǎn)品平均成本;(2)利用單調(diào)法求函數(shù)的最大值.
解:(1)每件產(chǎn)品的成本為8+16xx元,故2013年的利潤(rùn)為
y=1.5×8+16xx×x-(8+16x+m)=4+8x-m=4+83-2m+1-m=28-16m+1-m(萬(wàn)元)(m≥0).
(2)可以證明當(dāng)0≤m≤3時(shí),函數(shù)y=28-16m+1-m是增函數(shù),當(dāng)m>3時(shí),函數(shù)y=28-16m+1-m是減函數(shù),所以當(dāng)m=3時(shí),函數(shù)y=28-16m+1-m取最大值21萬(wàn)元.
拓展提升
問(wèn)題:求函數(shù)y=1x2+x+1的最大值.
解:(方法一)利用計(jì)算機(jī)軟件畫出函數(shù)的圖象,如圖8所示,
故圖象最高點(diǎn)是-12,43.
圖8
則函數(shù)y=1x2+x+1的最大值是43.
(方法二)函數(shù)的定義域是R,
可以證明當(dāng)x<-12時(shí),函數(shù)y=1x2+x+1是增函數(shù);
當(dāng)x≥-12時(shí),函數(shù)y=1x2+x+1是減函數(shù).
則當(dāng)x=-12時(shí),函數(shù)y=1x2+x+1取最大值43,
即函數(shù)y=1x2+x+1的最大值是43.
(方法三)函數(shù)的定義域是R,
由y=1x2+x+1,得yx2+yx+y-1=0.
∵x∈R,∴關(guān)于x的方程yx2+yx+y-1=0必有實(shí)數(shù)根.
當(dāng)y=0時(shí),關(guān)于x的方程yx2+yx+y-1=0無(wú)實(shí)數(shù)根,即y=0不屬于函數(shù)的值域.
當(dāng)y≠0時(shí),則關(guān)于x的方程yx2+yx+y-1=0是一元二次方程,
則有Δ=(-y)2-4×y(y-1)≥0.∴0<y≤43.
∴函數(shù)y=1x2+x+1的最大值是43.
點(diǎn)評(píng):方法三稱為判別式法,形如函數(shù)y=ax2+bx+cdx2+ex+f(d≠0),當(dāng)函數(shù)的定義域是R(此時(shí)e2-4df<0)時(shí),常用判別式法求最值,其步驟是:①把y看成常數(shù),將函數(shù)解析式整理為關(guān)于x的方程的形式mx2+nx+k=0;②分類討論m=0是否符合題意;③當(dāng)m≠0時(shí),關(guān)于x的方程mx2+nx+k=0中有x∈R,則此一元二次方程必有實(shí)數(shù)根,得n2-4mk≥0,得關(guān)于y的不等式,解不等式組n2-4mk≥0,m≠0.此不等式組的解集與②中y的值取并集得函數(shù)的值域,從而得函數(shù)的最大值和最小值.
課堂小結(jié)
本節(jié)課學(xué)習(xí)了:(1)函數(shù)的最值;(2)求函數(shù)最值的方法:①圖象法,②單調(diào)法,③判別式法;(3)求函數(shù)最值時(shí),要注意函數(shù)的定義域.
作業(yè)
課本習(xí)題1.3A組5,6.
設(shè)計(jì)感想
為達(dá)到本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo),突出重點(diǎn),突破難點(diǎn),教學(xué)上采取了以下措施:
1.在探索概念階段,讓學(xué)生經(jīng)歷從直觀到抽象、從特殊到一般、從感性到理性的認(rèn)知過(guò)程,完成對(duì)函數(shù)最值定義的三次認(rèn)識(shí),使得學(xué)生對(duì)概念的認(rèn)識(shí)不斷深入.
2.在應(yīng)用概念階段,通過(guò)對(duì)證明過(guò)程的分析,幫助學(xué)生掌握用圖象和單調(diào)法求函數(shù)最值的方法和步驟.
備課資料
基本初等函數(shù)的最值
1.正比例函數(shù):y=kx(k≠0)在定義域R上不存在最值.在閉區(qū)間[a,b]上存在最值,當(dāng)k>0時(shí),函數(shù)y=kx的最大值為f(b)=kb,最小值為f(a)=ka;當(dāng)k<0時(shí),函數(shù)y=kx的最大值為f(a)=ka,最小值為f(b)=kb.
