視頻簡介:

視頻標簽:函數(shù)的單調(diào)性
所屬欄目:高中數(shù)學優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題:高中數(shù)學人教A版必修一1.3.1《函數(shù)的單調(diào)性》重慶市優(yōu)課教學設(shè)計
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高中數(shù)學人教A版必修一1.3.1《函數(shù)的單調(diào)性》重慶市優(yōu)課教學設(shè)計
§1.3.1函數(shù)的單調(diào)性
一、教學內(nèi)容解析
本節(jié)課內(nèi)容是《普通高中課程標準實驗教科書數(shù)學》人教A版必修1第一章《集合與函數(shù)概念》1.3《函數(shù)的基本性質(zhì)》中第1.3.1節(jié)《單調(diào)性與最大(小)值》的第一課時,本節(jié)教學內(nèi)容為函數(shù)的單調(diào)性.函數(shù)的單調(diào)性是學生在了解函數(shù)概念后學習的函數(shù)的第一個性質(zhì).也是第一個用數(shù)學符號語言來刻畫的概念.函數(shù)的單調(diào)性與函數(shù)的奇偶性、周期性一樣,都是研究自變量變化時,函數(shù)值的變化規(guī)律;學生對于這些概念的認識,都要經(jīng)歷直觀感受、文字描述和嚴格定義三個階段,即都從圖象觀察,以函數(shù)解析式為依據(jù),經(jīng)歷用符號語言刻畫圖形語言,用定量分析解釋定性結(jié)果的過程.因此,函數(shù)單調(diào)性的學習為進一步學習函數(shù)的其它性質(zhì)提供了方法依據(jù).
函數(shù)的單調(diào)性既是函數(shù)概念的延續(xù)和拓展,又是后續(xù)研究指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)的單調(diào)性等內(nèi)容的基礎(chǔ),在研究各種具體函數(shù)的性質(zhì)和應用、解決各種問題中都有著廣泛的應用.函數(shù)單調(diào)性概念的建立過程中蘊涵諸多數(shù)學思想方法,對于進一步探索、研究函數(shù)的其他性質(zhì)有很強的啟發(fā)與示范作用.函數(shù)的單調(diào)性是學習不等式、極限、導數(shù)等其它數(shù)學知識的重要基礎(chǔ),是解決數(shù)學問題的常用工具,也是培養(yǎng)學生邏輯推理能力和滲透數(shù)形結(jié)合思想的重要素材.
在研究單調(diào)性過程中,經(jīng)歷觀察圖象,描述函數(shù)圖象特征;結(jié)合圖、表,用自然語言描述函數(shù)圖象特征;用數(shù)學符號語言定義函數(shù)性質(zhì)的過程.體現(xiàn)了對函數(shù)研究的一般方法.加強“數(shù)”與“形”的結(jié)合,由直觀到抽象;由特殊到一般.為進一步學習函數(shù)其他性質(zhì)提供了方法依據(jù).
在對函數(shù)單調(diào)性的探究過程中,培養(yǎng)學生觀察、歸納、抽象的能力和語言表達能力;通過對函數(shù)單調(diào)性的證明,提高學生的推理論證能力;讓學生感知從具體到抽象,從特殊到一般,從感性到理性的認知過程.
二、教學目標設(shè)置
(一)學習目標
1.知識與技能:能從形與數(shù)兩方面理解函數(shù)單調(diào)性的概念,掌握判別函數(shù)單調(diào)性的方法;
2.過程與方法:通過實例讓學生親歷函數(shù)單調(diào)性從直觀感受、定性描述到定量刻畫的自然跨越,體會數(shù)形結(jié)合、分類討論和類比等思想方法。
