函数的单调性与导数教案设计
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函数的单调性与导数教案一、教学目标1. 让学生理解函数的单调性的概念,能够判断函数的单调性。
2. 让学生掌握导数的定义,能够计算常见函数的导数。
3. 让学生理解导数与函数单调性的关系,能够利用导数判断函数的单调性。
二、教学内容1. 函数的单调性定义:如果函数f(x)在区间I上,对于任意的x1, x2∈I,当x1 < x2时,都有f(x1) ≤f(x2),则称f(x)在区间I上为增函数;如果对于任意的x1, x2∈I,当x1 < x2时,都有f(x1) ≥f(x2),则称f(x)在区间I上为减函数。
2. 导数的定义定义:函数f(x)在点x处的导数定义为函数在点x处的切线斜率,记作f'(x),即f'(x) =lim┬(h→0)〖(f(x+h)-f(x))/h〗。
3. 常见函数的导数(1)常数函数f(x) = c,其导数为f'(x) = 0。
(2)幂函数f(x) = x^n,其导数为f'(x) = nx^(n-1)。
(3)指数函数f(x) = a^x,其导数为f'(x) = a^x ln(a)。
(4)对数函数f(x) = ln(x),其导数为f'(x) = 1/x。
4. 导数与函数单调性的关系(1)如果f'(x) > 0,则f(x)在区间(-∞, +∞)上为增函数。
(2)如果f'(x) < 0,则f(x)在区间(-∞, +∞)上为减函数。
(3)如果f'(x) = 0,则f(x)可能在某点处改变单调性。
三、教学方法1. 采用讲解法,讲解函数的单调性和导数的定义及计算方法。
2. 采用案例分析法,分析导数与函数单调性的关系。
3. 采用练习法,让学生通过练习巩固所学知识。
四、教学步骤1. 导入:回顾函数的概念,引导学生思考函数的单调性。
2. 讲解:讲解函数的单调性的定义,并通过实例演示如何判断函数的单调性。
3. 讲解:引入导数的定义,讲解常见函数的导数计算方法。
导数在研究函数中的应用一、教学目标:知识与技能:1.结合实例,直观探索并掌握函数的单调性与导数的关系.2.会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次).过程与方法:能利用导数研究函数的单调性,并能够利用单调性证明一些简单的不等式.情感、态度与价值:让学生探索、发现数学知识和掌握数学知识的内在规律的过程中不,不断获得成功积累愉快的体验,不断增进学习数学的兴趣,同时还通过探索这一活动培养学生善于和他人合作的精神.二、教学重点、难点重点:掌握函数的单调性与导数的关系.难点:能利用导数研究函数的单调性,并能够利用单调性证明一些简单的不等式三、教学模式与教法、学法教学模式:本课采用“探究——发现”教学模式.教师的教法:利用多媒体辅助教学,突出活动的组织设计与方法的引导.“抓三线”,即(一)知识技能线(二)过程与方法线(三)能力线.“抓两点”,即一抓学生情感和思维的兴奋点,二抓知识的切入点.学法:突出探究、发现与交流.四、教学过程(一)温故知新以前,我们用定义来判断函数的单调性,在假设x1<x2的前提下,比较f(x1)与f(x2)的大小.但在函数y =f(x)比较复杂的情况下,比较f(x1)与f(x2)的大小并不很容易.如果利用导数来判断函数的单调性就比较简单.本节我们就来研究这个问题.解析:请同学思考并回顾以前所学知识并积极回答之.(二)新知探究探究点一函数的单调性与导函数正负的关系思考1观察高台跳水运动员的高度h随时间t变化的函数h(t)=-4.9t2+6.5t+10的图象,及运动员的速度v随时间t变化的函数v(t)=h′(t)=-9.8t+6.5的图象,思考运动员从起跳到最高点,从最高点到入水的运动状态有什么区别.思考2观察下面四个函数的图象,回答函数的单调性与其导函数的正负有何关系?答(1)在区间(-∞,+∞)内,y′=1>0,y是增函数;(2)在区间(-∞,0)内,y′=2x<0,y是减函数;在区间(0,+∞)内,y′=2x>0,y是增函数;(3)在区间(-∞,+∞)内,y′=3x2≥0,y是增函数;(4)在区间(-∞,0),(0,+∞)内,y′=-1x2<0,y是减函数.小结一般地,函数的单调性与其导函数的正负有如下关系:在某个区间(a,b)内,如果f′(x)>0,那么函数y=f(x)在这个区间内单调递增;如果f′(x)<0,那么函数y=f(x)在这个区间内单调递减.思考3若函数f(x)在区间(a,b)内单调递增,那么f′(x)一定大于零吗?答不一定.由思考2中(3)知f′(x)≥0恒成立.思考4(1)如果一个函数具有相同单调性的单调区间不止一个,那么如何表示这些区间?试写出思考2中(4)的单调区间.(2)函数的单调区间与其定义域满足什么关系?例1已知导函数f′(x)的下列信息:当1<x<4时,f′(x)>0;当x >4,或x <1时,f ′(x )<0;当x =4,或x =1时,f ′(x )=0.试画出函数f (x )图象的大致形状. 