(1)判断函数[f(x)=x2-2x+2]在[1,2]上是否具有“DK”性质,说明理由.
(2)若[f(x)=x2-ax+2]在[[a,a+1]]上具有“DK”性质,求[a]的取值范围.
函数的单调性与极值教案 第5篇
目的要求
1.理解并掌握函数最大值与最小值的意义及其求法.2.弄清函数极值与最值的区别与联系.3.养成整体思维的习惯,提高应用知识解决实际问题的能力.内容分析
1.教科书结合函数图象,直观地指出函数最大值、最小值的概念,从中得出利用导数求函数最大值和最小值的方法.2.要着重引导学生弄清函数最值与极值的区别与联系.函数最大值和最小值是比较整个定义域上的函数值得出的,而函数的极值则是比较极值点附近两侧的函数值而得出的,是局部的.3.我们所讨论的函数y=f(x)在[a,b]上有定义,在开区间(a,b)内有导数.在文科的数学教学中回避了函数连续的概念.规定y=f(x)在[a,b]上有定义,是为了保证函数在[a,b]内有最大值和最小值;在(a,b)内可导,是为了能用求导的方法求解.4.求函数最大值和最小值,先确定函数的极大值和极小值,然后,再比较函数在区间两端的函数值,因此,用导数判断函数极大值与极小值是解决函数最值问题的关键.5.有关函数最值的实际应用问题的教学,是本节内容的难点.教学时,必须引导学生确定正确的数学建模思想,分析实际问题中各变量之间的关系,给出自变量与因变量的函数关系式,同时确定函数自变量的实际意义,找出取值范围,确保解题的正确性.从此,在函数最值的求法中多了一种非常优美而简捷的方法求导法.依教学大纲规定,有关此类函数最值的实际应用问题一般指单峰函数,而文科所涉及的函数必须是在所学导数公式之内能求导的函数.教学过程
1.复习函数极值的一般求法 ①学生复述求函数极值的三个步骤.②教师强调理解求函数极值时应注意的几个问题.2.提出问题(用字幕打出)
①在教科书中的(图2-11)中,哪些点是极大值点?哪些点是极小值点?
②x=a、x=b是不是极值点?
③在区间[a,b]上函数y=f(x)的最大值是什么?最小值是什么?
④一般地,设y=f(x)是定义在[a,b]上的函数,且在(a,b)内有导数.求函数y=f(x)在[a,b]上的最大值与最小值,你认为应通过什么方法去求解?
3.分组讨论,回答问题
①学生回答:f(x2)是极大值,f(x1)与f(x3)都是极小值.②依照极值点的定义讨论得出:f(a)、f(b)不是函数y=f(x)的极值.③直观地从函数图象中看出:f(x3)是最小值,f(b)是最大值.(教师在回答完问题①②③之后,再提问:如果在没有给出函数图象的情况下,怎样才能判断出f(x3)是最小值,而f(b)是最大值呢?)
④与学生共同讨论,得出求函数最值的一般方法:
i)求y=f(x)在(a,b)内的极值(极大值与极小值);
ii)将函数y=f(x)的各极值与f(a)、f(b)作比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.4.分析讲解例题
例4 求函数y=x4-2x2+5在区间[-2,2]上的最大值与最小值.板书讲解,巩固求函数最值的求导法的两个步骤,同时复习求函数极值的一般求法.例5 用边长为60cm的正方形铁皮做一个无盖小箱,先在四角分别截去一个小正方形,然后把四边翻转90角,再焊接而成(教科书中图2-13).问水箱底边的长取多少时,水箱容积最大,最大容积为多少?
用多媒体课件讲解:
①用课件展示题目与水箱的制作过程.②分析变量与变量的关系,确定建模思想,列出函数关系式V=f(x),xD.③解决V=f(x),xD求最值问题的方法(高次函数的最值,一般采用求导的方法,提醒学生注意自变量的实际意义).④用几何画板平台验证答案.5.强化训练
演板P68练习
6.归纳小结
①求函数最大值与最小值的两个步骤.②解决最值应用题的一般思路.布置作业
教科书习题2.5第4题、第5题、第
利用导数求函数的单调性解读 第6篇
利用导数求函数的单调性
例 讨论下列函数的单调性:
1.f(x)axax(a0且a1);
2.f(x)loga(3x25x2)(a0且a1); 3.f(x)bx(1x1,b0). 2x1分析:利用导数可以研究函数的单调性,一般应先确定函数的定义域,再求导数f(x),通过判断函数定义域被导数为零的点所划分的各区间内f(x)的符号,来确定函数f(x)在该区间上的单调性.当给定函数含有字母参数时,分类讨论难于避免,不同的化归方法和运算程序往往使分类方法不同,应注意分类讨论的准确性.