3.情感態(tài)度與價值觀:通過探究函數(shù)單調(diào)性,讓學生感悟從具體到抽象、從特殊到一般、從局部到整體、從有限到無限、從感性到理性的認知過程,體驗數(shù)學的理性精神和力量。
(二)目標解析
1.能夠以具體的例子說明某函數(shù)在某區(qū)間上是增函數(shù)還是減函數(shù);能夠舉例,并通過繪制圖形說明函數(shù)在定義域的子集(區(qū)間)上具有單調(diào)性,而在整個定義域上未必具有單調(diào)性,說明函數(shù)的單調(diào)性是函數(shù)的局部性質(zhì).對于一個簡單的函數(shù)能夠用單調(diào)性的定義,證明它是增函數(shù)還是減函數(shù).
2.在探究函數(shù)單調(diào)性定義時,領(lǐng)悟到數(shù)形結(jié)合思想、轉(zhuǎn)化思想、變化與對應思想,并能運用這些數(shù)學思想觀察、分析函數(shù)的圖象,探究、歸納、概括函數(shù)單調(diào)性的概念.
3.通過對函數(shù)單調(diào)性定義的探究,經(jīng)歷觀察、分析、探究、歸納的認知過程,將函數(shù)圖象的“上升”或“下降”這一特征能用該區(qū)間上“任意的
,都有
”的數(shù)學語言進行刻畫.從函數(shù)
入手歸納函數(shù)單調(diào)性定義推廣到一般函數(shù)的單調(diào)性定義.培養(yǎng)良好的思維品質(zhì),提高思維能力.
三、學生學情分析
學生已有的認知基礎(chǔ)是,初中學習過函數(shù)的概念,初步認識到函數(shù)是描述事物運動變化規(guī)律的數(shù)學模型,并且學習了一次函數(shù)、二次函數(shù)及反比例函數(shù),能熟練的利用描點法畫出這些函數(shù)的圖象.進入高中以后又進一步學習了函數(shù)概念,認識到函數(shù)是兩個非空數(shù)集間的一種對應.知道函數(shù)有三種表示方法,充分認識到一個函數(shù)中自變量與函數(shù)值的對應關(guān)系,可以利用圖象表示函數(shù)中函數(shù)值隨自變量
的變化而變化的規(guī)律和性質(zhì).
教學中,通過一次函數(shù)、二次函數(shù)等具體的函數(shù)圖象及數(shù)值變化特征的研究,得到“圖象是上升的”,即“
隨著
的增大而增大”,僅就圖象角度直觀描述函數(shù)單調(diào)性的特征,學生并不感到困難.困難在于,把具體的、直觀形象的函數(shù)單調(diào)性特征抽象出來,用數(shù)學的符號語言描述.即把某區(qū)間上“
隨著
的增大而增大”這一特征用該區(qū)間上“任意的
,都有
”進行刻畫.其中最難理解的是為什么要在區(qū)間上“任意”取兩個大小不等的
.并初步提出單調(diào)遞增的說法,通過圖象觀察,提出猜想,經(jīng)歷討論、交流、驗證使學生克服思維障礙,經(jīng)歷從直觀到抽象、具體到一般的形成知識的過程.
四、重、難點分析
重點:函數(shù)單調(diào)性的概念;
難點:函數(shù)單調(diào)性概念的形成過程。
五、教學策略分析
在學生認識函數(shù)單調(diào)性的過程中會存在兩方面的困難:一是如何把“y隨x的增大而增大(減小)”這一描述性語言“翻譯”為嚴格的數(shù)學符號化語言,尤其抽象概括出用“任意”刻畫“無限”現(xiàn)象;二是用定義證明單調(diào)性的代數(shù)推理論證。對高一學生而言,作差后的變形和因式符號的判斷也有一定的難度。
為達成課堂教學目標,突出重點,突破難點,我們主要采取以下形式組織學習材料:
(1)創(chuàng)設(shè)生活情境,找準切入點.函數(shù)是描述事物運動變化規(guī)律的模型,生活中很多運動變化的現(xiàn)象都值得去關(guān)注,讓學生通過觀察江津區(qū)四面山某天氣溫變化曲線圖的變化趨勢,完成對單調(diào)性直觀上的一種認識,并為概念的引入提供了必要性.讓學生帶著問題(什么是函數(shù)的單調(diào)性?怎樣判定函數(shù)的單調(diào)性?)進入新課.
