《函数单调性》的教学案例

2024-07-22

《函数单调性》的教学案例(共10篇)

《函数单调性》的教学案例 篇1

《函数单调性》的教学案例

一、教学目标:

(1)知识与技能:理解增函数、减函数的概念,初步掌握判断 函数单调性的方法;

(2方法与过程:通过观察、归纳、抽象、概括等,培养学生 从图象中发现函数的单调性,并用数学语言加以刻画的能力,领会数形结合的数学思想方法。

(3)情感态度与价值观:在学习中,体验数学的科学价值和应

用价值,培养善于观察、勇于探索的良好习惯和严谨的科学态度。

二、教学重点、难点

教学重点:在图象中发现函数的单调性并形成概念;

教学难点:将函数单调性的图形语言或直观语言转化为数学 语言,用定义证明函数的单调性。

三、《函数单调性》 教学过程:

在下一页用图表说明。

《函数单调性》 教学过程

《函数单调性》的教学案例 篇2

在这部分内容中主要应该掌握以下几点:

1. 增函数与减函数的定义

定义:对于函数f (x) 的定义域D内的某个区间上的任意两个自变量的值x1, x2。

(1) 若当x1<x2时, 都有f (x1) <f (x2) , 则说明f (x) 在这个区间上是增函数。 (如图1)

(2) 若当x1<x2时, 都有f (x1) >f (x2) , 则说明f (x) 在这个区间上是减函数。

说明: (1) 增函数描述的是f (x) 随x的增大而增大, 函数图象从左到右是呈上升的;减函数描述的是f (x) 随x的增大而减少, 函数图象从左到右是呈下降的。

(3) 增函数就其本质而言是在相应区间上较大的自变量对应较大的函数值、较小的自变量对应较小的函数值。即“大对大、小对小”;减函数在相应区间上较大的自变量对应较小的函数值、较小的自变量对应较大的函数值。即“大对小、小对大”。

2. 单调性与单调区间

若函数y=f (x) 在某个区间是增函数或减函数, 则就说函数y=f (x) 在这一区间具有 (严格的) 单调性, 这一区间叫做函数y=f (x) 的单调区间。此时也说函数是这一区间上的单调函数。

在单调区间上, 增函数的图象从左到右是上升的, 减函数的图象从左到右是下降的。

说明: (1) 函数的单调区间是其定义域的子集;

(2) 应是该区间内任意的两个实数, 忽略需要任意取值这个条件, 就不能保证函数是增函数 (或减函数) , 例如图2中, 在x1, x2, 那样的特定位置上, 虽然使得f (x1) <f (x2) , 但显然此图象表示的函数不是一个单调函数;

(3) 除了严格单调函数外, 还有不严格单调函数, 它的定义类似上述的定义, 只要将上述定义中的“f (x1) <f (x2) 或f (x1) >f (x2) ”改为“f (x1) ≤f (x2) 或f (x1) ≥f (x2) ”即可;

(4) 定义的内涵与外延:内涵是用自变量的大小变化来刻画函数值的变化情况;外延: (1) 一般规律:自变量的变化与函数值的变化一致时是单调递增, 自变量的变化与函数值的变化相反时是单调递减。 (2) 几何特征:在自变量取值区间上, 若单调函数的函数图象从左到右上升, 则为增函数, 函数图象从左到右下降则为减函数。

函数的单调性是对某个区间而言的, 对于单独的一点, 由于它的函数值是唯一确定的常数, 因而没有增减变化, 所以不存在单调性问题;另外, 中学阶段研究的函数, 对于闭区间内的任意值都有意义, 那么只要在开区间上单调, 它在闭区间上也就单调, 因此, 在考虑它的单调区间时, 包括不包括端点都可以;但若的取值函数无意义时, 则单调区间不包括该点。

3. 单调性的证明

根据定义证明函数单调性的一般步骤是:

(1) 设x1, x2是给定区间内的任意两个值, 且x1<x2;

(2) 作差f (x1) -f (x2) , 并将此差式变形 (要注意变形的程度) ;

(3) 判断f (x1) -f (x2) 的正负 (要注意说理的充分性) ;

(4) 根据f (x1) -f (x2) 的符号确定其增减性。

4. 复合函数的单调性

复合函数单调性的根据是:设y=f (u) , u=g (x) , x∈[a, b], u∈[m, n]都是单调函数, 则y=f[g (x) ]在[a, b]上也是单调函数。

(1) 若y=f (u) 是[m, n]上的增函数, 则y=f[g (x) ]的增减性与u=g (x) 的增减性相同;

(2) 若y=f (u) 是[m, n]上的减函数, 则y=f[g (x) ]的增减性与u=g (x) 的增减性相反。

复合函数单调性的规律见下表:

