高二数学 函数的单调性与导数 公开课
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函数的单调性教案一、引入函数的单调性是高中数学中的重要概念,它描述的是函数在定义域上的变化趋势。
在解题中,了解函数的单调性能够帮助我们简化问题,提高解题效率。
本教案将通过详细的讲解和例题分析,帮助学生掌握函数的单调性的概念、判断和应用。
二、概念剖析1. 单调递增函数:设函数 f(x) 在定义域上有定义,若对任意的x1 和 x2,当 x1 < x2 时,有 f(x1) ≤ f(x2),则称 f(x) 在定义域上是单调递增的。
2. 单调递减函数:设函数 f(x) 在定义域上有定义,若对任意的x1 和 x2,当 x1 < x2 时,有 f(x1) ≥ f(x2),则称 f(x) 在定义域上是单调递减的。
3. 严格单调递增函数:设函数 f(x) 在定义域上有定义,若对任意的 x1 和 x2,当 x1 < x2 时,有 f(x1) < f(x2),则称 f(x) 在定义域上是严格单调递增的。
4. 严格单调递减函数:设函数 f(x) 在定义域上有定义,若对任意的 x1 和 x2,当 x1 < x2 时,有 f(x1) > f(x2),则称 f(x) 在定义域上是严格单调递减的。
三、判断方法1. 导数判断法:对于函数 f(x),通过求导数 f'(x),可以判断函数的单调性。
当 f'(x) > 0 时,函数 f(x) 单调递增;当 f'(x) < 0 时,函数f(x) 单调递减。
2. 一阶差分判断法:对于函数 f(x),通过计算相邻两点之间的函数值差来判断函数的单调性。
当 f(x2) - f(x1) > 0 时,函数 f(x) 单调递增;当 f(x2) - f(x1) < 0 时,函数 f(x) 单调递减。
四、应用示例1. 实例1:判断函数 f(x) = 3x + 2 的单调性。
解析:根据导数判断法,求出函数 f(x) 的导数 f'(x) = 3。
高中数学《函数的单调性与导数》公开课优秀教学设计教学设计普通高中课程标准实验教科书《数学》选修1-1(人教A版)(第一课时)函数的单调性与导数《函数的单调性与导数》教学设计课题:函数的单调性与导数教材:人教A版《数学》选修1-1 课时:1课时教材分析:函数的单调性与导数是人教A版选修1-1第三章第三课第一节的内容. 《数学课程标准》中与本节课相关的要求是:结合实例,借助几何直观探索并了解函数的单调性与导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求不超过三次的多项式函数的单调区间.函数的单调性是函数的重要性质之一.在必修一中学习了利用函数单调性的定义、函数的图象来研究函数的单调性,学习了导数以后,利用导数来研究函数的单调性,是导数在研究处理函数性质问题中的一个重要应用.在前几节课中,学生学习了平均变化率,瞬时变化率,导数的定义和几何意义等内容,在本节课中,学生将要在此基础上学习通过导数来研究函数的单调性,掌握研究函数单调性的更一般方法,进而为后面学习函数的极值,最值等作出知识铺垫,打下能力基础,进行方法指导,因此,本节课可以起到承上启下,完善建构,拓展提升的作用. 学生学情分析:课堂学生为高二年级的学生,学生基础普遍比较好,但是学习单调性的概念是在高一第一学期学过,因此对于单调性概念的理解不够准确,同时导数是高中学生新接触的概念,如何将导数与函数的单调性联系起来是一个难点.在本节课之前学生已经学习了导数的概念、导数的几何意义和导数的四则运算,初步接触了导数在几何中的简单应用,但对导数的应用还仅停留在表面上.本节课应着重让学生通过探究来研究利用导数判定函数的单调性.教学目标:结合实例,借助几何直观探索并了解函数的单调性与导数的关系:能利用导数研究函数的单调性,会求不超过三次的多项式函数的单调区间. 重点:利用导数研究函数的单调性,会求不超过三次的多项式函数的单调区间.难点:探索并了解函数的单调性与导数的关系.借助几何直观,通过实例探索并了解函数的单调性与导数的关系;理解并掌握利用导数判断函数单调性的方法,会用导数求函数的单调区间;体会导数方法在研究函数性质中的一般性和有效性,同时感受和体会数学发展的一般规律. 教学策略分析:根据新课程标准的要求,本节课的知识目标定位在以下三个方面:一是能探索函数的单调性与导数的关系;二是掌握判断函数单调性的方法;三是能由导数信息绘制函数大致图象.本节课的教学设计也是围绕这些目标,让学生自主探究,充分参与课堂,并从中体会学习的成功和快乐.本节课时学习过导数的概念和运算后,首次运用导数解决函数相关问题的一节课,如何激发学生的兴趣,使其探索和运用新的工具即导数解决单调性问题是本节课的关键,利用手边胡工具,更好的分析这个过程,运用信息技术确认加深理解.