(2)探索概念階段,緊扣主線.在函數(shù)
圖象上“譜好”函數(shù)單調(diào)性教學的“三步曲”.
①以學生熟悉的函數(shù)
為例,讓學生從圖象上獲得“上升”“下降”的整體認識,初步認識函數(shù)單調(diào)性.
②通過觀察函數(shù)
的
對應值表格提出猜想,通過幾何畫板軟件加以驗證,用數(shù)學語言“
隨著
的增大而增大” 來描述 “函數(shù)
的圖象在
軸右側(cè)是上升的”,進一步認識函數(shù)單調(diào)性.
③通過觀察、猜想、分析、驗證、證明的過程,從而用數(shù)學符號語言定描述函數(shù)
在
的單調(diào)性.最后通過類比,用數(shù)學符號語言定義一般函數(shù)的單調(diào)性.
(3)注重思想方法的培養(yǎng).從函數(shù)
圖象的觀察出發(fā),經(jīng)歷從直觀到抽象,從圖形語言到數(shù)學符號語言,進而理解增函數(shù)、減函數(shù)、單調(diào)區(qū)間概念的過程中,感悟數(shù)形結(jié)合思想、特殊到一般思想.掌握通過觀察圖象,先對函數(shù)是否具有某種性質(zhì)做出猜想,然后通過邏輯推理,證明這種猜想的正確性,這一研究函數(shù)性質(zhì)的常用方法.
(4)在“引導探索”階段。 首先創(chuàng)設(shè)認知沖突,讓學生意識到繼續(xù)學習的必要性;然后設(shè)置遞進式“問題串”,借助多媒體引導學生對“y隨x的增大而增大”進行探究、辨析、嘗試、歸納和總結(jié),并回顧已有知識經(jīng)驗,實現(xiàn)函數(shù)單調(diào)性從“直觀性”到“描述性”再到“嚴謹性”的跨越。
(5)在“學以致用”階段。 首先通過看圖說出單調(diào)區(qū)間,形成對概念正確、全面而深刻的認識。 然后教師示范用定義證明函數(shù)單調(diào)性的方法,一起提煉基本步驟,強化變形的方向和符號判定方法。
六、學習探究過程
實例: 請觀察江津區(qū)四面山某日24小時內(nèi)的氣溫變化圖,你能說出這一天的氣溫變化趨勢嗎?
預設(shè):學生的關(guān)注點不同,如氣溫的最值,某時刻的氣溫,某時間段氣溫的升降變化(若學生沒指明時間段,可追問),等。 圖象在某區(qū)間上(從左往右)“上升”或“下降”的趨勢反映了函數(shù)的一個基本性質(zhì)——單調(diào)性(板書課題)。
設(shè)計說明:從氣溫變化圖導入新課,直觀形象感知氣溫變化,自然引入函數(shù)的單調(diào)性。
函數(shù)是描述事物變化規(guī)律的數(shù)學模型。 如果清楚了函數(shù)的變化規(guī)律,那么就基本把握了相應實物的變化規(guī)律。在事物變化過程中,保存不變的特征就是這個事物的性質(zhì)。因此,研究函數(shù)的變化規(guī)律是非常有意義的。
(二)自主探究
問題1:任意寫出一個函數(shù)的解析式及定義域(1) 列出一些自變量x的值,計算相應的y值;(2) 畫出草圖,觀察圖像的上升、下降趨勢,并指出y值隨x的增大如何變化。
步驟:
1.個人獨立完成或?qū)W習小組合作完成 2分鐘
2. 展示探究成果 2分鐘
設(shè)計說明:學生回答時可能會漏掉“在某區(qū)間上”,規(guī)范表達“函數(shù)在哪個區(qū)間上具有怎樣的單調(diào)性”。 借此強調(diào)函數(shù)的單調(diào)性是對定義域內(nèi)相對某區(qū)間而言的,是函數(shù)的局部性質(zhì)。
問題2.(1)如何用數(shù)學符號描述函數(shù)圖象的“上升”特征,即“y隨x的增大而增大”?
以二次函數(shù)