解:
1.函数定义域为R.
f(x)axlnaaxlna(x)lna(axax).当a1时,lna0,axax0,f(x)0.∴函数f(x)在(,)上是增函数. 当0a1时,lna0,aaxx0,f(x)0.∴函数f(x)在(,)上是减函数. 2.函数的定义域是x1或x2.3f(x)logae(6x5)logae2(3x5x2)
3x25x2(3x1)(x2)1时,logae0,6x50,(3x1)(x2)0,3①若a1,则当x∴f(x)0,∴函数f(x)在,上是增函数;
当x2时,f(x)0,∴函数f(x)在,2上是减函数 ②若0a1,则当x131时,f(x)0,3∴函数f(x)在,上是减函数; 13清华园教育网
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当x2时,f(x)0,∴函数f(x)在,2上是增函数 3.函数f(x)是奇函数,只需讨论函数在(0,1)上的单调性
x(x21)x(x21)当0x1时,f(x)b 22(x1)b(x21)
2
(x1)2若b0,则f(x)0,函数f(x)在(0,1)上是减函数; 若b0,则f(x)0,函数f(x)在(0,1)上是增函数.
又函数f(x)是奇函数,而奇函数在对称的两个区间上有相同的单调性.所以当b0时,函数f(x)在(-1,1)上是减函数,当b0时,函数f(x)在(-1,1)上是增函数. 说明:分类讨论是重要的数学解题方法.它把数学问题划分成若干个局部问题,在每一个局部问题中,原先的“不确定因素”不再影响问题的解决,当这些局部问题都解决完时,整个问题也就解决了.在判断含参数函数的单调性时,不仅要考虑到参数的取值范围,而且要结合函数的定义域来确定f(x)的符号,否则会产生错误判断.
分类讨论必须给予足够的重视,真正发挥数学解题思想作为联系知识与能力中的作用,从而提高简化计算能力.
利用导数求函数的单调区间
例
求下列函数的单调区间: 1.f(x)x2x3; 2.f(x)2xx2; 3.f(x)x42b(b0).x分析:为了提高解题的准确性,在利用求导的方法确定函数的单调区间时,也必须先求出函数的定义域,然后再求导判断符号,以避免不该出现的失误.
4解:1.函数f(x)的定义域为R,f(x)x4x4(x1)(x1)x
令f(x)0,得1x0或x1.
∴函数f(x)的单调递增区间为(-1,0)和(1,); 令f(x)0,得x1或0x1,清华园教育网
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∴函数f(x)的单调递减区间为(,1)和(0,1). 2.函数定义域为0x2.f(x)(2xx2)22xx21x2xx2.令f(x)0,得0x1. ∴函数f(x)的递增区间为(0,1); 令f(x)0,得1x2,∴函数f(x)的单调递减区间为(1,2). 3.函数定义域为x0,f(x)1b1(xb)(xb).22xx令f(x)0,得xb或xb.
∴函数f(x)的单调递增区间为(,b)和(b,); 令f(x)0,得bxb且x0,∴函数f(x)的单调递减区间是(b,0)和(0,b).
说明:依据导数在某一区间内的符号来确定函数的单调区间,体现了形象思维的直观性和运动性.解决这类问题,如果利用函数单调性定义来确定函数的单调区间,运算显得繁琐,区间难以找准.学生易犯的错误是将两个以上各自独立单调递增(或递减)区间写成并集的形式,如将例1函数f(x)的单调递增区间和递减区间分别写成(1,0)(1,)和(,1)(0,1)的错误结果.这里我们可以看出,除函数思想方法在本题中的重要作用之外,还要注意转化的思想方法的应用.
求解析式并根据单调性确定参数
例
已知f(x)xc,且f[f(x)]f(x1).1.设g(x)f[f(x)],求g(x)的解析式;
2.设(x)g(x)f(x),试问:是否存在实数,使(x)在,1内为减函数,且在(-1,0)内是增函数.
分析:根据题设条件可以求出(x)的表达式,对于探索性问题,一般先对结论做肯定
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存在的假设,然后由此肯定的假设出发,结合已知条件进行推理论证,由推证结果是否出现矛盾来作出判断.解题的过程实质是一种转化的过程,由于函数(x)是可导函数,因此选择好解题的突破口,要充分利用函数的单调性构造等价的不等式,确定适合条件的参数的取值范围,使问题获解.
解:1.由题意得f[f(x)]f(x2c)(x2c)2c,f(x21)(x21)2c.f[f(x)]f(x21),∴(x2c)2c(x21)2c,x2cx21,c1.∴f(x)x21,g(x)f[f(x)]f(x21)(x21)21.2.(x)g(x)f(x)x4(2)x2(2). 若满足条件的存在,则(x)4x32(2)x.∵函数(x)在,1内是减函数,∴当x1时,(x)0,即4x32(2)x0对于x(,1)恒成立. ∴2(2)4x2,x1,4x24.∴2(2)4,解得4.
又函数(x)在(-1,0)上是增函数,∴当1x0时,(x)0 即4x2(2)x0对于x(1,0)恒成立,∴2(2)4x,1x0,44x0.∴2(2)4,解得4.
故当4时,(x)在,1上是减函数,在(-1,0)上是增函数,即满足条件的存在.
说明:函数思维实际上是辩证思维的一种特殊表现形式,它包含着运动、变化,也就存在着量与量之间的相互依赖、相互制约的关系.因此挖掘题目中的隐含条件则是打开解题思路的重要途径,具体到解题的过程,学生很大的思维障碍是迷失方向,不知从何处入手去沟通已知与未知的关系,使分散的条件相对集中,促成问题的解决.不善于应用f(x)a恒成立[f(x)]maxa和f(x)a恒成立[f(x)]mina,究其原因是对函数的思想方法理解不深.