2.反比例函數(shù):y=kx(k≠0)在定義域(-∞,0)∪(0,+∞)上不存在最值.在閉區(qū)間[a,b](ab>0)上存在最值,當(dāng)k>0時(shí),函數(shù)y=kx的最大值為f(a)=ka,最小值為f(b)=kb;當(dāng)k<0時(shí),函數(shù)y=kx的最大值為f(b)=kb,最小值為f(a)=ka.
3.一次函數(shù):y=kx+b(k≠0)在定義域R上不存在最值.在閉區(qū)間[m,n]上存在最值,當(dāng)k>0時(shí),函數(shù)y=kx+b的最大值為f(n)=kn+b,最小值為f(m)=km+b;當(dāng)k<0時(shí),函數(shù)y=kx+b的最大值為f(m)=km+b,最小值為f(n)=kn+b.
4.二次函數(shù):y=ax2+bx+c(a≠0):
當(dāng)a>0時(shí),函數(shù)y=ax2+bx+c在定義域R上有最小值f-b2a=-b2+4ac4a,無(wú)最大值;
當(dāng)a<0時(shí),函數(shù)y=ax2+bx+c在定義域R上有最大值f-b2a=-b2+4ac4a,無(wú)最小值.
二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值問(wèn)題是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)內(nèi)容之一.二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c(a>0)在閉區(qū)間[p,q]上的最值可能出現(xiàn)以下三種情況:
(1)若-b2a<p,則f(x)在區(qū)間[p,q]上是增函數(shù),則f(x)min=f(p),f(x)max=f(q).
(2)若p≤-b2a≤q,則f(x)min=f-b2a,此時(shí)f(x)的最大值視對(duì)稱軸與區(qū)間端點(diǎn)的遠(yuǎn)近而定:
①當(dāng)p≤-b2a<p+q2時(shí),則f(x)max=f(q);
②當(dāng)p+q2=-b2a時(shí),則f(x)max=f(p)=f(q);
③當(dāng)p+q2<-b2a<q時(shí),則f(x)max=f(p).
(3)若-b2a≥q,則f(x)在區(qū)間[p,q]上是減函數(shù),則f(x)min=f(q),f(x)max=f(p).
由此可見(jiàn),當(dāng)-b2a∈[p,q]時(shí),二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c(a>0)在閉區(qū)間[p,q]上的最大值是f(p)和f(q)中的最大值,最小值是f-b2a;當(dāng)-b2a[p,q]時(shí),二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c(a>0)在閉區(qū)間[p,q]上的最大值是f(p)和f(q)中的最大值,最小值是f(p)和f(q)中的最小值.
擴(kuò)展閱讀
導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的單調(diào)性
3.1.1導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的單調(diào)性
教學(xué)過(guò)程:
一.創(chuàng)設(shè)情景
函數(shù)是客觀描述世界變化規(guī)律的重要數(shù)學(xué)模型,研究函數(shù)時(shí),了解函數(shù)的贈(zèng)與減、增減的快與慢以及函數(shù)的最大值或最小值等性質(zhì)是非常重要的.通過(guò)研究函數(shù)的這些性質(zhì),我們可以對(duì)數(shù)量的變化規(guī)律有一個(gè)基本的了解.下面,我們運(yùn)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì),從中體會(huì)導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)中的作用。
二.新課講授
1.問(wèn)題:圖3.3-1(1),它表示跳水運(yùn)動(dòng)中高度隨時(shí)間變化的函數(shù)的圖像,圖3.3-1(2)表示高臺(tái)跳水運(yùn)動(dòng)員的速度隨時(shí)間變化的函數(shù)的圖像.
運(yùn)動(dòng)員從起跳到最高點(diǎn),以及從最高點(diǎn)到入水這兩段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有什么區(qū)別?
通過(guò)觀察圖像,我們可以發(fā)現(xiàn):
(1)運(yùn)動(dòng)員從起點(diǎn)到最高點(diǎn),離水面的高度隨時(shí)間的增加而增加,即是增函數(shù).相應(yīng)地,.
(2)從最高點(diǎn)到入水,運(yùn)動(dòng)員離水面的高度隨時(shí)間的增加而減少,即是減函數(shù).相應(yīng)地,.
2.函數(shù)的單調(diào)性與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系
觀察下面函數(shù)的圖像,探討函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)數(shù)正負(fù)的關(guān)系.
如圖3.3-3,導(dǎo)數(shù)表示函數(shù)在點(diǎn)處的切線的斜率.
(圖3.3-3)
在處,,切線是“左下右上”式的,這時(shí),函數(shù)在附近單調(diào)遞增;
在處,,切線是“左上右下”式的,這時(shí),函數(shù)在附近單調(diào)遞減.