在區(qū)間

上的單調(diào)性為例,用幾何畫板動畫演示“y隨x的增大而增大”,生成表格(每一秒生成一對數(shù)據(jù))。
橫坐標為X,縱坐標為Y,橫坐標與縱坐標的變化情況y隨x的增大而增大”,用數(shù)學符號語言表示這一變化趨勢,學生思考、討論得出,若

,則必須有

。
(2)已知

,若有

。能保證函數(shù)

在區(qū)間

上遞增嗎?
在區(qū)間

上取兩個點,能保證遞增嗎?拖動“拖動點”改變函數(shù)

在區(qū)間

上的圖象,可以遞增,可以先增后減,也可以先減后增。
(3)已知

,若有

,能保證函數(shù)

在區(qū)間

上遞增嗎?
在區(qū)間

上取三個點,能保證遞增嗎?
拖動“拖動點”,觀察函數(shù)

在區(qū)間

上的圖象變化。
設(shè)計說明:先讓學生討論交流、舉反例,然后借助幾何畫板動態(tài)說明驗證兩個定點不能確定函數(shù)的單調(diào)性,三個點也不行,無數(shù)個點行不行呢?引導學生過渡到符號化表示,呈現(xiàn)知識的自然生成。
(4)已知

,若有

,能保證函數(shù)

在區(qū)間

上遞增嗎?
在區(qū)間

上取無數(shù)個點呢?大家討論一下
設(shè)計說明:可先請持贊同觀點的同學說明理由,再請持反對意見的學生畫出反駁,然后追問:無數(shù)個

也不能保證函數(shù)遞增,那該怎么辦呢?若學生回答全部取完或任取,追問“總不能一個一個的驗證吧?”
緊接著師生一起回顧子集的概念,(PPT展示教材上子集定義)再次體驗對“任意一個”進行操作,實現(xiàn)“無限”目標的數(shù)學方法,體會用“任意”來處理“無限”的數(shù)學思想。
問題3:對于一般的函數(shù)

定義域為I,在區(qū)間D上,我們應當如何給增函數(shù)下定義?
一般地,設(shè)函數(shù)

的定義域為

:
如果對于定義域

內(nèi)的某個區(qū)間

上的任意兩個自變量的值
,當

時,都有

,那么就說函數(shù)

在區(qū)間

上是增函數(shù).
師生活動:學生思考、發(fā)言,教師補充、板書.
【
設(shè)計意圖】體現(xiàn)了對函數(shù)研究的一般方法:由特殊到一般的思想方法.
問題4:類比增函數(shù)的定義,對于一般的函數(shù)

,我們應當如何給減函數(shù)下定義?
教師引導學生通過類比、觀察、驗證、交流后,得出減函數(shù)定義
師生活動:小組討論,代表發(fā)言交流.
例1 下圖是定義在區(qū)間

上的函數(shù)

,根據(jù)函數(shù)圖象說出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,以及在每一單調(diào)區(qū)間上,它是增函數(shù)還是減函數(shù)?
師生活動:學生觀察圖象,獨立完成,教師解答學生在解決問題過程中出現(xiàn)的問題.如:
注意:①單調(diào)區(qū)間是定義域的子集,在書寫時區(qū)間與區(qū)間之間用逗號隔開。如果用并集符號,不符合單調(diào)性定義;
②本題中,因為孤立的點沒有單調(diào)性,所以區(qū)間端點處若有定義寫開寫閉均可
【
設(shè)計意圖】學生能夠通過函數(shù)圖象說出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,加深對函數(shù)單調(diào)性概念的理解.
例2.反比例函數(shù)

的單調(diào)性
①畫出反比例函數(shù)

的圖象,并說出函數(shù)的定義域

是什么?
②它在定義域

上的單調(diào)性是怎樣的?證明你的結(jié)論.
師生活動:學生討論,代表發(fā)言,提出猜想,證明猜想.、
分析:問1:除了圖象法判定函數(shù)單調(diào)性還有什么方法?
2:如何用定義法判定函數(shù)單調(diào)性?
3:用定義判定函數(shù)單調(diào)性的關(guān)鍵是什么?(提示如何比較3和2的大小,從而引入作差法)
【
設(shè)計意圖】學生體會:通過數(shù)形結(jié)合思想的運用,觀察圖象,先對函數(shù)是否具有某種性質(zhì)進行猜想,然后通過邏輯推理,證明這種猜想的正確性,是研究函數(shù)性質(zhì)的一種常用方法.
思考:物理學中的玻意耳定律