解 当1<x <4时,f ′(x )>0,可知f (x )在此区间内单调递增; 当x >4,或x <1时, f ′(x )<0,可知f (x )在这两个区间内单调递减;当x =4,或x =1时,f ′(x )=0,这两点比较特殊,我们称它们为“临界点”. 综上,函数f (x )图象的大致形状如图所示.反思与感悟 本题具有一定的开放性,图象不唯一,只要能抓住问题的本质,即在相应区间上的单调性符合题意就可以了.跟踪训练1 函数y =f (x )的图象如图所示,试画出导函数f ′(x )图象的大致形状.解 f ′(x )图象的大致形状如下图:注:图象形状不唯一. 例2 求下列函数的单调区间:(1)f (x )=2x 3+3x 2-36x +1;(2)f (x )=sin x -x (0<x <π); (3)f (x )=3x 2-2ln x ;(4)f (x )=3tx -x 3单调递减区间是(-3,2).(2)f ′(x )=cos x -1≤0恒成立,故函数f (x )的单调递减区间为(0,π) (3)函数的定义域为(0,+∞),f ′(x )=6x -2x =2·3x 2-1x .令f ′(x )>0,即2·3x 2-1x >0,解得-33<x <0或x >33.又∵x >0,∴x >33.令f ′(x )<0,即2·3x 2-1x<0,解得x <-33或0<x <33.又∵x >0,∴0<x <33. ∴f (x )的单调递增区间为(33,+∞),单调递减区间为(0,33). (4)f ′(x )=3t -3x 2.令f ′(x )≥0时,得3t -3x 2≥0,即t ≥x 2,∴当t ≤0时,无解;当t >0时,函数的单调递增区间是[-t ,t ]. 令f ′(x )≤0时,得3t -3x 2≤0,即t ≤x 2, 当t ≤0时,f ′(x )≤0恒成立,函数的单调递减区间是(-∞,+∞);当t >0时,函数的单调递减区间是(-∞,-t ],[t ,+∞).综上所述,当t ≤0时,函数的单调减区间是(-∞,+∞),无单调增区间;当t >0时,函数的单调增区间是[-t ,t ],单调减区间是(-∞,-t ],[t ,+∞). 反思与感悟 求函数的单调区间的具体步骤是(1)优先确定f (x )的定义域;(2)计算导数f ′(x );(3)解f ′(x )>0和f ′(x )<0;(4)定义域内满足f ′(x )>0的区间为增区间,定义域内满足f ′(x )<0的区间为减区间. 跟踪训练2 求下列函数的单调区间: (1)f (x )=x 2-ln x ;(2)f (x )=x 3-x 2-x .又∵x >0,∴x >22,∴函数f (x )的单调递增区间为⎝⎛⎭⎫22,+∞; 由f ′(x )<0得x <-22或0<x <22,又∵x >0,∴0<x <22, ∴函数f (x )的单调递减区间为⎝⎛⎭⎫0,22. (2)f ′(x )=3x 2-2x -1=(3x +1)(x -1).由f ′(x )>0得x <-13或x >1;由f ′(x )<0得-13<x <1,故函数f (x )的单调递增区间为(-∞,-13)和(1,+∞),单调递减区间为(-13,1).探究点二 函数的变化快慢与导数的关系思考 我们知道导数的符号反映函数y =f (x )的增减情况,怎样反映函数y =f (x )增减的快慢呢?能否从导数的角度解释变化的快慢呢?例3如图,水以恒速(即单位时间内注入水的体积相同)注入下面四种底面积相同的容器中,请分别找出与各容器对应的水的高度h与时间t的函数关系图象.解(1)→B,(2)→A,(3)→D,(4)→C.反思与感悟通过函数图象,不仅可以看出函数的增减,还可以看出函数增减的快慢.从导数的角度研究了函数的单调性及增减快慢后,我们就能根据函数图象大致画出导函数的图象,反之也可行.跟踪训练3已知f′(x)是f(x)的导函数,f′(x)的图象如图所示,则f(x)的图象只可能是()【答案】 D(三)当堂达标1.函数f (x )=x +ln x 在(0,6)上是( )A .单调增函数B .单调减函数C .在⎝⎛⎭⎫0,1e 上是减函数,在⎝⎛⎭⎫1e ,6上是增函数 D .在⎝⎛⎭⎫0,1e 上是增函数,在⎝⎛⎭⎫1e ,6上是减函数 【答案】 A【解析】 ∵f ′(x )=1+1x>0,∴函数在(0,6)上单调递增.2.f ′(x )是函数y =f (x )的导函数,若y =f ′(x )的图象如图所示,则函数y =f (x )的图象可能是( )【答案】 D【解析】 由导函数的图象可知,当x <0时,f ′(x )>0,即函数f (x )为增函数;当0<x <2时,f ′(x )<0,即f (x )为减函数;当x >2时,f ′(x )>0,即函数f (x )为增函数.观察选项易知D 正确.3.命题甲:对任意x ∈(a ,b ),有f ′(x )>0;命题乙:f (x )在(a ,b )内是单调递增的.