“函数的单调性”教学设计 篇3

认识目标:掌握函数单调性的概念;会判断一些简单函数的单调性。

能力目标:培养学生的分析、归纳和总结能力;培养学生运动变化和数形结合的数学思想;培养学生理论联系实际的辩证唯物主义思想。

情感目标:营造亲切、活跃的课堂气氛,实施多元化评价,激励学生,使学生尝试成功,以点燃学生的学习热情。

教学重点、难点

重点:函数单调性概念和函数单调性的判断。

难点:判断函数的单调性。

教学过程设计与分析

创设问题情境

多媒体:学校的简介。(利用Flash进行演示)

提出问题:学校准备建造一个长方形的花坛,面积设计为16平方米。由于周围环境的限制,其中一边的长度长不能超过10米,短不能少于4米,求花坛半周长的最小值和最大值。

教师说明:此环节为创设情境。我们学校是上海市投资新建的郊区四所寄宿制重点高中之一,有着一流的硬件设施,绿化建设正在进行之中。抓住这一点,我设计了这节课的引例,切合实际,让学生有种亲切感。提出问题后,让学生思考、讨论下列问题:如何把实际问题归结为数学问题?经过思考、讨论,估计学生可以把问题归结为:设受限制一边长为x米,4≤x≤10,则另一边为16/x米,求半周长y=x+16/x(4≤x≤10)的最小值和最大值。如何求最小值?——运用基本不等式。如何求最大值?经过思考、讨论,最后大家一致认为利用y=x+16/x(4≤x≤10)的图像可以得出结论。

多媒体:利用Flash演示y=x+16/x(4≤x≤10)的图像,如图1所示。

教师说明:利用Flash给出函数的图像,从函数图像可以直观地得出结论,但是缺乏理论依据。指出缺乏理论依据的结论是站不住脚的,所以问题转化为寻找其理论依据,从而引入课题。这样可以培养学生严谨的治学态度。

揭示课题,引入新课

1.几何画板演示,点明课题。

多媒体:利用几何画板演示y=x+16/x(4≤x≤10)的动态的变化过程。用鼠标从左向右缓慢拖动y=x+16/x(4≤x≤10)上的A点,引导学生观察A点的纵坐标的变化情况(随着自变量x的增大,函数值y也在增大),如图2所示。

2.请学生根据自己的理解给出增函数定义。

一般地,对于给定区间上的函数f(x):如果对于属于这个区间的自变量的任意两个值x1和x2,当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说函数f(x)在这个区间上是增函数。

3.请学生通过类比得出减函数的定义。

教师说明:在减函数定义的教学过程中,我改变了以往“灌输结论”的做法,让学生通过对增函数定义的理解从而得到减函数的定义,培养了学生的类比的重要数学思想方法,对于学生学习新知识、新概念有很大的帮助。

巩固新知,深化扩展

1.一次函数的单调性问题。

[例1]证明函数f(x)=3x+2在区间(-∞,+∞)上是增函数。

引申:探索一次函数f(x)=kx+b(k≠0)在区间(-∞,+∞)上的单调性。

2.二次函数的单调性问题。

[例2]判断函数f(x)=x2-2x的单调区间,并加以证明。

教师说明:例题的给出由简单的一次函数到二次函数,遵循了学生一般的认知规律,使学生容易接受,易于理解。在二次函数f(x)=x2-2x的单调性的证明中,分工合作,第一、二组的学生完成函数在[1,+∞)上的证明;第三、四组的学生完成函数在(-∞,1]上的证明,倡导自主学习、合作学习的新的学习方式。通过例1、例2的解决,让学生归纳判断函数单调性的基本步骤,培养学生分析、归纳和总结的能力。

判断函数单调性的基本步骤:

第一步,设x1、x2是区间内的任意两个实数,且x1<x2

第二步,比较f(x1)、f(x2)的大小。

第三步,给出结论。

自主解决——[引例]的解决

教师说明:有了上述理论作基础,一开始提出的问题就能迎刃而解:证明函数y=x+16/x在区间[4,10]上是增函数;得出结论,当x=10时,ymax=11.6。此环节起到了首尾呼应的作用,让学生体会到数学源于生活又服务于生活,体会到数学的魅力,并指出,函数单调性的研究为解决函数的最值问题提供了又一重要方法,可见研究函数的单调性是非常有必要的。那么我们为何不乘胜追击,探索更一般的情况,研究函数y=x+k/x(k∈R)的单调性。

多媒体:利用Authorware进行探索、总结y=x+k/x(k∈R)图像,寻找一般的结果。(从特殊到一般)如图3、4所示。

学生总结、教师归纳

教师说明:提出问题,这节课你学到了哪些数学知识?学生一一罗列:函数单调性的概念、判断函数单调性的常用方法、证明函数单调性的基本步骤。进一步提出问题:整堂课体现了哪些重要的数学思维?自问自答:从特殊到一般的研究方法;从大胆的猜想到严格的证明;数形结合、类比的思想。利用计算机使我们探索数学问题的过程更加直观、简洁和生动。