充分利用学生已有的基础,分析原函数的单调性与导数正负之间的关系,本着由形到数,由数到形,数形结合的思想. (一)创设情境,引发冲突.师:在北方,进入十月,就能感觉到阵阵寒意,今天我们就从一个气温的实际问题开始数学之旅.师:我市气象站对冬季某一天气温变化的数据统计显示,从2时到5时的C随C与时间 t可近似的用函数 C(t)?t?4lnt?1拟合,气温问:这段气温t的变化趋势如何?时间回答这个问题,我们需要了解这个函数的什么性质?生:函数的单调性.师:如何判断这个函数的单调性呢?生:画图象,用定义.师:有的同学说画图象,有的说用单调性的定义,我们动手来做一下吧生:动手操作.师:选择画图的同学们,可以画出图象么?生:不可以.师:哪位同学来说一下如何用单调性的定义来解决. 生:在区间2到5上,任意选取 t1,t2且 t1?t2,我们需要判断 C(t1)?C(t2)的符号,师:可以判断么?生:不可以.师:好,请坐,也就是我们已有的方法都遇到了困难,如何解决这个单调性问题呢?设计意图:通过学生熟悉的生活情景,激发学生迫切知晓函数单调性的欲望,尝试运用所学知识解决非初等函数的单调性,引发学生的认知冲突,思考如何将未知化为已知,激发了学生主动学习新知识的热情. (二)回归定义,寻求方法.师:追本溯源,我们重新回到定义.请一位同学回答单调性的定义.(a,b)内,满足对于任意的 x1,x2?(a,b)生:在函数f(x)的定义域内的某区f(x1)?f(x2),是增函数. 且 x1?x2,都有师:很好,也就是我们要需要判断 f(x 1)?f(x2)的符号,我们把这个形式变形,判断生:大于0.师:即函数值的改变量与自变量改变量的比值: 生:大于0师:函数f(x)在区间 (a,b)内是减函数,满足对于任意的 x1,x2?(a,b)且 x1?x2,都有 f(x1)?f(x2),也就是 f(x2)?f(x1)x2?x1生:小于0.即函数值的改变量与自变量改变量的比值:f(x2)?f(x1)x2?x1的符号,结果为:生:小于0.师:我们发现,函数的单调性与这样一个比值的符号相关,在本章的学习中,我们知道这叫做---- 生:函数的平均变化率.师:我们运用无限趋近于的方式,可以由平均变化率得到瞬时变化率,反过来,瞬时变化率可以刻画函数在该点附近的变化情况,我们知道瞬时变化率,即---- 生:导数.师:非常棒!我们这节课就试着用导数来研究函数的单调性. 板书:3.3.1函数的单调性与导数. 设计意图:注意到知识的联系,尝试在学生原有认知的基础上建立新知,通过回顾函数单调性的定义,将其形式改变,联想平均变化率,运用无限趋近于的方式,得到瞬时变化率,即导数,引发学生思考导数与单调性的关系,这个过程由浅入深,层层深入,合乎学生的逻辑思维. (三)观察发现,探索规律.师:要研究函数的单调性与导数的关系,我们来观察,函数单调递增时,平均变化率大于0,函数单调递减时,平均变化率小于0,那么,导数的符号是否与函数的单调性有关呢?师:我们从最熟悉的函数开始研究,我们都学过哪些基本初等函数呢?生:幂函数,指数函数,对数函数,三角函数.师:对于这些函数,我们都是通过函数的形,也就画出图像的方式来研究,同样的,导数的形,也就是导数的几何意义是什么呢?生:函数的图像在该点处切线的斜率.师:根据导数的几何意义,我们一起来看研究的方法.师:给出函数的图像,指出其单调区间,用牙签靠近图像,使其作为该点处的切线,移动牙签,观察斜率即导数的正负情况.师:拿出坐标纸,作出你研究的函数图像,利用牙签,得出结论,并填写下面的表格.师:可以进行讨论,到前面展示你的结果.师:我们一起来看同学们的展示,可以得到什么结论呢?生:导数为负数时函数单调递减,导数为正数时单调递增.师:熟悉的初等函数,得到这样的结论,数学来源于生活,我们再来看生活中的例子:t变化的函数,来研究运动员运动状态的给出高台跳水运动员的高 h随时间变化情况.生:可以画出这个二次函数的图像,得到高度的变化情况,从(0,a)时刻,高度上升,(a,b)时刻高度下降.师:也就是高度函数先单调递增,而后单调递减,运动状态除了高度,还有速度,我们进一步研究.师:给出导函数即速度函数的图像,有什么结论?生:导函数即速度图像在x轴的上方时高度函数单调递增,导函数图像在x轴下方时函数单调递减. 设计意图:从基本初等函数入手,让学生动手操作,通过观察、归纳,提炼,激发学生的自主探究欲望.让学生发现导数的符号与函数的单调性之间的联系.培养学生共同解决问题、探讨问题的能力和合作意识,从而培养学生的探究意识和探究能力.引导学生从形的角度来验证,降低了学生的思维难度,又能体会导数研究单调性的一般性.生活实例高台跳水是我们从导数概念就开始使用,把抽象的概念与物理背景结合,能迅速的突破难点,高度函数的单调性与速度函数的关系,再次确认了结论. (四)结论总结,揭示本质.