则甲是乙的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件 【答案】 A【解析】 f (x )=x 3在(-1,1)内是单调递增的,但f ′(x )=3x 2≥0(-1<x <1),故甲是乙的充分不必要条件,选A.4.函数y =12x 2-ln x 的单调递减区间是( ).A .(0,1)B .(0,1)∪(-∞,-1)C .(-∞,1)D .(-∞,+∞)【答案】 A5.已知函数f (x )=x 3+bx 2+cx +d 的图象经过点P (0,2),且在点M (-1,f (-1))处的切线方程为 6x -y +7=0.(1)求函数y =f (x )的解析式; (2)求函数y =f (x )的单调区间.【解析】 (1)由y =f (x )的图象经过点P (0,2),知d =2, ∴f (x )=x 3+bx 2+cx +2,f ′(x )=3x 2+2bx +c .由在点M (-1,f (-1))处的切线方程为6x -y +7=0, 知-6-f (-1)+7=0,即f (-1)=1,f ′(-1)=6.∴⎩⎪⎨⎪⎧ 3-2b +c =6-1+b -c +2=1,即⎩⎪⎨⎪⎧2b -c =-3b -c =0.解得b =c =-3. 故所求的解析式是f (x )=x 3-3x 2-3x +2.(2)f ′(x )=3x 2-6x -3.令f ′(x )>0,得x <1-2或x >1+2;令f ′(x )<0,得1-2<x <1+ 2.故f (x )=x 3-3x 2-3x +2的单调递增区间为(-∞,1-2)和(1+2,+∞),单调递减区间为(1-2,1+2). 6.设函数f (x )=x 3-3ax 2+3bx 的图象与直线12x +y -1=0相切于点(1,-11). (1)求a 、b 的值;(2)讨论函数f (x )的单调性.(2)由a =1,b =-3得f ′(x )=3x 2-6ax +3b =3(x 2-2x -3)=3(x +1)(x -3). 令f ′(x )>0,解得x <-1或x >3;又令f ′(x ) <0,解得-1<x <3. 所以当x ∈(-∞,-1)时,f (x )是增函数;当x ∈(3,+∞)时,f (x )也是增函数;当x ∈(-1,3)时,f (x )是减函数. 五、小结。
数学《函数单调性与导数》教案教学目标:1. 知道函数单调性的定义,掌握判断单调性的方法。
2. 知道导数的定义,掌握求导的方法。
3. 熟练掌握函数单调性与导数的关系,能够应用相关知识解决实际问题。
教学重点:1. 函数单调性与导数的概念及其关系。
2. 求导数的方法和技巧。
3. 应用函数单调性和导数解决实际问题。
教学难点:1. 求高阶导数,各种复杂函数的单调性判断。
2. 应用函数单调性与导数解决实际问题。
教学方法:1. 讲授法:讲解相关知识点,示范演示,点拨解释。
2. 实验法:以具体例子演示如何判断函数的单调性。
3. 问题解决法:提供丰富的例题及作业,引导学生自主思考,解决问题。
教学过程设计:Part 1:函数单调性的引入1. 通过一个具体的例子引入函数单调性的概念,让学生理解函数单调性的含义。
2. 介绍单调递增和单调递减的概念,以及如何判断一个函数的单调性。
3. 引导学生思考,研究不同类型函数单调性的特点和判断方法。
Part 2:导数的定义和求导方法1. 导数的概念:定义导数,解释导数的几何意义和物理意义。
2. 求导方法:讲解求导过程,引导学生掌握基本的求导技巧。
3. 常用函数的导数:讲解常用函数的导数公式,让学生记忆。
Part 3:函数单调性与导数1. 函数单调性与导数的关系:引导学生研究函数单调性与导数之间的关系。
2. 求解函数单调性:利用导数判断函数单调性,让学生掌握方法。
3. 应用导数求解实际问题:让学生通过实际问题应用导数,求解函数单调性问题。
Part 4:案例分析1. 给出一些实际问题,让学生通过函数单调性和导数的方法求解。
2. 分组讨论,展示各自的解题思路和方法,互相学习。
Part 5:练习与总结1. 提供一些例题给学生练习,巩固所学知识。
2. 学生自己整理笔记,总结函数单调性与导数的概念及其应用教具准备:1. 教师演示用的白板或黑板、彩色粉笔或白板笔。
2. 学生实验用的计算器。
3. 相关练习题和例题。
函数的单调性与导数(教学设计)教学设计:函数的单调性与导数本节课的主要内容是函数的单调性与导数。
在研究本节课之前,学生已经研究了导数、函数及函数单调性等概念,对导数的几何意义与函数单调性有了一定的感性和理性的认识。
函数的单调性是高中数学中极为重要的一个知识点。
在以前的研究中,学生已经研究了如何利用函数单调性的定义和函数的图像来研究函数的单调性。
而在研究了导数之后,学生可以利用导数来研究函数的单调性,这是导数在研究处理函数性质问题中的一个重要应用。
学好本课时的知识对接下来要研究利用导数研究函数的极值奠定知识基础,因此,研究本节内容具有承上启下的作用。
在本节课之前,学生已经研究了导数的概念、导数的几何意义和导数的四则运算,研究了用导数求曲线的切线方程。
因此,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。