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利用导数比较大小
例
已知a、b为实数,且bae,其中e为自然对数的底,求证:ab. 分析:通过考察函数的单调性证明不等式也是常用的一种方法.根据题目自身的特点,适当的构造函数关系,在建立函数关系时,应尽可能选择求导和判断导数都比较容易的函数,一般地,证明f(x)g(x),x(a,b),可以等价转化为证明F(x)f(x)g(x)0,如果
baF(x)0,则函数F(x)在(a,b)上是增函数,如果F(a)0,由增函数的定义可知,当x(a,b)时,有F(x)0,即f(x)g(x).
解:证法一:
bae,∴要证abba,只要证blnaalnb,设f(b)blnaalnb(be),则f(b)lnaa. bbae,∴lna1,且
a1,∴f(b)0.b∴函数f(b)blnaalnb在(e,)上是增函数. ∴f(b)f(a)alnaalna0,即blnaalnb0,∴blnaalnb,ab.证法二:要证ab,只要证blnaalnb(eab),即证babalnalnblnx1lnx(xe),则f(x)0,设f(x)2abxx∴函数f(x)在(e,)上是减函数. 又eab,f(a)f(b),即
lnalnb,abba.ab说明:“构造”是一种重要而灵活的思维方式,应用好构造思想解题的关键是:一要有明确的方向,即为什么目的而构造;二是要弄清条件的本质特点,以便重新进行逻辑组合.解决这种问题常见的思维误区是不善于构造函数或求导之后得出f(x)g(x)f(x)g(x)的错误结论.
判断函数在给定区间上的单调性
例
函数ylog1121在区间(0,)上是()x清华园教育网
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A.增函数,且y0
B.减函数,且y0
C.增函数,且y0
D.减函数,且y0
分析:此题要解决两个问题:一是要判断函数值y的大小;二是要判断此函数的单调性. 解:解法一:令u11,且x(0,),u1,x则ylog1u0,排除A、B.
2由复合函数的性质可知,u在(0,)上为减函数.
又ylog1u亦为减函数,故ylog11221排除D,选C. 在(0,)上为增函数,x解法二:利用导数法
y11log1e2log2e0 1xx(1x)21x1(x(0,)),故y在(0,)上是增函数. 由解法一知y0.所以选C.
说明:求函数的值域,是中学教学中的难关.一般可以通过图象观察或利用不等式性质求解,也可以用函数的单调性求出最大、最小值等(包括初等方法和导数法).对于复合函数的单调性问题,简单的复合函数是可以利用复合函数的性质进行判断,但是利用导数法判断一些较复杂的复合函数还是有很大优势的.
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导数与函数的单调性的教学反思 第7篇
第一、教学上应突出数学思想方法,本课时的定位是探究课,作为一堂探究课,学生是课堂的主体,必须把课堂时间交给学生。本节课通过复习二次函数的单调性,让学生动手发现探究原函数的单调性与其导数符号的关系,最后归纳出结论:一般地,设函数y=f(x)在某个区间内可导,则导函数的符号与函数的单调性之间具有如下关系:
1)如果在某个区间内,函数的导数,则在这个区间上,函数是增加的。
2)如果在某个区间内,函数的导数,则在这个区间上,函数是减少的。
优点:
1、从熟悉的二次函数入手,简单复习回顾以前学过的确定函数单调性的方法,使知识学习有连贯性。
2、由不熟悉的三次函数单调性的确定问题,使学生体会到,用定义法太麻烦,而图像又不清楚,必须寻求一个新的解决办法,产生认知冲突,认识到再次研究单调性的必要性。
3、从简单的、熟悉的二次函数图象入手,引导学生从函数的切线斜率变化观察函数单调性的变化,再与新学的导数联系起来,形成结论。再用代数法求出导数进行验证。另外,也使学生感受到解决数学问题的一般方法:从简单到复杂,从特殊到一般,同时体会数形结合的思想方法。
4、学生分组探讨,用导数的几何意义和代数法两种方法探讨,每组选出中心发言人,将本组讨论的结果公布出来,从而抽象概括一般性的结论。这个过程充分体现了学生的合作学习、自主学习、探究学习。
第二、例题和变式练习体现层次性、思想性。例题设计的两重用意:一是利用已知的二次函数的知识再次体验归纳结论的正确性,前面得到的是通过归纳得到的结论,没有严格的证明,这样处理有利于培养学生严谨的数学思想;二是对于二次以下的多项式函数,不仅可以通过用导数求单调性,也可以用图像法和定义法,都比较简单,也为了突出再求三次、三次以上的多项式函数或图像比较难画时的函数的单调性,应用导数的优越性。
1.通过例题让学生总结导数法求函数的单调区间的步骤,体会算法思想。
2、定义域的强调:对于求导,学生容易急于求成,往往忽略了定义域,让学生去讲例题,学生之间发现问题,他们印象会更深刻。
3、时刻注意学生基本功,学生的计算能力一直是薄弱点,每节课刻意去强调这些基本功,这样到高三就不会在这些方面费太多时间。
第三、教学中让学生“形成知识还是形成思想?”数学思想方法是以知识为载体,依附在具体的数学知识之中,是数学教学的隐形知识体系,但具体教学知识的教学不能代替数学思想方法的教学。数学思想方法将零散、具体的数学知识串起来,优化知识结构、、迅速构建学生的认知结构,从而对学生的数学思维产生深刻而持久的影响。相对而言,知识的有效性是短暂的,思想方法则是潜在的,持久的。因此,方法的掌握、思想的形成,才能使知识转化为能力,才是数学教学教育的最终目标。
导数与函数的单调性 第8篇
1.求单调区间
令f' (x) <0, 得0<x<1,
所以函数的单调递减区间为 (0, 1) .