結(jié)論:函數(shù)的單調(diào)性與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系
在某個(gè)區(qū)間內(nèi),如果,那么函數(shù)在這個(gè)區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增;如果,那么函數(shù)在這個(gè)區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減.
說(shuō)明:(1)特別的,如果,那么函數(shù)在這個(gè)區(qū)間內(nèi)是常函數(shù).
3.求解函數(shù)單調(diào)區(qū)間的步驟:
(1)確定函數(shù)的定義域;
(2)求導(dǎo)數(shù);
(3)解不等式,解集在定義域內(nèi)的部分為增區(qū)間;
(4)解不等式,解集在定義域內(nèi)的部分為減區(qū)間.
三.典例分析
例1.已知導(dǎo)函數(shù)的下列信息:
當(dāng)時(shí),;
當(dāng),或時(shí),;
當(dāng),或時(shí),
試畫出函數(shù)圖像的大致形狀.
解:當(dāng)時(shí),,可知在此區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增;
當(dāng),或時(shí),;可知在此區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減;
當(dāng),或時(shí),,這兩點(diǎn)比較特殊,我們把它稱為“臨界點(diǎn)”.
綜上,函數(shù)圖像的大致形狀如圖3.3-4所示.
例2.判斷下列函數(shù)的單調(diào)性,并求出單調(diào)區(qū)間.
(1);(2)
(3);(4)
解:(1)因?yàn)椋裕?br>
因此,在R上單調(diào)遞增,如圖3.3-5(1)所示.
(2)因?yàn)?,所以?br>
當(dāng),即時(shí),函數(shù)單調(diào)遞增;
當(dāng),即時(shí),函數(shù)單調(diào)遞減;
函數(shù)的圖像如圖3.3-5(2)所示.
(3)因?yàn)椋裕?br>
因此,函數(shù)在單調(diào)遞減,如圖3.3-5(3)所示.
(4)因?yàn)?,所以?br>
當(dāng),即時(shí),函數(shù);
當(dāng),即時(shí),函數(shù);
函數(shù)的圖像如圖3.3-5(4)所示.
注:(3)、(4)生練
例3.如圖3.3-6,水以常速(即單位時(shí)間內(nèi)注入水的體積相同)注入下面四種底面積相同的容器中,請(qǐng)分別找出與各容器對(duì)應(yīng)的水的高度與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系圖像.
分析:以容器(2)為例,由于容器上細(xì)下粗,所以水以常速注入時(shí),開(kāi)始階段高度增加得慢,以后高度增加得越來(lái)越快.反映在圖像上,(A)符合上述變化情況.同理可知其它三種容器的情況.
解:
思考:例3表明,通過(guò)函數(shù)圖像,不僅可以看出函數(shù)的增減,還可以看出其變化的快慢.結(jié)合圖像,你能從導(dǎo)數(shù)的角度解釋變化快慢的情況嗎?
一般的,如果一個(gè)函數(shù)在某一范圍內(nèi)導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值較大,那么函數(shù)在這個(gè)范圍內(nèi)變化的快,這時(shí),函數(shù)的圖像就比較“陡峭”;反之,函數(shù)的圖像就“平緩”一些.
如圖3.3-7所示,函數(shù)在或內(nèi)的圖像“陡峭”,
在或內(nèi)的圖像“平緩”.
例4.求證:函數(shù)在區(qū)間內(nèi)是減函數(shù).
證明:因?yàn)?br>
當(dāng)即時(shí),,所以函數(shù)在區(qū)間內(nèi)是減函數(shù).
說(shuō)明:證明可導(dǎo)函數(shù)在內(nèi)的單調(diào)性步驟:
(1)求導(dǎo)函數(shù);
(2)判斷在內(nèi)的符號(hào);
(3)做出結(jié)論:為增函數(shù),為減函數(shù).
例5.已知函數(shù)在區(qū)間上是增函數(shù),求實(shí)數(shù)的取值范圍.
解:,因?yàn)樵趨^(qū)間上是增函數(shù),所以對(duì)恒成立,即對(duì)恒成立,解之得:
所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.
說(shuō)明:已知函數(shù)的單調(diào)性求參數(shù)的取值范圍是一種常見(jiàn)的題型,常利用導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性關(guān)系:即“若函數(shù)單調(diào)遞增,則;若函數(shù)單調(diào)遞減,則”來(lái)求解,注意此時(shí)公式中的等號(hào)不能省略,否則漏解.
例6.已知函數(shù)y=x+,試討論出此函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.