本节课的教学目标包括以下几点:1.知识与能力:1) 理解函数单调性与导数的关系:函数f(x)在区间(a,b)内可导,若f'(x)>0,则f(x)在区间(a,b)内单调递增;若f'(x)<0,则f(x)在区间(a,b)内单调递减。
2) 探究函数的单调性与导数的关系,利用导数与函数单调性的关系求函数的单调区间、画函数的简单图像。
2.过程与方法:通过利用导数研究单调性问题的研究过程,引导学生养成自主研究的研究惯,体会知识的类比迁移,体会从特殊到一般的、数形结合的研究方法。
3.情感态度与价值观:1) 通过导数方法研究单调性问题,体会到不同数学知识间的内在联系,认识到数学是一个有机整体。
2) 通过导数研究单调性,使学生知道用导数判断函数的单调性比用单调性的定义更容易,知道导数作为研究函数的工具的实用价值。
本节课的教学重点是利用导数判断函数的单调性,并求函数的单调区间。
教学难点在于如何将导数与函数的单调性联系起来。
本节课的教学方法为启发引导式,课时安排为1课时。
教学准备包括多媒体平台和课件。
利用导数判断函数的单调性教案一、教学目标:1. 让学生理解导数的定义和几何意义。
2. 学会利用导数判断函数的单调性。
3. 能够运用导数解决实际问题。
二、教学内容:1. 导数的定义和几何意义。
2. 利用导数判断函数的单调性。
3. 导数在实际问题中的应用。
三、教学重点与难点:1. 重点:导数的定义,导数与函数单调性的关系。
2. 难点:利用导数判断函数的单调性,解决实际问题。
四、教学方法与手段:1. 教学方法:讲解法,案例分析法,讨论法。
2. 教学手段:黑板,PPT。
五、教学过程:1. 导入:回顾导数的定义和几何意义,引导学生思考导数与函数单调性的关系。
2. 新课讲解:讲解如何利用导数判断函数的单调性,通过示例让学生理解并掌握方法。
3. 案例分析:分析实际问题,让学生运用导数判断函数的单调性,解决实际问题。
4. 课堂练习:布置练习题,让学生巩固所学知识。
6. 作业布置:布置课后作业,巩固所学知识。
六、教学评估:1. 课堂练习环节,观察学生对利用导数判断函数单调性的掌握程度。
2. 课后作业的完成情况,评估学生对知识的巩固程度。
3. 学生参与讨论的积极性和对实际问题分析的能力。
七、教学反思:2. 根据学生的反馈调整教学方法,提高教学效果。
3. 针对学生的掌握情况,适当调整教学内容和难度。
八、教学拓展:1. 引导学生思考导数在其他数学领域的应用,如微分方程、优化问题等。
2. 介绍导数在物理学、经济学等学科中的应用,拓宽学生的视野。
九、教学资源:1. PPT课件:包含导数定义、几何意义、判断函数单调性的方法及实际案例。
2. 练习题:涵盖不同难度的题目,用于巩固所学知识。
3. 实际问题案例:涉及多个领域的实际问题,用于引导学生运用导数解决实际问题。
十、教学进度安排:1. 本节课共计45分钟,具体安排如下:导入:5分钟新课讲解:15分钟案例分析:15分钟课堂练习:10分钟作业布置:5分钟2. 课后作业:布置课后练习,要求学生在下次课堂上提交。
函数的单调性教案(优秀)第一章:函数单调性的基本概念1.1 函数单调性的定义教学目标:让学生理解函数单调性的概念,掌握函数单调增和单调减的定义。
教学内容:(1) 引入函数单调性的概念。
(2) 讲解函数单调增和单调减的定义。
(3) 举例说明函数单调性的应用。
教学方法:(1) 采用讲解法,讲解函数单调性的定义和例子。
(2) 采用提问法,引导学生思考函数单调性的含义和应用。
教学步骤:(1) 引入函数单调性的概念,引导学生理解函数单调性的意义。
(2) 讲解函数单调增和单调减的定义,举例说明。
(3) 让学生通过例子判断函数的单调性,加深对函数单调性的理解。
(4) 总结函数单调性的应用,如解不等式、求最值等。
1.2 函数单调性的性质教学目标:让学生掌握函数单调性的性质,包括传递性、同增异减等。
教学内容:(1) 讲解函数单调性的传递性。
(2) 讲解函数单调性的同增异减性质。
(3) 举例说明函数单调性性质的应用。
教学方法:(1) 采用讲解法,讲解函数单调性的性质。
(2) 采用提问法,引导学生思考函数单调性性质的含义和应用。
教学步骤:(1) 讲解函数单调性的传递性,举例说明。
(2) 讲解函数单调性的同增异减性质,举例说明。
(3) 让学生通过例子判断函数的单调性,加深对函数单调性性质的理解。
(4) 总结函数单调性性质的应用,如解不等式、求最值等。
第二章:函数单调性的判断方法2.1 利用导数判断函数单调性教学目标:让学生掌握利用导数判断函数单调性的方法。
教学内容:(1) 讲解导数与函数单调性的关系。
(2) 讲解利用导数判断函数单调性的方法。
(3) 举例说明利用导数判断函数单调性的应用。
教学方法:(1) 采用讲解法,讲解导数与函数单调性的关系及判断方法。
(2) 采用提问法,引导学生思考导数判断函数单调性的含义和应用。
教学步骤:(1) 讲解导数与函数单调性的关系,让学生理解导数在判断函数单调性中的作用。