(作者单位:上海市南汇中学 201300)

点评

“问题是数学的心脏”。一个好的问题能引起学生兴趣,启迪学生的思考,将思维引向深刻。闵丽红老师的“学校花坛问题”是一个很好的实际问题:在学校绿化建设中,如何建造其费用最省?闵老师通过引导学生观察问题、发现问题、提出问题、探究和解决问题,使学生感受到数学源于生活又服务于生活,以培养学生形成科学观,培养学生的创新精神和实践能力。

这节课最大的特点是贯穿始终的现代软件技术的应用,娴熟地运用了PowerPoint、Authorware、Flash和几何画板等多种教学媒体和手段,通过直观的画面和动态的影像,将数学知识的发生和发展淋漓尽致地展现在学生面前。尤其在利用Authorware进行探索、总结图像的过程中,首先,研究特殊情况(当k=2时),使用列表描点、几何绘图两种方法,利用计算机动态地绘画出它的图像。紧接着,探索、总结其一般结果:随机地输入k的值,随即电脑显示相应函数的图像。最后,显示所有情况,一目了然,使每位学生对于图像都有了清晰的、精确的认识。利用多媒体处理这一部分达到的效果,是传统教学所不及的,充分地体现了现代技术的优越性。

函数的单调性教学设计 篇4

戴氏教育高中数学组

杜剑 【教材分析】

《函数单调性》是高中数学新教材必修一第二章第三节的内容。在此之前,学生已学习了函数的概念、定义域、值域及表示法,这为过渡到本节的学习起着铺垫作用。本节内容是高中数学中相当重要的一个基础知识点,是研究和讨论初等函数有关性质的基础。掌握本节内容不仅为今后的函数学习打下理论基础,还有利于培养学生的抽象思维能力,及分析问题和解决问题的能力。【教学目标】

知识与技能:

1.通过生活中的例子帮助学生理解增函数、减函数及其几何意义。2.学会应用函数的图象理解和研究函数的单调性及其几何意义。过程与方法:

1.通过本节课的教学,渗透数形结合的数学思想,对学生进行辨证唯物主义的教育。2.通过探究与活动,使学生明白考虑问题要细致,说理要明确。情感与态度:

1.通过本节课的教学,使学生能理性的描述生活中的增长、递减的现象。

2.通过生活实例感受函数单调性的意义,培养学生的识图能力和数形语言转化的能力。【重点难点】

重点:函数单调性概念的理解及应用。难点:函数单调性的判定及证明。关键:增函数与减函数的概念的理解。【教法分析】

为了实现本节课的教学目标,在教法上我采取了:

1.通过学生熟悉的实际生活问题引入课题,为概念学习创设情境,拉近数学与现实的距离,激发学生求知欲,调动学生主体参与的积极性。

2.在形成概念的过程中,紧扣概念中的关键语句,通过学生的主体参与,正确地形成概念。3.在鼓励学生主体参与的同时,不可忽视教师的主导作用,要教会学生清晰的思维、严谨的推理,并顺利地完成书面表达。【学法分析】

在教学过程中,教师设置问题情景让学生想办法解决;通过教师的启发点拨,学生的不断探索,最终把解决问题的核心归结到判断函数的单调性。然后通过对函数单调性的概念的学习理解,最终把问题解决。整个过程学生主动参与、积极思考、探索尝试的动态活动之中;同时让学生体验到了学习数学的快乐,培养了学生自主学习的能力和以严谨的科学态度研究问题的习惯。【教学过程设计】

(一)问题情境

遵义一天的天气

设计意图:用天气的变化,让学生用朴素的生活语言描述他们对变化规律的理解,并请学生将文字语言转化为图形语言,这样做可使教学过程富有情趣,可激发学生的学习热情,教学起点的设定也比较恰当,学生的参与度较高。

(二)温故知新

1.问题1:观察学生绘制的函数的图象(实际教学中可根据学生回答的情况而定),指出图象的变化的趋势。

观察得到:随着x值的增大,函数图象有的呈上升趋势,有的呈下降趋势,有的在一个区间内呈上升趋势,在另一区间内呈下降趋势。

2.问题2:对“图象呈逐渐上升趋势”这句话初中是怎样描述的? 例如:初中研究yx2时,我们知道,当x<0时,函数值y随x的增大而减小,当x>0时,函数值y随x的增大而增大。

回忆初中对函数单调性的解释:

图象呈逐渐上升趋势数值y随x的增大而增大;图象呈逐渐下降趋势数值y随x的增大而减小。

函数这种性质称为函数的单调性。

设计意图:学生在函数单调性这一概念的学习上有三个认知基础:一是生活体验,二是函数图象,三是初中对函数单调性的认识。对照绘制的函数图象,让学生回忆初中对函数单调性的描述的定义,并在此基础上进行概念的符号化建构,与学生的认知起点衔接紧密,符合学生的认知规律。

(三)建构概念

问题3:如何用符号化的数学语言来准确地表述函数的单调性呢?