解:y′=(x+)′
=1-1x-2=
令>0.
解得x>1或x<-1.
∴y=x+的單調(diào)增區(qū)間是(-∞,-1)和(1,+∞).
令<0,解得-1<x<0或0<x<1.
∴y=x+的單調(diào)減區(qū)間是(-1,0)和(0,1)
四.課堂練習(xí)
1.求下列函數(shù)的單調(diào)區(qū)間
1.f(x)=2x3-6x2+72.f(x)=+2x3.f(x)=sinx,x4.y=xlnx
2.課本練習(xí)
五.回顧總結(jié)
(1)函數(shù)的單調(diào)性與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系
(2)求解函數(shù)單調(diào)區(qū)間
(3)證明可導(dǎo)函數(shù)在內(nèi)的單調(diào)性
函數(shù)單調(diào)性
年級(jí)高一
學(xué)科數(shù)學(xué)
課題
函數(shù)的單調(diào)性(2)
授課時(shí)間
撰寫人
劉報(bào)
學(xué)習(xí)重點(diǎn)
函數(shù)單調(diào)性證明
學(xué)習(xí)難點(diǎn)
函數(shù)單調(diào)性應(yīng)用及證明
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.理解函數(shù)的最大(小)值及其幾何意義;2.學(xué)會(huì)運(yùn)用函數(shù)圖象理解和研究函數(shù)的性質(zhì).3.函數(shù)單調(diào)性證明
教學(xué)過(guò)程
一自主學(xué)習(xí)
1.指出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及單調(diào)性,并進(jìn)行證明.2.函數(shù)的最小值為,的最大值為.
3:先完成下表,
函數(shù)
最高點(diǎn)
最低點(diǎn)
,
,
4設(shè)函數(shù)y=f(x)的定義域?yàn)镮,如果存在實(shí)數(shù)M滿足:對(duì)于任意的x∈I,都有f(x)≤M;存在x0∈I,使得f(x0)=M.那么,稱M是函數(shù)y=f(x)的。
仿照最大值定義,給出最小值(MinimumValue)的定義.
二師生互動(dòng)
例1一枚炮彈發(fā)射,炮彈距地面高度h(米)與時(shí)間t(秒)的變化規(guī)律是,那么什么時(shí)刻距離地面的高度達(dá)到最大?最大是多少?
變式:經(jīng)過(guò)多少秒后炮彈落地?
試試:一段竹籬笆長(zhǎng)20米,圍成一面靠墻的矩形菜地,如何設(shè)計(jì)使菜地面積最大?
例2求在區(qū)間[3,6]上的最大值和最小值.
變式:求的最大值和最小值.
練一練函數(shù)的最小值為,最大值為.如果是呢?
三鞏固練習(xí)
1.函數(shù)的最大值是().A.-1B.0C.1D.22.函數(shù)的最小值是().A.0B.-1C.2D.33.函數(shù)的最小值是().A.0B.2C.4D.4.已知函數(shù)的圖象關(guān)于y軸對(duì)稱,且在區(qū)間上,當(dāng)時(shí),有最小值
3,則在區(qū)間上,當(dāng)時(shí),有最值為.5.函數(shù)的最大值為,最小值為.6.用多種方法求函數(shù)最小值.
四課后反思
五課后鞏固練習(xí)
1.作出函數(shù)的簡(jiǎn)圖,研究當(dāng)自變量x在下列范圍內(nèi)取值時(shí)的最大值與最小值.(1);(2);(3).2.已知函數(shù)在區(qū)間是增函數(shù),則實(shí)數(shù)a的取值范圍
函數(shù)單調(diào)性與奇偶性
函數(shù)單調(diào)性與奇偶性
教學(xué)目標(biāo)
1.了解函數(shù)的單調(diào)性和奇偶性的概念,掌握有關(guān)證明和判斷的基本方法.
(1)了解并區(qū)分增函數(shù),減函數(shù),單調(diào)性,單調(diào)區(qū)間,奇函數(shù),偶函數(shù)等概念.
(2)能從數(shù)和形兩個(gè)角度認(rèn)識(shí)單調(diào)性和奇偶性.
(3)能借助圖象判斷一些函數(shù)的單調(diào)性,能利用定義證明某些函數(shù)的單調(diào)性;能用定義判斷某些函數(shù)的奇偶性,并能利用奇偶性簡(jiǎn)化一些函數(shù)圖象的繪制過(guò)程.