2.已知单调区间求参数范围
例2已知函数f (x) =x3-ax+6在区间 (1, +∞) 上递增, 求a的取值范围.
解因为f' (x) =3x2-a,
且f' (x) ≥0在 (1, +∞) 上恒成立,
所以3x2-a≥0在 (1, +∞) 上恒成立,
解得a≤3.
3.存在单调区间求参数范围
且函数存在单调减区间, 所以
f' (x) <0有解,
所以g (x) 在 (0, 1) 递减, 在 (1, +∞) 递增, g (x) min=g (1) =-1,
故a>-1.
4.给定区间上的不单调问题
例4若函数f (x) =x3-12x在区间 (k-1, k+1) 上不是单调函数, 求k的取值范围.
令f' (x) =0, 得x=±2,
因为函数f (x) 在区间 (k-1, k+1) 上不是单调函数, 所以
或k-1<2<k+1,
解得-3<k<-1, 或1<k<3.
例5若函数f (x) =x3+ (1-a) x2-a (a+2) x在 (-1, 1) 上不单调, 求a的取值范围.
解由f' (x) =0, 得
又f (x) 在 (-1, 1) 上不单调,
所以a的取值范围是
如何利用导数研究函数的单调性 第9篇
利用导数研究函数单调性,方法不一,选择恰当的方法,简洁明了;反之,虽然也可以进行到最后,但是需要大量的计算.本文将各类方法进行了总结,并点明了注意问题,分析了各方法的优点、缺点、适用范围.
一、 正用
例1求函数y=3x2-2lnx的单调递增区间.
解析:函数的定义域为(0,+∞)
∵ f′(x)=6x-2x=2(3x2-1)x
∴ 令f′(x)>0,结合x>0,得x>33
∴ f(x)的单调递增区间为33,+∞
【方法总结】用导数方法求函数单调区间:首先,求函数定义域、求导f′(x);然后令f′(x)>0得到函数的递增区间,令f′(x)<0得到函数的递减区间.
二、 逆用
例2已知函数f(x)=x2+mx(常数m∈R)在x∈[2,+∞)上单调递增,求m的取值范围.
【方法一】若函数f(x)在区间(a,b)上单调递增,则f′(x)≥0在x∈(a,b)上恒成立,且f′(x)=0的点是孤立的;若函数f(x)在区间(a,b)上单调递减,则f′(x)≤0在x∈(a,b)上恒成立,且f′(x)=0的点是孤立的.恒成立问题可以转化成求最值问题.
解析:∵ 函数f(x)=x2+mx(常数m∈R)在x∈[2,+∞)上单调递增,
∴ f′(x)=2x3-mx2≥0在x∈[2,+∞)上恒成立
∴ m≤2x3在x∈[2,+∞)上恒成立
∴ m≤(2x3)min,x∈[2,+∞)
∵ 当x∈[2,+∞)时,y=2x3是增函数
∴ (2x3)min=16∴ m≤16
当m=16时,f′(x)≥0且f′(x)=0的点是孤立的(只有f′(2)=0),∴ m=16合题
∴ m的取值范围为(-∞,16]
适用性分析:这是解决“逆用”问题的基本方法.注意检验f′(x)=0的点是否孤立.
例如:(1) 已知函数g(x)=ax+1在[1,2]上是减函数,则a的取值范围是a>0(a=0时,经检验不合题).
(2) 若函数f(x)=cosx+px+q在x∈R上是减函数,则p的取值范围是p≤-1(p=-1时,f′(x)=0的点有无数个,但这些点是孤立的,故p=-1合题)
【方法二】首先用m表示出f(x)的单调递增区间(a,b),然后根据关系[2,+m)(a,b)得出m的取值范围.
解析:f(x)的定义域为{x|x≠0}
∵ f′(x)=2x3-mx2,令f′(x)>0,得x>3m2
∴ f(x)的单调递增区间为(3m2,+∞)
∵ f(x)在x∈[2,+∞)时单调递增
∴ 3m2≤2解得m≤16
∴ m的取值范围为(-∞,16]
适用性分析:该法思路清晰、简单明了,但有时涉及解无理不等式,需要分类讨论,运算量大.例如(例3):已知函数f(x)=x3+mx2+x+1(a2>3)在-23,-13上单调递减,求m的取值范围.利用该法需要解不等式组-a-a2-33≤-23
-a+a2-33≥-13,诸多不便.
那么,象上面的例3,该怎样解决呢?
【方法三】二次函数法,结合二次函数性质,寻求使得导数恒≥0(或恒≤0)成立的充要条件.