对于区间I内的任意两个值x1,x2,当x1x2时,都有f(x1)f(x2)。

单调增函数的定义:

问题4:如何定义单调减函数呢? 可以通过类比的方法由学生给出。

设计意图:通过师生双边活动及学生讨论,可以让学生充分参与用严格的数学符号语言定义函数单调性的全过程,让他们亲身体验数学概念如何从直观到抽象,从文字到符号,从粗疏到严密。让他们充分感悟数学概念符号化的建构原则。问题4则要求学生结合图象化单调增函数的定义,通过类比的方法,由学生自己得到单调减函数的概念,在这个过程中,学生可以体会数学概念是如何扩充完善的。

(四)理解概念

1.顾名思义,对“单调”两字加深理解

汉语大词典对“单调”的解释是:简单、重复而没有变化。2.呼应引入,解决问题情境中的问题

如:y2x1的单调增区间是(,);y3.单调性是函数的“局部”性质 如:函数y上减函数?

引导学生讨论,从图象上观察或用特殊值代入验证否定结论(如取x11,x2

1在(0,)上是减函数。x11在(0,)和(,0)上都是减函数,能否说y在定义域(,0)(0,)上xx1)。

2设计意图:学生对一个概念的认识不可能一次完成,教师要善于从多个角度,通过概念变式教学和构造反例帮助学生理解概念的内涵与外延。在学习如何证明一个函数的单调性之前,先与学生 一起探讨怎样才能否定一个函数的单调性对帮助学生理解函数单调性的概念尤为重要,可以加深学生对“任意”两字的理解。

(五)运用概念

通过两例,教师要向学生说明: 1.判断函数单调性的主要方法:①观察法:画出函数图象来观察;②定义法:严格按照定义进行验证;③分解法:对函数进行恰当的变形,使之变成我们所熟悉的且已知其单调性的较简单函数的组合。

2.概括出证明函数单调性的一般步骤:取值→作差→变形→定号。练习:作出函数y|x1|

1、y|x21|的图象,写出他们的单调区间。

设计意图:单调性证明是学生在函数内容中首次接触到的代数论证问题,通过本例,要让学生理解判断函数单调性与证明函数单调性的差别,掌握证明函数单调性的程序,并深入理解什么是代数证明,代数证明要做什么事。

(六)回顾总结

本节课主要学习了函数单调性的定义,单调区间的概念,能利用(1)图象法;(2)定义法来判定函数的单调性,从中体会了数形结合的思想,学会从“特殊到一般再到特殊”的思维方法来研究问题。【教学反思】

1.给出生活实例和函数单调性的图形语言,调动学生的参与意识,通过直观图形得出结论,渗透数形结合的数学思想。问题是数学的心脏,问题是学生思维的开始,问题是学生兴趣的开始。这里,通过问题,引发学生的进一步学习的好奇心。

2.给出函数单调性的数学语言。通过教师指图说明,分析定义,提问等办法,使学生把定义与直观图象结合起来,加深对概念的理解,渗透数形结合分析问题的数学思想方法。

3.有效的数学学习过程,不能单纯的模仿与记忆,数学思想的领悟和学习过程更是如此.利用学生自己提出的问题,让学生在解题过程中亲身经历和实践体验,师生互动学习,生生合作交流,共同探究。

4.通过安排基本练习题,使学生在完成必修教材基本学习任务的同时,拓展自主发展的空间,让每一个学生都得到符合自身实践的感悟,使不同层次的学生都可以获得成功的喜悦,看到自己的潜能,从而激发学生饱满的学习兴趣,促进学生自主发展、合作探究的学习氛围的形成。

5.让学生体验数学知识的发生发展过程应该成为这节课的一个重要教学目标。函数的单调性的定义是对函数图象特征的一种数学描述,它经历了由图象直观感知到自然语言描述,再到数学符号语言描述的进化过程,这个过程充分反映了数学的理性精神,是一个很有价值的数学教育载体。