2.通過(guò)函數(shù)單調(diào)性的證明,提高學(xué)生在代數(shù)方面的推理論證能力;通過(guò)函數(shù)奇偶性概念的形成過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生的觀察,歸納,抽象的能力,同時(shí)滲透數(shù)形結(jié)合,從特殊到一般的數(shù)學(xué)思想.
3.通過(guò)對(duì)函數(shù)單調(diào)性和奇偶性的理論研究,增學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)美的體驗(yàn),培養(yǎng)樂(lè)于求索的精神,形成科學(xué),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度.
教學(xué)建議
一、知識(shí)結(jié)構(gòu)
(1)函數(shù)單調(diào)性的概念。包括增函數(shù)、減函數(shù)的定義,單調(diào)區(qū)間的概念函數(shù)的單調(diào)性的判定方法,函數(shù)單調(diào)性與函數(shù)圖像的關(guān)系.
(2)函數(shù)奇偶性的概念。包括奇函數(shù)、偶函數(shù)的定義,函數(shù)奇偶性的判定方法,奇函數(shù)、偶函數(shù)的圖像.
二、重點(diǎn)難點(diǎn)分析
(1)本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是函數(shù)的單調(diào)性,奇偶性概念的形成與認(rèn)識(shí).教學(xué)的難點(diǎn)是領(lǐng)悟函數(shù)單調(diào)性,奇偶性的本質(zhì),掌握單調(diào)性的證明.
(2)函數(shù)的單調(diào)性這一性質(zhì)學(xué)生在初中所學(xué)函數(shù)中曾經(jīng)了解過(guò),但只是從圖象上直觀觀察圖象的上升與下降,而現(xiàn)在要求把它上升到理論的高度,用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)語(yǔ)言去刻畫它.這種由形到數(shù)的翻譯,從直觀到抽象的轉(zhuǎn)變對(duì)高一的學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較困難的,因此要在概念的形成上重點(diǎn)下功夫.單調(diào)性的證明是學(xué)生在函數(shù)內(nèi)容中首次接觸到的代數(shù)論證內(nèi)容,學(xué)生在代數(shù)論證推理方面的能力是比較弱的,許多學(xué)生甚至還搞不清什么是代數(shù)證明,也沒(méi)有意識(shí)到它的重要性,所以單調(diào)性的證明自然就是教學(xué)中的難點(diǎn).
三、教法建議
(1)函數(shù)單調(diào)性概念引入時(shí),可以先從學(xué)生熟悉的一次函數(shù),,二次函數(shù).反比例函數(shù)圖象出發(fā),回憶圖象的增減性,從這點(diǎn)感性認(rèn)識(shí)出發(fā),通過(guò)問(wèn)題逐步向抽象的定義靠攏.如可以設(shè)計(jì)這樣的問(wèn)題:圖象怎么就升上去了?可以從點(diǎn)的坐標(biāo)的角度,也可以從自變量與函數(shù)值的關(guān)系的角度來(lái)解釋,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自變量與函數(shù)值的的變化規(guī)律,再把這種規(guī)律用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表示出來(lái).在這個(gè)過(guò)程中對(duì)一些關(guān)鍵的詞語(yǔ)(某個(gè)區(qū)間,任意,都有)的理解與必要性的認(rèn)識(shí)就可以融入其中,將概念的形成與認(rèn)識(shí)結(jié)合起來(lái).
(2)函數(shù)單調(diào)性證明的步驟是嚴(yán)格規(guī)定的,要讓學(xué)生按照步驟去做,就必須讓他們明確每一步的必要性,每一步的目的,特別是在第三步變形時(shí),讓學(xué)生明確變換的目標(biāo),到什么程度就可以斷號(hào),在例題的選擇上應(yīng)有不同的變換目標(biāo)為選題的標(biāo)準(zhǔn),以便幫助學(xué)生總結(jié)規(guī)律.
函數(shù)的奇偶性概念引入時(shí),可設(shè)計(jì)一個(gè)課件,以的圖象為例,讓自變量互為相反數(shù),觀察對(duì)應(yīng)的函數(shù)值的變化規(guī)律,先從具體數(shù)值開(kāi)始,逐漸讓在數(shù)軸上動(dòng)起來(lái),觀察任意性,再讓學(xué)生把看到的用數(shù)學(xué)表達(dá)式寫出來(lái).經(jīng)歷了這樣的過(guò)程,再得到等式時(shí),就比較容易體會(huì)它代表的是無(wú)數(shù)多個(gè)等式,是個(gè)恒等式.關(guān)于定義域關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱的問(wèn)題,也可借助課件將函數(shù)圖象進(jìn)行多次改動(dòng),幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)定義域的對(duì)稱性,同時(shí)還可以借助圖象(如)說(shuō)明定義域關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱只是函數(shù)具備奇偶性的必要條件而不是充分條件.