(2) 讲解利用导数判断函数单调性的方法,举例说明。
函数的单调性与导数教案函数的单调性与导数教案一、目标知识与技能:了解可导函数的单调性与其导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间。
过程与方法:多让学生举命题的例子,培养他们的辨析能力;以及培养他们的分析问题和解决问题的能力;情感、态度与价值观:通过学生的参与,激发学生学习数学的兴趣。
二、重点难点教学重点:利用导数研究函数的单调性,会求不超过4次的多项式函数的单调区间教学难点:利用导数研究函数的单调性,会求不超过4次的多项式函数的单调区间三、教学过程:函数的赠与减、增减的快与慢以及函数的最大值或最小值等性质是非常重要的.通过研究函数的这些性质,我们可以对数量的变化规律有一个基本的了解.我们以导数为工具,对研究函数的增减及极值和最值带来很大方便.四、学情分析我们的学生属于平行分班,没有实验班,学生已有的知识和实验水平有差距。
需要教师指导并借助动画给予直观的认识。
五、教学方法发现式、启发式新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习六、课前准备1.学生的学习准备:2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。
七、课时安排:1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
提问1.判断函数的单调性有哪些方法?(引导学生回答“定义法”,“图象法”。
)2.比如,要判断y=x2的单调性,如何进行?(引导学生回顾分别用定义法、图象法完成。
)3.还有没有其它方法?如果遇到函数:y=x3-3x判断单调性呢?(让学生短时间内尝试完成,结果发现:用“定义法”,作差后判断差的符号麻烦;用“图象法”,图象很难画出来。
)4.有没有捷径?(学生疑惑,由此引出课题)这就要用到咱们今天要学的导数法。
以问题形式复习相关的旧知识,同时引出新问题:三次函数判断单调性,定义法、图象法很不方便,有没有捷径?通过创设问题情境,使学生产生强烈的问题意识,积极主动地参与到学习中来。
一、教材分析1.教材背景“函数的单调性和导数”这节新知在教材是选修2—1,本节计划两个课时完成。
首先明确考纲的要求了解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;会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次)。
在高考中常利用导数研究函数的单调性,并求单调区间、极值、最值、以及利用导数解决生活中的优化问题。
其中利用导数判断单调性起着基础性的作用,形成初步的知识体系,培养学生掌握一定的分析问题和解决问题的能力。
激发学生独立思考和创新的意识,让学生有创新的机会,充分体验成功的喜悦,开发了学生的自我潜能。
2.本课的地位和作用本节课的主要教学内容是导数在研究函数中的应用(1)—函数的单调性与导数。
在练习解二次不等式、含参数二次不等式的问题后,结合导数的几何意义回忆函数的单调性与函数的关系。
例题精讲强化函数单调性的判断方法,例题的选择有梯度,由无参数的一般问题转化为解关于导函数的不等式,再解关于含参数的问题,最后提出函数单调性与导数关系逆推成立。
培养学生数形结合思想、转化思想、分类讨论的数学思想。
二、重难点分析根据新课程标准及对教材的分析,确定本节课重难点如下:教学重点:利用导数研究函数的单调性、求函数的单调区间。
探求含参数函数的单调性的问题。
三、目标分析(一)知识与技能目标:1、能探索并应用函数的单调性与导数的关系求单调区间;2、能解决含参数函数的单调性问题以及函数单调性与导数关系逆推。
(二)过程与方法目标:1、通过本节的学习,掌握用导数研究函数单调性的方法。
2、培养学生的观察、比较、分析、概括的能力,数形结合思想、转化思想、分类讨论的数学思想。
(三)情感、态度与价值观目标:1、通过在教学过程中让学生多动手、多观察、勤思考、善总结,2、培养学生的探索精神,渗透辩证唯物主义的方法论和认识论教育。
四、学情分析学生经过复习对基本初等函数掌握较扎实,前面复习了函数的单调性的基本概念,判断方法、导数的概念,以及导数的计算,为综合应用导数与函数单调性作好充分的准备。
利用导数研究函数的单调性教案教案:利用导数研究函数的单调性一、教学目标1.了解函数的单调性概念,以及单调递增和单调递减的定义;2.掌握利用导数研究函数的单调性的方法;3.能够通过导数的正负性分析函数的单调区间,并作出相应的图像。
二、教学准备1.教师准备:书本、黑板、白板、彩色粉笔、计算器、实例练习题;2.学生准备:笔记本、课本。
三、教学过程1.引入导入(10分钟)导师通过提问等方式,引导学生回顾函数的增减性、最值点等概念,为接下来的学习做铺垫。
2.学习讲解(25分钟)1)导师先通过实例展示导数与函数单调性之间的关系,比如分别给出函数f(x)=x^2和函数g(x)=-x^2的导数,并解释导数大于零时函数单调递增,导数小于零时函数单调递减。