对函数单调性的教学反思 篇5

《函数的单调性》这节内容是初中有关内容的深化、延伸和提高,我是这样安排教学流程的:首先通过对具体函数图像的归纳和抽象,概括出函数在某个区间上是增函数或减函数的准确含义,明确指出函数的增减性是相对于某个区间来说的。其次,根据其定义进行逻辑推理的严格方法。最后将两种方法统一起来,形成根据观察图像得出猜想结论,进而用推理证明猜想的体系。我的设计理由是:在这一节中利用函数图象来研究函数性质的数形结合思想将贯穿于我们整个高中数学教学。按现行新教材结构体系,学生只学过一次函数、二次函数、反比例函数,所以对函数的单调性研究也只能限于这几种函数。依据现有认知结构,学生只能根据函数的图象观察出“随着自变量的增大,函数值增大”的变化趋势,而不能用符号语言进行严密的代数证明,只能依据形的直观性进行感性判断而不能进行“思辩”的理性认识。所以在教学中要找准学生学习思维的“最近发展区”进行有意义的建构教学。在教学过程中,要注意学生第一次接触代数形式的证明,为使学生能迅速掌握代数证明的格式,要注意让学生在内容上紧扣定义贯穿整个学习过程,在形式上要从有意识的模仿逐渐过渡到独立的证明。

教学重、难点的制定:在本节课的教学中以函数的单调性的概念为线,它始终贯穿于教师的整个课堂教学过程和学生的学习过程;利用函数的单调性的定义证明简单函数的单调性是对函数单调性概念的深层理解,且“取值、作差与变形、判断、结论”过程学生不易掌握。所以对教学的重点、难点确定如下:教学重点:函数的单调性的判断与证明;教学难点:增、减函数形式化定义的形成及利用函数单调性的定义证明简单函数的单调性。我是这样突破重难点的——让学生通过观察函数图象的基础上,从特殊到一般的方法归纳出函数单调性的定义及有关概念,通过例题归纳出证明函数单调性的方法、步骤及注意点。例题与练习由浅入深,完整,全面。练习的设计有新意,有深度,为学生数学思维能力、创造能力的培养提供了平台。

高中函数单调性的教学设计 篇6

教学目标

1、会用等比数列的通项公式和前n项和公式解决有关等比数列一些简单问题;提高分析、解决实际问题的能力。

2、通过公式的灵活运用,进一步渗透分类讨论的思想、等价转化的思想。

函数的单调性

知识目标:初步理解增函数、减函数、函数的单调性、单调区间的概念,并掌握判断一些简单函数单调性的方法。

能力目标:启发学生能够发现问题和提出问题,学会分析问题和创造地解决问题;通过观察——猜想——推理——证明这一重要的思想方法,进一步培养学生的逻辑推理能力和创新意识。

德育目标:在揭示函数单调性实质的同时进行辩证唯物主义思想教育。:

教学重点:函数单调性的有关概念的理解

教学难点:利用函数单调性的概念判断或证明函数单调性

教 具: 多媒体课件、实物投影仪

教学过程:

一、创设情境,导入课题

[引例1]如图为黄石市元旦24小时内的气温变化图.观察这张气温变化图:

问题1:气温随时间的增大如何变化?

问题2:怎样用数学语言来描述“随着时间的增大气温逐渐升高”这一特征?

[引例2]观察二次函数的图象,从左向右函数图象如何变化?并总结归纳出函数图象中自变量x和 y值之间的变化规律。

结论:(1)y轴左侧:逐渐下降; y轴右侧:逐渐上升;

(2)左侧 y随x的增大而减小;右侧y随x的增大而增大。

上面的结论是直观地由图象得到的。还有很多函数具有这种性质,因此,我们有必要对函数这种性质作更进一步的一般性的讨论和研究。

二、给出定义,剖析概念

①定义:对于函数f(x)的定义域I内某个区间上的任意两个自变量的值

⑴若当<时,都有f

⑵若当<时,都有f()>f(),则f(x) 在这个区间上是减函数(如图4)。

②单调性与单调区间

若函数y=f(x)在某个区间是增函数或减函数,则就说函数y=f(x)在这一区间具有单调性,这一区间叫做函数y=f(x)的单调区间.此时也说函数是这一区间上的单调函数.由此可知单调区间分为单调增区间和单调减区间。

注意:

(1)函数单调性的几何特征:在单调区间上,增函数的图象是上升的,减函数的图象是下降的。

当x1

几何解释:递增 函数图象从左到右逐渐上升;递减 函数图象从左到右逐渐下降。

(2)函数单调性是针对某一个区间而言的,是一个局部性质。

有些函数在整个定义域内是单调的;有些函数在定义域内的部分区间上是增函数,在部分区间上是减函数;有些函数是非单调函数,如常数函数。

判断2:定义在R上的函数 f (x)满足 f (2)> f(1),则函数 f (x)在R上是增函数。(×)

函数的单调性是函数在一个单调区间上的“整体”性质,具有任意性,不能用特殊值代替。

训练:画出下列函数图像,并写出单调区间:

三、范例讲解,运用概念

例1 、如图,是定义在闭区间[-5,5]上的函数的图象,根据图象说出的单调区间,以及在每一单调区间上,函数是增函数还减函数。

注意:

(1)函数的单调性是对某一个区间而言的,对于单独的一点,由于它的函数值是唯一确定的常数,因而没有增减变化,所以不存在单调性问题。

(2)在区间的端点处若有定义,可开可闭,但在整个定义域内要完整。

例2 判断函数 f (x) =3x+2 在R上是增函数还是减函数?并证明你的`结论。

引导学生进行分析证明思路,同时展示证明过程:

证明:设任意的,且,则

由,得

于是

即。

所以,在R上是增函数。

分析证明中体现函数单调性的定义。

利用定义证明函数单调性的步骤:

①任意取值:即设x1、x2是该区间内的任意两个值,且x1

②作差变形:作差f(x1)-f(x2),并因式分解、配方、有理化等方法将差式向有利于判断差的符号的方向变形

③判断定号:确定f(x1)-f(x2)的符号

④得出结论:根据定义作出结论(若差0,则为增函数;若差0,则为减函数)

即“任意取值——作差变形——判断定号——得出结论”

例3、 证明函数在(0,+)上是减函数.

证明:设,且,则

由,得

又由,得,

于是即。

即。

所以,函数在区间上是单调减函数。

问题1 :在上是什么函数?(减函数)

问题2 :能否说函数在定义域上是减函数? (学生讨论得出)

四、课堂练习,知识巩固

课本59页 练习:第1、3、4题。

五、课堂小结,知识梳理

1、增、减函数的定义。

函数单调性是对定义域的某个区间而言的,反映的是在这一区间上函数值随自变量变化的性质。

2、函数单调性的判断方法:(1)利用图象观察;(2)利用定义证明:

证明的步骤:任意取值——作差变形——判断符号——得出结论。

六、布置作业,教学延伸

《函数单调性》的教学案例 篇7

例求函数f ( x) = x3+ x2- x的单调区间.

这是一道难度不大的习题, 先由学生自行解答, 然后给出规范答案.

接下来由学生总结出求函数的单调区间的方法:

先确定函数y = f ( x) 的定义域及f' ( x) ; 接着有两种做法.

法一1解不等式f' ( x) > 0, 解集在定义域内的部分为单调递增区间;

2解不等式f' ( x) < 0, 解集在定义域内的部分为单调递减区间.

法二1令f' ( x) = 0, 解此方程, 求出在定义区间内的一切实根;

2把函数f ( x) 的间断点 ( 即f ( x) 的无定义点) 的横坐标和上面的各实数根按由小到大的顺序排列起来, 然后用这些点把函数f ( x) 的定义区间分成若干个小区间;

3确定f' ( x) 在各个区间内的符号, 根据符号判定函数在每个相应区间内的单调性.

注意单调区间之间用“, ”连接, 不能用“∪”连接.

拓展1求函数f (x) =x3-ax2-a2x的单调区间.

师问:此时系数含有参数怎么办?

生答: 先求函数的导数, 再根据导数的根的情况进行分析, 分a = 0, a < 0, a > 0三种情况讨论.

规律方法1要对参数a进行分类讨论; 2要确定分类的标准, 做到不重不漏.

拓展2已知函数f ( x) = x3- ax2- a2x的递减区间恰为, 求实数a的值.

师问: 单调区间恰为应如何理解?

生1答: 函数在区间没有递增或常数函数的情况.

生2答:函数在区间之外没有递减部分.

生3答:可结合拓展1求解或利用-1和1/3是f' (x) =0的根求解.

通过师生的共同探讨, 得到两种解答.

规律方法关键是理解y = f ( x) 的递减区间恰好为的含义.

拓展3若函数f ( x ) = x3+ ax2- a2在区间上是增函数, 求实数a的取值范围.

师问:函数在区间上是增函数, 是不是单调递增区间就是呢?

生答:不一定, 在区间外还有可能存在递增的情况.

师问: 怎样求实数a的取值范围?

生答:因为函数在区间上是增函数, 所以y=f' (x) 在都是大于或等于零, 只要不出现有恒为零即可.

师问: 为什么?

生答: 如f ( x) = x3, f' ( x) = 3x2≥0当且仅当x = 0时取 “= ”, 而f ( x) = x3在R上是增函数.

通过本例的研究得到已知函数单调性, 求参数范围的两个方法:

( 1) 利用集合间的包含关系处理: y = f ( x) 在 ( a, b) 上单调, 则区间 ( a, b) 是相应单调区间的子集.