函數(shù)的奇偶性教學(xué)設(shè)計(jì)方案
教學(xué)目標(biāo)
1.使學(xué)生了解奇偶性的概念,回會(huì)利用定義判斷簡(jiǎn)單函數(shù)的奇偶性.
2.在奇偶性概念形成過(guò)程中,培養(yǎng)學(xué)生的觀察,歸納能力,同時(shí)滲透數(shù)形結(jié)合和特殊到一般的思想方法.
3.在學(xué)生感受數(shù)學(xué)美的同時(shí),激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生樂(lè)于求索的精神.
教學(xué)重點(diǎn),難點(diǎn)
重點(diǎn)是奇偶性概念的形成與函數(shù)奇偶性的判斷
難點(diǎn)是對(duì)概念的認(rèn)識(shí)
教學(xué)用具
投影儀,計(jì)算機(jī)
教學(xué)方法
引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)法
教學(xué)過(guò)程
一.引入新課
前面我們已經(jīng)研究了函數(shù)的單調(diào)性,它是反映函數(shù)在某一個(gè)區(qū)間上函數(shù)值隨自變量變化而變化的性質(zhì),今天我們繼續(xù)研究函數(shù)的另一個(gè)性質(zhì).從什么角度呢?將從對(duì)稱的角度來(lái)研究函數(shù)的性質(zhì).
對(duì)稱我們大家都很熟悉,在生活中有很多對(duì)稱,在數(shù)學(xué)中也能發(fā)現(xiàn)很多對(duì)稱的問(wèn)題,大家回憶一下在我們所學(xué)的內(nèi)容中,特別是函數(shù)中有沒(méi)有對(duì)稱問(wèn)題呢?
(學(xué)生可能會(huì)舉出一些數(shù)值上的對(duì)稱問(wèn)題,等,也可能會(huì)舉出一些圖象的對(duì)稱問(wèn)題,此時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生把函數(shù)具體化,如和等.)
結(jié)合圖象提出這些對(duì)稱是我們?cè)诔踔醒芯康年P(guān)于軸對(duì)稱和關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱問(wèn)題,而我們還曾研究過(guò)關(guān)于軸對(duì)稱的問(wèn)題,你們舉的例子中還沒(méi)有這樣的,能舉出一個(gè)函數(shù)圖象關(guān)于軸對(duì)稱的嗎?
學(xué)生經(jīng)過(guò)思考,能找出原因,由于函數(shù)是映射,一個(gè)只能對(duì)一個(gè),而不能有兩個(gè)不同的,故函數(shù)的圖象不可能關(guān)于軸對(duì)稱.最終提出我們今天將重點(diǎn)研究圖象關(guān)于軸對(duì)稱和關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱的問(wèn)題,從形的特征中找出它們?cè)跀?shù)值上的規(guī)律.
二.講解新課
2.函數(shù)的奇偶性(板書(shū))
教師從剛才的圖象中選出,用計(jì)算機(jī)打出,指出這是關(guān)于軸對(duì)稱的圖象,然后問(wèn)學(xué)生初中是怎樣判斷圖象關(guān)于軸對(duì)稱呢?(由學(xué)生回答,是利用圖象的翻折后重合來(lái)判定)此時(shí)教師明確提出研究方向:今天我們將從數(shù)值角度研究圖象的這種特征體現(xiàn)在自變量與函數(shù)值之間有何規(guī)律?
學(xué)生開(kāi)始可能只會(huì)用語(yǔ)言去描述:自變量互為相反數(shù),函數(shù)值相等.教師可引導(dǎo)學(xué)生先把它們具體化,再用數(shù)學(xué)符號(hào)表示.(借助課件演示令比較得出等式,再令,得到,詳見(jiàn)課件的使用)進(jìn)而再提出會(huì)不會(huì)在定義域內(nèi)存在,使與不等呢?(可用課件幫助演示讓動(dòng)起來(lái)觀察,發(fā)現(xiàn)結(jié)論,這樣的是不存在的)
從這個(gè)結(jié)論中就可以發(fā)現(xiàn)對(duì)定義域內(nèi)任意一個(gè),都有成立.最后讓學(xué)生用完整的語(yǔ)言給出定義,不準(zhǔn)確的地方教師予以提示或調(diào)整.