2)导师详细讲解如何利用导数分析函数的单调性:首先,对函数f(x)求导,得到它的导函数f'(x);其次,求出f'(x)的零点,即导数为零的点。
这些点将把函数f(x)的定义域划分为若干个开区间;然后,对每个开区间分别求取f'(x)的正负性,从而得到导数f'(x)在各开区间的取值范围;最后,结合导数f'(x)的正负性来分析函数f(x)的单调性。
3.实例训练(35分钟)导师通过多个实例进行讲解和学生训练,帮助学生熟悉和掌握利用导数研究函数单调性的方法。
4.小结提问(10分钟)导师通过提问进行小结,确保学生对函数的单调性及利用导数分析函数单调性的方法有一个深入的理解。
五、作业布置给定函数f(x)=2x^3+3x^2-12x+1,设置一个问题,让学生利用导数分析函数的单调性,并解决问题。
六、板书设计函数的单调性单调递增:导数大于零单调递减:导数小于零怎样利用导数研究函数的单调性?1.求导函数2.导函数的零点3.导函数的正负性导函数的正负性与函数的单调性的关系七、教学反思通过本堂课的教学,学生基本能够理解函数的单调性概念,知道如何利用导数研究函数的单调性。
函数的单调性与导数教学目标:1.了解可导函数的单调性与其导数的关系;2.能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间,对多项式函数一般不超过三次.教学重点: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;教学难点: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. 教学过程设计(一)、情景引入,激发兴趣。
【教师引入】黑暗中,你是怎样通过远处汽车自身的灯光判断该车是上坡还是下坡的?(二)、探究新知,揭示概念探究1.问题:图1.3-1(1),它表示跳水运动中高度h 随时间t 变化的函数2() 4.9 6.510h t t t =-++的图像,图3.3-1(2)表示高台跳水运动员的速度v 随时间t 变化的函数'()()9.8 6.5v t h t t ==-+的图像. 运动员从起跳到最高点,以及从最高点到入水这两段时间的运动状态有什么区别?通过观察图像,我们可以发现:(1) 运动员从起点到最高点,离水面的高度h 随时间t 的增加而增加,即()h t 是增函数.相应地,'()()0v t h t =>.(2) 从最高点到入水,运动员离水面的高度h 随时间t 的增加而减少,即()h t 是减函数.相应地,'()()0v t h t =<.探究2.2.函数的单调性与导数的关系观察下面函数的图像,探讨函数的单调性与其导数正负的关系.如图1.3-3,导数'0()f x 表示函数()f x 在点00(,)x y 处的切线的斜率.猜想:导数与函数的单调性有什么联系呢?在0x x =处,'0()0f x >,切线是“左下右上”式的,这时,函数()f x 在0x 附近单调递增; 在1x x =处,'0()0f x <,切线是“左上右下”式的,这时,函数()f x 在1x 附近单调递减.(三)、分析归纳,抽象概括 函数的单调性与导数的关系曲线 切线斜率k >0 上升函数()y f x = ()0f x '> ? 递增()x I ∈在某个区间(,)a b 内,如果'()0f x >,那么函数()y f x =在这个区间内单调递增; 如果'()0f x <,那么函数()y f x =在这个区间内单调递减.说明:(1)特别的,如果'()0f x =,那么函数()y f x =在这个区间内是常函数.(2)“某区间”指的是定义域的子集,研究函数单调性问题“定义域优先”. (四)、知识应用,深化理解例1.已知导函数'()f x 的下列信息: 当14x <<时,'()0f x >; 当4x >,或1x <时,'()0f x <; 当4x =,或1x =时,'()0f x = 试画出函数()y f x =图像的大致形状.解:当14x <<时,'()0f x >,可知()y f x =在此区间内单调递增; 当4x >,或1x <时,'()0f x <;可知()y f x =在此区间内单调递减; 当4x =,或1x =时,'()0f x =,这两点比较特殊,我们把它称为“临界点”. 综上,函数()y f x =图像的大致形状如图3.3-4所示. 例2.判断下列函数的单调性,并求出单调区间.(1)3()3f x x x =+; (2)2()23f x x x =--(3)()sin (0,)f x x x x π=-∈; (4)32()23241f x x x x =+-+ 解:(1)因为3()3f x x x =+,所以, '22()333(1)0f x x x =+=+>因此,3()3f x x x =+在R 上单调递增,如图3.3-5(1)所示.