( 2) 转化为不等式的恒成立问题: 即“若函数单调递增, 则f' ( x) ≥0; 若函数单调递减, 则f' ( x) ≤0”来求解, 注意式子中的等号不能省略, 否则漏解. 注意可导函数f ( x) 在 ( a, b) 上是增 ( 减) 函数的充要条件是: 对 x ∈ ( a, b ) , 都有f' ( x) ≥0 ( f' ( x) ≤0) , 且f' ( x) 在 ( a, b) 的任何子区间内都不恒为零.

拓展4已知函数f (x) =x3-ax2+2x在上存在单调递减区间, 求实数a的取值范围.

师问:如何理解函数在区间上存在单调递减区间?

生答:函数在区间有递减的情况, 也就是存在使得f' (x) <0.

著名的教育家波利亚曾说: “好问题跟某种蘑菇有些像, 它们都成堆生长, 找到一个以后, 应该在周围再找找, 很可能附近就有好几个. ”由此在数学教学中, 引导学生从一个问题出发, 通过逆向思维求其逆命题; 通过设常量为变量拓展问题; 通过引入参量推广问题; 通过弱化或强化条件与结论, 进行横向的拓宽和纵向的深入等方法去探索问题的变化, 则能使学生发现问题的本质, 去揭示其中的数学思想. 这样, 我们通过“问题”情境的创设, 营造良好的课堂心理氛围, 诱发学生的学习欲望使其更好发挥探究的主动性, 从而体验数学知识的拓展变化, 这样既有利于学生学习知识, 又有利于培养学生发散思维、建构知识的能力和创新能力.

摘要:高中数学新课程标准提出:“倡导积极的、主动的探究式学习, 培养学生的创新精神和实践能力.”数学探究是指学生围绕某个数学问题, 自主探究、学习的过程.在这个过程中学生始终处于主动探索、主动思考、主动建构的地位.如果教师事先能在进行精心设计, 积极在教学中开展拓展性教学, 并在学生探究过程中起画龙点睛的引导, 就能使教师指导作用与学生主体作用充分结合.这样学生不需要大量、重复地做同一样类型的题目, 也能掌握相关的知识与方法, 从而实现真正的减负, 不仅提高了学习的效率, 更有利于培养学生勇于质疑和善于反思的习惯, 提高他们发现、提出、解决数学问题的能力以及发展他们的创新意识和实践能力.

《函数单调性》的教学案例 篇8

数学教学过程总是充满了矛盾,如教与学的矛盾、学生认知特点与数学学科特点的矛盾、学生认知发展水平与数学教学内容的矛盾等.有矛盾才能有发展,其中,学生现有的知识基础、能力水平与教学要求之间的矛盾是数学教学的决定性动力.作为教师,应努力做到敏锐地发现、深刻地认识各种矛盾,进而在教学中科学合理地暴露、“创设”甚至“激化”矛盾,以帮助学生在解决矛盾的过程中发展自己的认知结构、提升自己的数学素养,这可以充分体现出教师的专业水平、教学能力与教学智慧.

“函数的单调性”是反映函数变化规律的一个最基本的性质,是学生学习了函数概念后研究的第一个函数性质,也是学生在高中阶段遇到的第一个用数学符号语言刻画的概念,对学生进一步学习函数的其它性质具有示范和引领作用.本节课汇集了数学教学的诸多矛盾,如何在教学中处理好这些矛盾,特别是其中的主要矛盾,对每个数学教师都是一项极具挑战性的任务.笔者认为,“函数的单调性”教学,关键是要深刻认识、科学处理以下“三个矛盾”.1 “上升”、“下降”、“单调”等名词的数学意义与学生的生活理解之间的矛盾

“函数的单调性”教学,通常是从现实生活入手——展示某地某天的气温变化图、举出生活中描述“升降”变化规律的成语(如蒸蒸日上、每况愈下、此起彼伏)并画出相应的函数图象等,然后让学生观察得到:函数图象有的呈上升趋势,有的呈下降趋势,有的在一个区间内呈上升趋势,而在另一个区间内呈下降趋势,此时教师指出:函数图象的“上升”“下降”反映了函数的一个基本性质——单调性,接下来引导学生用自然语言进行描述,并体验单调性是函数的局部特征(教师可在此处提前介绍“增函数”、“减函数”、“单调区间”等名词).

这里,“上升”、“下降”、“单调”的数学意义与学生在日常生活中的理解有一定的“矛盾”:在生活中,若从A到B是“上升”,则从B到A就是“下降”,如同“上坡”“下坡”那样,仅仅考虑了铅垂方向;而在数学中,若x增大时y也随之增大,则称函数y=f(x)“上升”,若x增大时y随之减小,则称函数y=f(x)“下降”,是水平与铅垂这两个方向的“合成”.在生活中,“单调”是指“重复而缺少变化”;而在数学中,“单调”是指“随着自变量的增大,函数值始终增大或始终减小”,是不断变化的.对此,有些学生可能会因区分不清而产生错误理解.例如,对于函数y=x2(x≥0),有学生认为:x由小到大时,y是“上升”的,x由大到小时,y是“下降”的;又如,对于函数y=2,有学生认为它是“单调”的,理由是“y始终没有变化”.