解析:∵ 函数f(x)=x3+mx2+x+1(a2>3)在-23,-13上单调递减
∴ f′(x)=3x2+2mx+1≤0在x∈-23,-13上恒成立
∴ f′-23≤0
f′-13≤0即73-4m3≤0
43-2m3≤0解得m≥2
∴ m的取值范围是[2,+∞)
适用性分析:(1) 适用面窄,只有当f(x)是三次函数(此时,其导数为二次函数)时,才可用该法;(2) 列出的条件容易不充分(少条件)或不必要(多条件),需要进行严谨的分析.一般的解决二次函数问题可以从以下四个方面入手:① 开口方向② 对称轴③ 判别式④ 端点处函数值.
函数单调性与导数 第10篇
ax11ax
xf(x),所以f(x)为奇函数。(1)f(x)xa1a1
ax1(ax1)221(2)f(x)x,a1ax1ax1
因为a0,所以a11,所以0
所以f(x)的值域为(1,1).(3)任取x1,x2R,且x1x2,则 xx22,ax1
ax11ax2122f(x1)f(x2)x1x2x2x1 a1a1a1a1
2(ax11)2(ax21)2(ax1ax2) x1(ax11)(ax21)(a1)(ax21)
xx因为a1,x1x2,所以a1a2,所以f(x1)f(x2)0,即f(x1)f(x2)
函数单调性与导数 第11篇
2、在结论得出后,继续引导学生思考,提出自己的困惑,因为确实有学生对结论有不一样的想法,所以,尽可能地暴露问题,让学生彻底理解、掌握。
3、铺垫:在引入部分,我涉及到了一个三次的函数,而例2就是此题的变式,这样既可以在开始引起学生兴趣,后来他们自己解决了看似复杂的问题,增加了信心,也做到了首尾呼应。
4、在知识应用中重点指导学生解题步骤,在学生自己总结解题步骤时,发现学生忽略了第一点求函数定义域,所以我就将错就错,给出了求函数的单调区间,很多学生栽了跟头,然后自己总结出应该先求函数定义域。虽然这道题花了些时间,但我觉得很值得,我想学生印象也会更深刻。
5、数形结合:数形结合不是光口头去说,而是利用一切机会去实施,在例1的教学中,我让学生先熟练法则,再从形上分析,加深印象,这样在后面紧接的高考题中(没有给解析式),学生会迎刃而解。
函数单调性与导数 第12篇
第一课时 单调性
【教学目标】
1.知识与能力目标
(1)理解函数的单调性、最大(小)值及其几何意义。(2)学会运用函数图象理解和研究函数的性质.。
(3)理解增区间、减区间等概念,掌握增(减)函数的证明和判别。2.过程与方法目标
(1)逐步借助图像、表格、自然语言和数学符号语言,建立增(减)函数的概念。(2)学生利用定义证明单调性,进一步加强逻辑推理能力及判断推理能力的培养,借助函数图象的直观性得出函数的最值,(3)培养学生利用数学语言对概念进行概括的能力。3.情感态度与价值观目标
(1)通过本节课的教学,启发学生养成细心观察,认真分析,严谨论证的良好习惯.(2)通过问题链的引入,激发学生学习数学的兴趣;学生通过积极参与教学活动,获得成功的体验,锻炼克服困难的意志,建立学习的信心。【教学重点难点】
重点:函数的单调性和最值及其几何意义.
难点:增函数、减函数、奇函数、偶函数形式化定义的形成.利用函数的单调性定义判断、证明函数的单调性 【教学过程】 导入新课
如图1-3-1-8所示,观察下列各个函数的图象,并说说它们分别反映了相应函数的哪些变化规律:
图1-3-1-8 随x的增大,y的值有什么变化? 引导学生回答,点拨提示,引出课题.设计意图:创设情景,引起学生兴趣.推进新课 新知探究 提出问题
问题①:分别作出函数y=x+2,y=-x+2,y=x2,y=化规律.如图1-3-1-9所示:
1的图象,并且观察自变量变化时,函数值的变x 1
图1-3-1-9 问题②:能不能根据自己的理解说说什么是增函数、减函数? 设计意图:从图象直观感知函数单调性,完成对函数单调性的第一次认识:直观感知.问题③:如图1-3-1-10是函数y=x+和减函数吗?
2(x>0)的图象,能说出这个函数分别在哪个区间为增函数x
图1-3-1-10 设计意图:使学生体会到用数量大小关系严格表述函数单调性的必要性.问题④:如何从解析式的角度说明f(x)=x2在[0,+∞)上为增函数?