(2)因为2()23f x x x =--,所以, ()'()2221f x x x =-=-当'()0f x >,即1x >时,函数2()23f x x x =--单调递增; 当'()0f x <,即1x <时,函数2()23f x x x =--单调递减; 函数2()23f x x x =--的图像如图3.3-5(2)所示.(3)因为()sin (0,)f x x x x π=-∈,所以,'()cos 10f x x =-< 因此,函数()sin f x x x =-在(0,)π单调递减,如图3.3-5(3)所示. (4)因为32()23241f x x x x =+-+,所以 .当'()0f x >,即 时,函数2()23f x x x =-- ; 当'()0f x <,即 时,函数2()23f x x x =-- ; 函数32()23241f x x x x =+-+的图像如图3.3-5(4)所示. 注:(3)、(4)生练课堂练习1.求下列函数的单调区间1.f (x )=2x 3-6x 2+7 2.f (x )=x1+2x3. f (x )=sin x , x ]2,0[π∈4. y=xlnx(五)、归纳小结、布置作业。
1.3.1函数的单调性与导数教案设计
藤州中学黎石燕
一、教材分析
1、教材的地位和作用
“函数单调性与导数”是人教版《普通高中课程标准实验教科书数学》选修1-1第三章《导数及其应用》的内容。
本节的教学内容属导数的应用,是在学生学习了导数的概念、计算、几何意义的基础上学习的内容,学好它既可加深对导数的理解,又可为后面研究函数的极值和最值打好基础。
由于学生在高一已经掌握了单调性的定义,并能用定义判定在给定区间上函数的单调性。
通过本节课的学习,应使学生体验到,用导数判断单调性要比用定义判断简捷得多(尤其对于三次和三次以上的多项式函数,或图象难以画出的函数而言),充分展示了导数解决问题的优越性。
根据新课标要求和教材的分析,并结合学生的认知特点,确定如下几个方面为本课的教学目标:
2、教学目标
知识与技能:1.探索函数的单调性与导数的关系
2.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:1.通过本节的学习,掌握用导数研究单调性的方法
2.在探索过程中培养学生的观察、分析、概括的能力渗透数形结合
思想、转化思想。
情感态度与价值观:通过在教学过程中让学生多动手、多观察、勤思考、善总结,培养学生的探索精神,引导学生养成自主学习的学习习惯。
教学重点: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:探索函数的单调性与导的关系。
3、教学方法:引导式、启发式
【教学过程】
一.回顾与思考
1、函数单调性的定义是什么?
2、判断函数的单调性有哪些方法?比如判断y=x2的单调性,如何进行?(分别用定义法、图像法完成)
3、如果遇到函数:y=x3-3x和32
=+-+等函数时怎么判断单调性
f x x x x
()23241
呢?还有其他方法吗?
从已学过的知识(判断二次函数的单调性)入手,提出新的问题(判断三次函数的单调性),引起认知冲突,激发学习的兴趣。
【设计意图】:通过复习回顾,巩固旧知,学生疑惑,逐步浮现本节课的探讨任务。
二.新知探究函数的单调性与导数之间的关系
【情景引入】函数是客观描述世界变化规律的重要数学模型,研究函数时,了解函数的增与减、增减的快与慢以及函数的最大值或最小值
等性质是非常重要的.通过研究函数的这些性质,我们可
以对数量的变化规律有一个基本的了解.函数的单调性与
函数的导数一样都是反映函数变化情况的,那么函数的单
调性与函数的导数是否有着某种内在的联系呢?
【设计意图】:为学生提供一个联想的“源”,巧妙设问,把学习任务转移给学生;让学生完成对函数单调性与导数关系的第一次认识,明确研究课题。
【思考】如图(1),它表示跳水运动中高度h随时间t变化的函数2
=-++的图像,图(2)表示高台跳水运动员的速度v随时间t变h t t t
() 4.9 6.510
化的函数'
==-+的图像.运动员从起跳到最高点,以及从最高点到v t h t t
()()9.8 6.5
入水这两段时间的运动状态有什么区别?
【引导】随着时间的变化,运动员离水面的高度的变化有什么趋势?是逐渐增
大还是逐步减小?
【探究】通过观察图像,我们可以发现:
(1)运动员从起点到最高点,离水面的高度h 随时间t 的增加而增加,即()h t 是增函数.相应地,'()()0v t h t =>.
(2)从最高点到入水,运动员离水面的高h 随时间 t 的增加而减少,即()h t 是减函数.相应地,
'()()0v t h t =<【设计意图】: 问题是思维的源
泉,让学生在独立思 考中
产生强
烈的问题意识,从而激发学生的求知欲,实现课堂
的有效导入。
(二)情景设
计让
学生们回忆高台跳水的过程,以学生熟悉的“高台
水”的例子,引导学生围绕
本节课
的重点展开探究。
【思考】 导数的几何意义是函数在该点处的切线的
斜率,函数图象上每个点处的切线的斜率都是变化的,那么函数的单调性与导数有什么关系呢?