(1)偶函數(shù)的定義:如果對(duì)于函數(shù)的定義域內(nèi)任意一個(gè),都有,那么就叫做偶函數(shù).(板書(shū))
(給出定義后可讓學(xué)生舉幾個(gè)例子,如等以檢驗(yàn)一下對(duì)概念的初步認(rèn)識(shí))
提出新問(wèn)題:函數(shù)圖象關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,它的自變量與函數(shù)值之間的數(shù)值規(guī)律是什么呢?(同時(shí)打出或的圖象讓學(xué)生觀察研究)
學(xué)生可類比剛才的方法,很快得出結(jié)論,再讓學(xué)生給出奇函數(shù)的定義.
(2)奇函數(shù)的定義:如果對(duì)于函數(shù)的定義域內(nèi)任意一個(gè),都有,那么就叫做奇函數(shù).(板書(shū))
(由于在定義形成時(shí)已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí),故可以先作判斷,在判斷中再加深認(rèn)識(shí))
例1.判斷下列函數(shù)的奇偶性(板書(shū))
(1);(2);
(3);;
(5);(6).
(要求學(xué)生口答,選出1-2個(gè)題說(shuō)過(guò)程)
解:(1)是奇函數(shù).(2)是偶函數(shù).
(3),是偶函數(shù).
前三個(gè)題做完,教師做一次小結(jié),判斷奇偶性,只需驗(yàn)證與之間的關(guān)系,但對(duì)你們的回答我不滿意,因?yàn)轭}目要求是判斷奇偶性而你們只回答了一半,另一半沒(méi)有作答,以第(1)為例,說(shuō)明怎樣解決它不是偶函數(shù)的問(wèn)題呢?
學(xué)生經(jīng)過(guò)思考可以解決問(wèn)題,指出只要舉出一個(gè)反例說(shuō)明與不等.如即可說(shuō)明它不是偶函數(shù).(從這個(gè)問(wèn)題的解決中讓學(xué)生再次認(rèn)識(shí)到定義中任意性的重要)
從(4)題開(kāi)始,學(xué)生的答案會(huì)有不同,可以讓學(xué)生先討論,教師再做評(píng)述.即第(4)題中表面成立的=不能經(jīng)受任意性的考驗(yàn),當(dāng)時(shí),由于,故不存在,更談不上與相等了,由于任意性被破壞,所以它不能是奇偶性.
教師由此引導(dǎo)學(xué)生,通過(guò)剛才這個(gè)題目,你發(fā)現(xiàn)在判斷中需要注意些什么?(若學(xué)生發(fā)現(xiàn)不了定義域的特征,教師可再?gòu)亩x啟發(fā),在定義域中有1,就必有-1,有-2,就必有2,有,就必有,有就必有,從而發(fā)現(xiàn)定義域應(yīng)關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,再提出定義域關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱是函數(shù)具有奇偶性的什么條件?
可以用(6)輔助說(shuō)明充分性不成立,用(5)說(shuō)明必要性成立,得出結(jié)論.
(3)定義域關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱是函數(shù)具有奇偶性的必要但不充分條件.(板書(shū))
由學(xué)生小結(jié)判斷奇偶性的步驟之后,教師再提出新的問(wèn)題:在剛才的幾個(gè)函數(shù)中有是奇函數(shù)不是偶函數(shù),有是偶函數(shù)不是奇函數(shù),也有既不是奇函數(shù)也不是偶函數(shù),那么有沒(méi)有這樣的函數(shù),它既是奇函數(shù)也是偶函數(shù)呢?若有,舉例說(shuō)明.
經(jīng)學(xué)生思考,可找到函數(shù).然后繼續(xù)提問(wèn):是不是具備這樣性質(zhì)的函數(shù)的解析式都只能寫成這樣呢?能證明嗎?
例2.已知函數(shù)既是奇函數(shù)也是偶函數(shù),求證:.(板書(shū))(試由學(xué)生來(lái)完成)
證明:既是奇函數(shù)也是偶函數(shù),
=,且,
=.
,即.
證后,教師請(qǐng)學(xué)生記住結(jié)論的同時(shí),追問(wèn)這樣的函數(shù)應(yīng)有多少個(gè)呢?學(xué)生開(kāi)始可能認(rèn)為只有一個(gè),經(jīng)教師提示可發(fā)現(xiàn),只是解析式的特征,若改變函數(shù)的定義域,如,,,,它們顯然是不同的函數(shù),但它們都是既是奇函數(shù)也是偶函數(shù).由上可知函數(shù)按其是否具有奇偶性可分為四類
(4)函數(shù)按其是否具有奇偶性可分為四類:(板書(shū))
例3.判斷下列函數(shù)的奇偶性(板書(shū))
(1);(2);(3).