设计意图:把对单调性的认识由感性上升到理性的高度,完成对概念的第二次认识.事实上也给出了证明单调性的方法,为第三阶段的学习作好铺垫.问题⑤:你能用准确的数学符号语言表述出增函数的定义吗? 设计意图:让学生由特殊到一般,从具体到抽象归纳出单调性的定义,通过对判断题的辨析,加深学生对定义的理解,完成对概念的第三次认识.活动:先让学生思考或讨论后再回答,经教师提示、点拨,对回答正确的学生及时表扬,对回答不准确的学生提示引导考虑问题的思路.引导方法与过程:问题①:引导学生进行分类描述图象是上升的、下降的(增函数、减函数),同时明确函数的图象变化(单调性)是对定义域内某个区间而言的,是函数的局部性质.问题②:这种认识是从图象的角度得到的,是对函数单调性的直观、描述性的认识.学生的困难是难以确定分界点的确切位置.问题③:通过讨论,使学生感受到用函数图象判断函数单调性虽然比较直观,但有时不够精确,需要结合解析式进行严密化、精确化的研究.问题④:对于学生错误的回答,引导学生分别用图形语言和文字语言进行辨析,使学生认识到问题的根源在于自变量不可能被穷举,从而引导学生在给定的区间内任意取两个自变量x1、x2.问题⑤:师生共同探究:利用不等式表示变大或变小,得出增函数严格的定义,然后学生类比得出减函数的定义.归纳总结:1.函数单调性的几何意义:如果函数y=f(x)在区间D上是增(减)函数,那么在区间D上的图象是上升的(下降的).2.函数单调性的定义:略.可以简称为步调一致增函数,步调相反减函数.讨论结果:①(1)函数y=x+2,在整个定义域内y随x的增大而增大;函数y=-x+2,在整个定义域内y随x的增大而减小.(2)函数y=x2,在[0,+∞)上y随x的增大而增大,在(-∞,0)上 y随x的增大而减小.(3)函数y=
1,在(0,+∞)上y随x的增大而减小,在(-∞,0)上y随x的增x大而减小.②如果函数f(x)在某个区间上随自变量x的增大,y也越来越大,我们说函数f(x)在该区间上为增函数;如果函数f(x)在某个区间上随自变量x的增大,y越来越小,我们说函数f(x)在该区间上为减函数.③不能.④(1)在给定区间内取两个数,例如2和3,因为22<32,所以f(x)=x2在[0,+∞)上为增函数.(2)仿(1),取多组数值验证均满足,所以f(x)=x2在[0,+∞)上为增函数.(3)任取x1、x2∈[0,+∞),且x1例1课本P29页例1.思路分析:利用函数单调性的几何意义.学生先思考或讨论,再回答.点评:本题主要考查函数单调性的几何意义.图象法求函数单调区间的步骤: ①画函数的图象;
②观察图象,利用函数单调性的几何意义写出单调区间.图象法的难点是画函数的图象,常见画法有描点法和变换法.答案:略.变式训练
课本P32练习4.例2课本P32页例2.思路分析:按题意,只要证明函数p=
k在区间(0,+∞)上是减函数即可,用定义证明.V点评:本题主要考查函数的单调性.利用定义证明函数f(x)在给定的区间D上的单调性的一般步骤:(定义法)①任取x1、x2∈D,且x1③变形(通常是因式分解和配方); ④定号(即判断差f(x1)-f(x2)的正负);
⑤下结论(即指出函数f(x)在给定的区间D上的单调性).易错分析:错取两个特殊值x1、x2来证明.答案:略.变式训练
判断下列说法是否正确: ①已知f(x)=1,因为f(-1)课本P32练习2.拓展提升 试分析函数y=x+1的单调性.x活动:先用计算机画出图象,找出单调区间,再用定义法证明.答案:略.课堂小结
学生交流在本节课学习中的体会、收获,交流学习过程中的体验和感受,师生合作共同完成小结.(1)概念探究过程:直观到抽象、特殊到一般、感性到理性.(2)证明方法和步骤:设元、作差、变形、断号、定论.(3)数学思想方法:数形结合.(4)函数单调性的几何意义是:函数值的变化趋势,即图象是上升的或下降的.【作业】
函数单调性与导数 第13篇
一、教材分析
本节的教学内容属于导数的应用, 是学生在学习了导数的概念、运算、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, 又可获得解决函数单调性相关问题的重要方法, 同时也为后面研究函数的极值和最值打好基础。
二、学情分析
通过前面的学习, 学生对导数的相关知识已经有了初步的认识。但学生的学习基础还存在较大的分化, 而且在没有学习过极限知识的情况下, 学生对导数概念的理解不是很透彻, 对于瞬时速度及导数的几何意义也只停留在比较浅显的认识上。
三、目标分析
(一) 知识与技能目标
1. 能应用函数的单调性与导数的关系求单调区间;
2. 能解决函数的单调性以及单调性与导数关系逆推的问题。
(二) 过程与方法目标
1. 培养学生观察、分析、归纳的能力;
2. 培养学生数形结合思想、转化思想、分类讨论数学思想的运用。
(三) 情感态度与价值观目标
通过在教学过程中让学生多观察、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好习惯。
四、教学重点和难点
教学重点:利用导数研究函数的单调性、求函数的单调区间。
教学难点:函数单调性与导数关系的形成过程。
五、教法分析
1.教学方法的选择:引导探究发现式
2.教学手段的利用:多媒体
六、教学过程
(一) 复习、提问、引入新课
问1:瞬时速度和导数的几何意义。
问2:函数单调性定义和判断函数单调性的方法。
问3:如何判断f (x) =x2-3x-2的单调性。
设计意图:通过完成以上三个问题对已学知识进行复习巩固, 并从已学过的判断二次函数的单调性入手, 引导学生思考能不能用导数来研究函数的单调性, 以此引起学生的求知兴趣, 进而逐步浮现本节课的探讨任务。
(二) 探究思考、问题解决
探究:函数的单调性与导数的关系
情形1:瞬时速度
通过多媒体演示竖直上抛一个小球的运动过程, 让学生观察在每一个时刻小球的瞬时速度与其上升高度之间的关系, 即v (t) 与h (t) 的关系。
情形2:导数的几何意义
通过多媒体展示二次函数图象, 学生可以观察到切线斜率为正数时, 倾斜角小于90度, 曲线呈上升状态;切线斜率为负数时, 倾斜角大于90度, 曲线呈下降状态。
情形3:原函数图象与导函数图象的联系
通过多媒体展示两类对应函数的图象, 让学生观察两类函数图象之间的关系。
设计意图:从具体实例出发, 结合函数图象和导数的物理意义、几何意义来考查函数的单调性与导数的关系。这样比较直观, 学生也容易接受, 不仅能丰富学生的感性认识, 也能进一步地让学生理解函数单调性的定义。
情形4:函数单调性定义与导数定义的关系
单调递增函数, 即函数的平均变化率大于0.