【引导】可先分析函数的单调性与导数的符号之间的关系.
【探究】观察下面函数的图象,探讨函数的单调性与其导数正负的关系.
(1)函数y x =的定义域为 ,并且在定义域上是 ,其导数 ;
(2)函数2y x =的定义域为 ,在(,0)-∞上单调 ,在(0,)+∞上单调 ;
而2()2y x x ''==,当0x <时,其导数 ;当0x >时,其导数 ;当0x =时,
其导数 。
(3)函数3y x =的定义域为 ,在定义域上为 ;
而32()3y x x ''==,若0x ≠,则其导数 ,当0x =时,其导数 ; (4)函数1y x
=
的定义域为(,0)(0,)-∞+∞,在(,0)-∞上单调 ,在(0,)+∞上单调 而211()y x x ''==-,因为0x ≠,显然0y '<. 【总结】以上四个函数的单调性及其导数符号的关系说明,在区间(,)a b 内,如果函数()y f x =在这个区间内单调递增,那么 ;如果函数()y f x =在这个区间内单调递减,那么 .
【设计意图】:此处主要是从学生的已有认知出发,即从学生熟悉的几个简单常见函 数的图象出发,直观感知函数的单调性与导数的正负值之间的关系,验证前面已有的
感知.
【思考】函数在某个点处的导数值与函数在该点处的单调性是怎样的关系?
【探究】如图,导数'0()f x 表示函数()f x 在点00(,)x y 处的切线的斜率.
在0x x =处,'0()0f x >,切线是“ ”式的,
这时,函数()f x 在0x 附近单调 ;
在1x x =处,'0()0f x <,切线是“ ”式的,这
时,函数()f x 在1x 附近单调 .
知识归纳
函数的单调性与导数的关系:在某个区间(,)a b 内,
如果'()0f x >,那么函数()y f x =在这个区间内 ;
如果'()0f x <,那么函数()y f x =在这个区间内
特别的,如果'()0f x =,那么函数()y f x =在这个区间内是 .
【教师强调】:应正确理解“某个区间”的含义,它必须是在定义域内的某个区间。
考虑到本节课容量较大,这里没有提到函数在个别点处导数为零不影响单调性的情况 (如y=3x 在x=0处),这一问题将在第二课时探究。
【设计意图】: 引导学生对一般情况进行归纳、总结,得出结论。
培养学生积极主
动的学习态度及
表达能力,体验知识的形成过程,体会数形结合思想的渗透。
三.典例分析
例1.已知导函数'()f x 的下列信息:
当14x <<时,'()0f x >;
当4x >,或1x <时,'()0f x <;
当4x =,或1x =时,'()0f x =
试画出函数()y f x =图像的大致形状.
解:当14x <<时,'()0f x >,可知()y f x =在此区间内单调递增;
当4x >,或1x <时,'()0f x <;可知()y f x =在此区间内单调递减;
当4x =,或1x =时,'()0f x =,这两点比较特殊,我们把它称为“临界点”. 综上,函数()y f x =图像的大致形状如上图所示.
本题是一道开放性的题目,学生的答案也许图象可能向“内”弯曲,可能向“外”弯 曲,也可能是条直线. 举典例进行说明:左图是折线图,右图是平滑的曲线(在黑板 画)然后提出问题:两种做法是否都行呢?解决办法: 让学生回顾前面所学习,导 数为零的点的附近图象应该几乎没有升降变化,而“折点”附近图象升降变化很大, 让学生再次动手操作,得到正确图如上图.
【设计意图】让学生通过此题加深理解导函数是如何影响原函数的。
这是今后利用导函数研究函数的必备技能。
这里让学生切实理解,为今后学习扫清障碍! 例2.判断下列函数的单调性,并求出单调区间.
(1)3()3f x x x =+; (2)2()23f x x x =--
(3)()sin (0,)f x x x x π=-∈; (4)32
()23241f x x x x =+-+
由学生归纳教师补充:
求解函数()y f x =单调区间的步骤:
(1)确定函数()y f x =的定义域;(2)求导数''()y f x =; (3)解不等式'()0f x >,得到函数的单调递增区间;
(4)解不等式'()0f x <,得到函数的单调递减区间;.
设计意图: 求单调区间是导数的一个重要应用,也是本节重点. 通过例2(1),引 导学生得出用导数法求单调区间的解题步骤,并给学生示范; 通过例2(2),(3) 让学生在练习,并展示学生结果,进一步规范解题步骤;通过例2(4),回答本节刚 开始提出的问题,解决学生的疑惑.体会用导数解决函数单调性时的有效性、优越性.
四【课堂训练】(根据时间灵活选作)
1、判断下面函数的单调性,并求出单调区间
(1)y=3x 3-3x 2 (2) y=3e x -3x (3) y=x ln x
2、函数y=xcosx -sinx 在下列哪个区间内是增函数( )
3.(,).(,2)2235.(,).(2,3)22A B C D ππππππππ。