由學(xué)生回答,不完整之處教師補(bǔ)充.
解:(1)當(dāng)時(shí),為奇函數(shù),當(dāng)時(shí),既不是奇函數(shù)也不是偶函數(shù).
(2)當(dāng)時(shí),既是奇函數(shù)也是偶函數(shù),當(dāng)時(shí),是偶函數(shù).
(3)當(dāng)時(shí),于是,
當(dāng)時(shí),,于是=,
綜上是奇函數(shù).
教師小結(jié)(1)(2)注意分類討論的使用,(3)是分段函數(shù),當(dāng)檢驗(yàn),并不能說(shuō)明具備奇偶性,因?yàn)槠媾夹允菍?duì)函數(shù)整個(gè)定義域內(nèi)性質(zhì)的刻畫,因此必須均有成立,二者缺一不可.
三.小結(jié)
1.奇偶性的概念
2.判斷中注意的問(wèn)題
四.作業(yè)略
五.板書(shū)設(shè)計(jì)
2.函數(shù)的奇偶性例1.例3.
(1)偶函數(shù)定義
(2)奇函數(shù)定義
(3)定義域關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱是函數(shù)例2.小結(jié)
具備奇偶性的必要條件
(4)函數(shù)按奇偶性分類分四類
探究活動(dòng)(1)定義域?yàn)榈娜我夂瘮?shù)都可以表示成一個(gè)奇函數(shù)和一個(gè)偶函數(shù)的和,你能試證明之嗎?
(2)判斷函數(shù)在上的單調(diào)性,并加以證明.
在此基礎(chǔ)上試?yán)眠@個(gè)函數(shù)的單調(diào)性解決下面的問(wèn)題:
設(shè)為三角形的三條邊,求證:.
函數(shù)的單調(diào)性
一名合格的教師要充分考慮學(xué)習(xí)的趣味性,作為高中教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動(dòng),幫助高中教師有計(jì)劃有步驟有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的高中教案呢?為了讓您在使用時(shí)更加簡(jiǎn)單方便,下面是小編整理的“函數(shù)的單調(diào)性”,僅供您在工作和學(xué)習(xí)中參考。
數(shù)學(xué)必修1:函數(shù)的單調(diào)性
教學(xué)目標(biāo):理解函數(shù)的單調(diào)性
教學(xué)重點(diǎn):函數(shù)單調(diào)性的概念和判定
教學(xué)過(guò)程:
1、過(guò)對(duì)函數(shù)、、及的觀察提出有關(guān)函數(shù)單調(diào)性的問(wèn)題.
2、閱讀教材明確單調(diào)遞增、單調(diào)遞減和單調(diào)區(qū)間的概念
3、
例1、如圖是定義在閉區(qū)間[-5,5]上的函數(shù)的圖象,根據(jù)圖象說(shuō)出的單調(diào)區(qū)間,及在每一單調(diào)區(qū)間上,是增函數(shù)還是減函數(shù)。
解:函數(shù)的單調(diào)區(qū)間有,
其中在區(qū)間,
上是減函數(shù),在區(qū)間上是
增函數(shù)。
注意:1單調(diào)區(qū)間的書(shū)寫
2各單調(diào)區(qū)間之間的關(guān)系
以上是通過(guò)觀察圖象的方法來(lái)說(shuō)明函數(shù)在某一區(qū)間的單調(diào)性,是一種比較粗略的方法,那么,對(duì)于任給函數(shù),我們?cè)鯓痈鶕?jù)增減函數(shù)的定義來(lái)證明它的單調(diào)性呢?
例2、證明函數(shù)在R上是增函數(shù)。
證明:設(shè)是R上的任意兩個(gè)實(shí)數(shù),且,則
,
所以,在R上是增函數(shù)。
例3、證明函數(shù)在上是減函數(shù)。
證明:設(shè)是上的任意兩個(gè)實(shí)數(shù),且,則
由,得,且
于是
所以,在上是減函數(shù)。
利用定義證明函數(shù)單調(diào)性的步驟:
(1)取值
(2)計(jì)算、
(3)對(duì)比符號(hào)
(4)結(jié)論
課堂練習(xí):教材第50頁(yè)練習(xí)A、B
小結(jié):本節(jié)課學(xué)習(xí)了單調(diào)遞增、單調(diào)遞減和單調(diào)區(qū)間的概念及判定方法
課后作業(yè):第57頁(yè)習(xí)題2-1A第5題