师:我们一起来总结一下函数的单调性与导数的关系. 一般地,函数y?f(x)在某个区间(a,b)内 1) 如果恒有 f?(x)>0,那么y?f(x) 在这个区间(a,b)内单调递增; 2) 如果恒有 f?(x)<0,那么 y?f(x)在这个区间(a,b)内单调递减.导函数值的正负与单调性之间存在这样的关系,这个结论也印证了我们本节课一开始的思考和分析. 若恒有f?(x)=0呢?思考一下板书:结论内容师:有结果了么?生:常函数. 设计意图:由观察、猜想到归纳、总结,让学生体会知识的发现的过程,使学生的思维、行动积极主动地参与课堂教学.从猜想到验证的发现过程,使自主探究成为学生的一种学习习惯. (五)自主分析,多维验证.师:这里我们分析了我们熟悉的函数,其他的函数呢?我们不妨来分析一下我们遇到困难的函数f(x).师:运用我们探究出的结论,求出函数f(x)的单调区间,如何运用导数知识来解决呢?生:先给出定义域,求出导函数,导函数大于0的部分为增区间,小于0的部分为减区间.感谢您的阅读,祝您生活愉快。
函数单调性与导数教学策略(公开课)
简介
本公开课将重点探讨函数单调性与导数的相关概念,并提供一些教学策略,帮助学生更好地理解和掌握这些内容。
目标
本公开课的目标是让学生能够:
- 理解函数单调性的概念及其在数学中的重要性
- 掌握计算函数单调性的基本方法和技巧
- 了解导数的概念和作用
- 能够计算函数的导数并应用导数分析函数的单调性
教学内容
1. 函数单调性的概念
- 单调递增和单调递减的定义
- 单调性与函数的图像之间的关系
2. 计算函数单调性的方法
- 一阶导数法
- 二阶导数法
- 辅助线法
3. 导数的概念和作用
- 导数的定义
- 导数的几何意义
- 导数在函数图像分析中的应用
4. 导数与函数单调性的关系
- 函数单调性与导数的正负关系
- 导数为零的点与函数的极值点
- 利用导数分析函数的单调区间
教学策略
为了帮助学生更好地理解和掌握函数单调性与导数的概念,我们将采用以下教学策略:
- 提供直观的实例和图像,帮助学生理解函数单调性的概念和定义
- 强调函数单调性与函数图像之间的关系,让学生能够直观地分析函数的单调性
- 针对不同的计算方法,提供详细的步骤和解题思路,引导学生进行实际计算和分析
- 引导学生思考导数的几何意义和作用,以及其与函数单调性之间的联系
- 提供大量的练题和案例分析,让学生通过实际操作巩固和应用所学知识
结语
通过本公开课的研究,相信学生将能够更深入地理解函数单调性与导数的概念,掌握计算函数单调性的方法,以及应用导数分析函数的单调性。
这些知识和技能将为他们在数学研究和应用中打下坚实的基础。
函数单调性与导数教学设计(公开课)教材分析:本文介绍了人教版《普通高中课程标准实验教科书数学》选修2-2第一章《导数及其应用》中的“函数单调性与导数”内容。
该内容是导数的应用,需要在学生掌握导数概念、计算和几何意义的基础上进行研究。
学好这个内容可以加深对导数的理解,并为后面研究函数的极值和最值打好基础。
通过本节课的研究,学生可以体验到用导数判断单调性比用定义判断更简捷,尤其对于三次及以上的多项式函数或难以画出图像的函数,导数解决问题的优越性得以充分展示。
教学目标:本节课的教学目标主要包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面。
其中,知识与技能方面,学生需要探索函数的单调性与导数的关系,会利用导数判断函数的单调性并求函数的单调区间;过程与方法方面,学生需要通过本节的研究掌握用导数研究单调性的方法,在探索过程中培养观察、分析、概括的能力,渗透数形结合思想、转化思想、分类讨论思想;情感态度与价值观方面,通过让学生多动手、多观察、勤思考、善总结,在教学过程中培养学生的探索精神,引导学生养成自主研究的研究惯。
教学重点和难点:本节课的教学重点在于探索并应用函数的单调性与导数的关系求单调区间;教学难点在于探索函数的单调性与导数的关系。
学生在这方面的认知困难主要体现在用准确的数学语言描述函数单调性与导数的关系,这种由数到形的翻译,从直观到抽象的转变,对学生是比较困难的。
教材处理:本节课的教材主要研究函数的单调性和导数的关系,能利用导数研究函数的单调性,利用导数信息绘制函数的大致图像,会求函数和的单调区间。
教法分析:本节课采用“问题---解决”课堂教学模式,通过发现式、启发式、讲练结合的教学方法,激发学生求知欲,使学生主动参与教学实践活动,在教师的指导下发现、分析和解决问题,总结规律,培养积极探索的科学精神。
同时,采用多媒体课件等辅助手段以加大课堂容量,通过数形结合,使抽象的知识直观化、形象化,以促进学生的理解。