单调递减函数, 即函数的平均变化率小于0.
事实上, 斜率, 即函数的平均变化率, 而导数正是函数平均变化率的极限, 所以我们从对应的数学定义中找到了函数单调性与导数的本质关系。
得出结论:
设函数y=f (x) 在区间 (a, b) 内可导, f' (x) >0⇒f (x) 在区间 (a, b) 内递增, f' (x) <0⇒f (x) 在区间 (a, b) 内递减。
思考:上述结论的逆命题是否成立?
利用导数判断函数单调性的充要条件:
设f (x) 在区间 (a, b) 内可导, 则f (x) 在区间 (a, b) 内单调递增 (单调递减) 对一切x (a, b) 有f' (x) ≥0 (f' (x) ≤0) , 且在 (a, b) 的任意子区间上f (x) 不恒等于0.
(三) 例题讲解
例1:试判断下列函数的单调性:
(1) f (x) =2x-3x-12x+1
(2) f (x) =3x-2Inx
为了让学生在具体的应用中深化对结论的理解, 我共设计了三个小题, 通过 (1) 、 (2) 小题引导学生归纳出利用导数求单调区间的步骤, 并让学生与原来判断单调性的方法进行比较, 体会导数在研究函数单调时的优越性。第 (3) 小题由学生自己巩固练习。然后利用导数的有关信息引导学生画出每个函数的大致图象, 目的是利用数形结合的思想方法使学生的认识更加直观。
利用导数求函数单调区间的步骤: (1) 求定义域;
(2) 求f' (x) ;
(3) 解不等式f' (x) >0, 得函数f (x) 的递增区间;解不等式f' (x) <0, 得函数f (x) 的递减区间。
例2:设a
例2是在完成例1的基础上, 从图象角度来考查函数的单调性与导数的关系。此类题目的图象形状不唯一, 需要抓住单调性与导数的本质联系进行选择。
(四) 课堂小结
1. 知识点: (1) 函数单调性与导数的关系; (2) 利用导数判断函数单调性的步骤。
2. 思想方法:数形结合思想, 转化思想。
七、教学反思
1.导数与单调性的关系影响到后面函数与极值、最值的求法, 所以对学生要强调此内容对后续学习有着重要地位, 是基础中的重点。
2.注重例题逐步深化, 对学生要求逐步提高。
函数单调性与导数 第14篇
【关键词】参数;单调性;分类讨论;二次函数;判别式;方程的根
导数是研究函数的重要工具,而利用导数来判断函数的单调性也是高考重点考查的内容之一。用导数来判断函数的单调性,其一般步骤为:
1.确定函数y=f(x)的定义域;
2.求导函数f'(x);
3.在函数f(x)的定义域的范围内解不等式f'(x)>0或f'(x)<0;
4.根据3的结果确定函数f(x)的单调区间。
例1:求函数 的单调区间。
解:函数f(x)的定义域为R,f'(x)=x2-2x-3,解不等式f'(x)<0,得-1<x<3;解不等式f'(x)>0,得x<-1或x>3。所以f(x)的单调递减区间为(-1,3),单调递增区间为(-∞,-1)(3,+∞)。当我们遇到含参数函数时,基本上也要按照这个步骤进行。
例2:求函数的单调减区间。
解:函数f(x)的定义域为R, f'(x)=x2-(2a+1)x+2a,解方程f'(x)=0,得x1=1,x2=2a,只需解不等式f'(x)<0即可,但需要对x1,x2之间的大小关系进行讨论。
若x1>x2,即时,f'(x)<0的解集为:(2a,1);
若x1<x2,即时,f'(x)>0的解集为:(1,2a)。
所以,当时,f(x)的单调递减区间为(2a,1); 当时,f(x)的单调递减区间为(1,2a)。
通过例2可以发现,含参数函数问题,往往需要分类讨论,而且有的时候,含参数类问题的讨论并不仅仅像例2那样,只是对两个根之间大小关系的讨论,其讨论的过程会更加复杂,运算会更加繁琐。不少同学解答起来会感觉很混乱,无从下手。下面,就对上述问题进行一些探讨和研究。看看如何才能在这个混乱的“局面”中找到解题的思路,做到“乱中有序”。
先看一个例题:
例3:设函数f(x)=mx2-ln(x+1),其中m∈R,求f(x)的单调区间。
分析:函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
这里通过通分的方法,得到,这样做的好处是显而易见的,因为x+1>0,所以只需判断好2mx2+2mx-1的符号。不妨设,则,不等式f'(x)>0等价于 ,不等式f'(x)<0等价于,看来问题可以得到解决了,但是在解决的过程中,有一些确是不容回避的:
1.是否为二次函数?这需要通过对m=0或m≠0来加以讨论;