(

為正常數(shù))告訴我們,對于一定量的氣體,當其體積

減小時,壓強

將增大.試用函數(shù)的單調(diào)性證明之.
【
設(shè)計意圖】利用單調(diào)性證明物理學中的玻意耳定律,學生感受到函數(shù)單調(diào)性的初步應用;熟悉用定義證明函數(shù)為增(減)函數(shù)的基本步驟.
(四)回顧反思,深化認識
課堂小結(jié): 通過本節(jié)課的學習,你的主要收獲有哪些?
(關(guān)鍵詞:三種語言,證明方法,數(shù)學思想,情感體驗,等。)
① 概念探究過程:直觀到抽象、特殊到一般、感性到理性.
2證明方法和步驟:取值并規(guī)定大小、作差并判斷差值的正負、下結(jié)論.
③數(shù)學思想方法和思維方法:數(shù)形結(jié)合,等價轉(zhuǎn)化,類比等.
【
設(shè)計意圖】使學生深切體會到本節(jié)課的主要內(nèi)容和思想方法.
(五)布置作業(yè)
1.基礎(chǔ)達標:第39頁習題1.3 A組:1、2;
2.思考探究:函數(shù)

定義域內(nèi)的某個區(qū)間D上任意兩個自變量

的值,當

時,都有

,則函數(shù)

在區(qū)間D上是 .(填“增函數(shù)”或“減函數(shù)”)
(六)板書設(shè)計
函數(shù)的單調(diào)性
遞增:(板書定義)
遞減:(學生類比) |
例題(提煉步驟,明確變形方向)
練習(學生板演) |
§1.3.1 函數(shù)的單調(diào)性
重慶市江津田家炳中學校 曹坤容
【學習目標】
1.知識與技能:能從形與數(shù)兩方面理解函數(shù)單調(diào)性的概念,掌握判別函數(shù)單調(diào)性的方法;
2.過程與方法:通過實例讓學生親歷函數(shù)單調(diào)性從直觀感受、定性描述到定量刻畫的自然跨越,體會數(shù)形結(jié)合、分類討論和類比等思想方法。
3.情感態(tài)度與價值觀:通過探究函數(shù)單調(diào)性,讓學生感悟從具體到抽象、從特殊到一般、從局部到整體、從有限到無限、從感性到理性的認知過程,體驗數(shù)學的理性精神和力量。
【

學習重難點】

重點:函數(shù)單調(diào)性的概念;
難點:函數(shù)單調(diào)性概念的形成過程。
【學習探究過程】
實例: 請觀察江津區(qū)四面山某日24小時內(nèi)的氣溫變化圖,你能說出這一天的氣溫變化趨勢嗎?
(二)引導探索,生成概念
問題1:任意寫出一個函數(shù)的解析式及定義域(1) 列出一些自變量x的值,計算相應的y值;(2) 畫出草圖,觀察圖像的上升、下降趨勢,并指出y值隨x的增大如何變化。
問題2:(1)如何用數(shù)學符號描述函數(shù)圖象的“上升”特征,即“y隨x的增大而增大”?
(2)已知

,若有

。能保證函數(shù)

在區(qū)間

上遞增嗎?
(3)已知

,若有

,能保證函數(shù)

在區(qū)間

上遞增嗎?
(4)已知

,若有

,能保證函數(shù)

在區(qū)間

上遞增嗎?
問題3:對于一般的函數(shù)

定義域為I,在區(qū)間D上,我們應當如何給增函數(shù)下定義?
問題4:類比增函數(shù)的定義,對于一般的函數(shù)

,我們應當如何給減函數(shù)下定義?
例1. 下圖是定義在區(qū)間

上的函數(shù)

,根據(jù)函數(shù)圖象說出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,以及在每一單調(diào)區(qū)間上,它是增函數(shù)還是減函數(shù)?
例2.反比例函數(shù)

的單調(diào)性
①畫出反比例函數(shù)

的圖象,并說出函數(shù)的定義域

是什么?
②它在定義域

上的單調(diào)性是怎樣的?證明你的結(jié)論.
思考:物理學中的玻意耳定律

(

為正常數(shù))告訴我們,對于一定量的氣體,當其體積

減小時,壓強

將增大.試用函數(shù)的單調(diào)性證明之.
(四)回顧反思,深化認識
課堂小結(jié): 通過本節(jié)課的學習,你的主要收獲有哪些?
(五)布置作業(yè)
1.基礎(chǔ)達標:第39頁習題1.3 A組:1、2;
2.思考探究:函數(shù)

定義域內(nèi)的某個區(qū)間D上任意兩個自變量

的值,當

時,都有

,則函數(shù)

在區(qū)間D上是 .(填“增函數(shù)”或“減函數(shù)”)
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