2.若 为二次函数,则是否恒为正(负)?这一点,可以通过判别式△来判断。
3.若△>0,则方程=0的两个解x1,x2之间的大小关系是否确定?x1,x2是否在定义域(-1,+∞)内?如不确定需要分类讨论,这也直接关系到不等式 或 的解集。
看来这个问题涵盖了三个层次的分类讨论,当它们叠加在一起的时候,需要我们有很好的分析问题和解决问题的能力,同时还需要有一定的耐心。具体解答如下:
解:函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
设=2mx2+2mx-1,①m=0时, ,此时 ,
∴f(x)在区间(-1,+∞)单调递减,②m≠0时,=2mx2+2mx
-1为二次函数,其中△=4m2+8m。
1.若△≤0,即-2≤m<0时,函数=2mx2+2mx-1的图像是开口向下的抛物线,故≤0恒成立,此时在定义域x∈(-1,+∞)上也恒成立。
∴f(x)在区间(-1,+∞)单调递减
2.若△>0,即m>0或m<-2时,=0的两个根分别为
,。
①当m>0时,,故在
上 <0,此时;在上 <0,此时。
∴f(x)在区间 单调递减,在区间(,+∞)上单调递增。
②当m<-2时,由于m<-2,
,所以-1<x2<-,故在区间(,)上 >
0,此时f'(x)>0,在区间上<0,此时f'(x)<0,∴f(x)在区间 单调递增,在区间
上单调递减。
综上可得:当m<-2时,f(x)的单调递增区间为: ,单调递减区间为: ;当-2≤m≤0时,f(x)的单调递减区间为(-1,+∞),无单调递增区间;当m>0时,f(x)的单调递增区间为: ,单调递减区间为:(-1, )。
通过解答的过程,我们可以发现,像这样的,导函数f'(x)可以转化成二次函数的题型,其解答的一般步骤为:
1.确定函数f(x)的定义域,求导函数f'(x),并将f'(x)转化成用二次函数,(可设为 )来表示;要注意两点:①若f'(x)本身就是二次函数,则无需转化;②若 的二次项系数不确定,需再加一步讨论。
2.先讨论二次函数的判别式△,一般是分△≤0和△>0。因为当△≤0时,往往 恒为正(负),此时,f'(x)的符号就可以较为容易的判断出来,先将这一部分问题解决后,再解决△>0时的部分;
3.当△>0时,对应方程=0有两个不同的根,需要进一步讨论x1,x2。这一块主要讨论两点:①x1,x2之间的大小关系;②x1,x2是否在定义域或题目条件指定的区域中。这一部分运算往往比较繁琐,讨论容易出现混乱,解答时思路要清晰,还要有耐心。
解答这类问题时,要严格按照上面的步骤和要求,有序进行,解答的过程才能更加全面和彻底,不会有遗漏。
仿照例3,按上述的步骤和要求,再来训练一个题目。
例4:已知函数f(x)=x2-(2a+1)x+alnx,求函数f(x)在区间[1,e]上的最小值。
分析:需要确定函数f(x)在区间[1,e]上的单调性,按步骤进行。
解:第一步:确定函数f(x)的定义域,求导函数f'(x),并将f'(x)转化成用二次函数来表示。
函数f(x)的定义域为(0,+∞), ,
设=2x2-(2a+1)x+a,则 ,
第二步:讨论二次函数 的判别式△。
因为这里的△=(2a+1)2-8a=4a2-4a+1=(2a-1)2恒大于等于0,所以不需要再讨论,直接求出方程 =2x2-(2a+1)x+a=(2x-1)
(x-a)=0的根: 。
第三步:讨论x1,x2之间的大小关系,x1,x2是否在区间[1,e]上。
=(2x-1)(x-a),x∈[1,e]时,
1.当a≤1时, =(2x-1)(x-a)≥0对任意x∈[1,e]恒成立,此时 ≥0对任意x∈[1,e]也恒成立,
∴f(x)在区间[1,e]上单调递增,∴f(x)min=f(1)=-2a
2.当1<a<e时,
若x∈[1,a]时,则 =(2x-1)(x-a)<0,此时 <0
若x∈[a,e]时,则 =(2x-1)(x-a)>0,此时 >0
∴f(x)在区间[1,a]上单调递减,在区间[a,e]上单调递增,
∴f(x)min=f(a)=a(lna-a-1)
3.当a≥e时,=(2x-1)(x-a)≤0对任意x∈[1,e]恒成立,此时 ≤0对任意x∈[1,e]也恒成立,
∴f(x)在区间[1,e]上单调递减,∴f(x)min=f(e)=e2-e(2a+1)+a
综上可得:a≤1时,f(x)min=f(1)=-2a;
1<a<e时,f(x)min=f(a)=a(lna-a-1)
a≥e时,f(x)min=f(e)=e2-e(2a+1)+a
第三步可以通过绘制草图或列表格来辅助完成。