因此,在本节课的教学中,教师应明确地指导学生将数学名词与日常概念区分开:

(1)对于同一段函数图象来说,在数学上它究竟是“上升”还是“下降”,应该是确定的,不能产生歧义.因此,我们选择x轴正方向作为参照,从左往右,沿着图象“策马前行”,函数图象的“上升”“下降”就有了统一的规则和统一的结论;

(2)数学上的“单调”,其本身也含有“重复而缺少变化”的意味,但它不是指函数值始终保持不变,而是指函数在某个区间“上升”“下降”(或“增加”“减少”)具有不变的规律性,反映的是一种“变中的不变性”,当然也显得“单调”.

2 学生已有的知识基础和认知习惯与新知学习的必要性之间的矛盾

我们知道,“精确定量思维方式”是数学教育所能给予学生的最重要和最基本的数学素质,也是培养学生理性精神的最好体现.在高中阶段,“函数的单调性”定义之所以要进一步符号化(形式化),正是基于数学精确化、严谨性的要求.只有这样,学生才可以通过准确的计算进行推理论证,以保证结论的严密性,在此过程中逐渐培养并形成“算法的思维”.

然而,学生在初中已经接触过一次、二次、反比例函数,对函数的单调性已经初步有了直观形象的认识:图象从左往右上升(y随x的增大而增大)是增函数,图象从左往右下降(y随x的增大而减小)是减函数.他们会觉得这种定义通俗易懂、易于接受,用它解决函数的单调性问题时也没遇到过什么困难,进而产生疑问:为什么还要费尽周折地去学习符号化(形式化)定义呢?岂不是“多此一举”!学生一旦在心理上排斥新知,那么教与学的效果都将大打折扣,这是一个很重要的问题.

因此,在学习抽象的定义之前,教师应针对性地设置“认知冲突”,以便让学生充分体验到学习新知的必要性,增强研究的兴趣和积极主动性.例如,可让学生依据函数单调性的图象特征或自然语言描述,尝试判断函数y=x+1x在[1,+∞)内的单调性.由于学生对该函数的图象性质并不熟悉,因此无法判断函数图象呈现什么样的变化趋势,也难以根据函数解析式描述其变化规律.此时,学生就会自然意识到自己知识上的欠缺,认识到用精确的数学语言刻画定义的必要性,从而进入一种“愤悱状态”,产生较强劲的学习动力.

3 学生现有的思维水平与函数单调性定义的思维要求之间的矛盾

这是本节课教学的核心矛盾.刚进入高一的学生,其思维处于从经验型水平向理论型水平转变的阶段,仍然偏于简单化、直观化,逻辑思维水平不高,抽象概括能力不强.函数单调性的定义,是数学概念形式化的典型案例,具有高度的抽象性.从“随着x增大,y也增大”这一自然语言转换到“对于某区间上任意的x1<;x2,有f(x1)<;f(x2)”这一数学符号语言,跳跃性较大,学生非常不习惯,特别是为什么要用“任意”二字,在区间上“任意”取两个大小不等的x1<;x2,通过比较f(x1)与f(x2)的大小来刻画函数的单调性,学生更是感到难以理解,容易产生思维障碍.

为此,教师应精心设置一系列问题,让学生充分参与函数单调性定义的符号化过程,感悟数学的研究方法,积累基本的数学活动经验.首先,要紧紧抓住新旧知识间的内在联系,使得形式化定义是在文字语言描述的基础上自然“生长”出来的,而不是“天上掉下个林妹妹”.其次,对于单调性概念中“自变量不可能被穷尽”这一本质(也是难点),应及时唤醒学生已有经验,使他们自然想到用“任意”突破“无限”.最后,对于学生中出现的错误认识,应引导他们结合具体例子(最好是由学生自己举出)、分别用图形语言和文字语言进行辨析,以逐步形成对概念正确、全面而深刻的理解.

以下是笔者施教这一环节时的具体设计:

问题1 如何用符号化的数学语言来表述“当x增大时,函数值f(x)随之增大”?

教师引导学生分析其中的关键词“增大”的含义及其符号表示,得出:增大,刻画的是一种相对性,说明第二个量比第一个量大,它是两个数值之间的大小比较.因此,可将x的第一个取值记为x1,第二个值记为x2,则将文字语言“当x增大时,函数值f(x)随之增大”用符号语言表示即为“当x1<;x2时,f(x1)<;f(x2)”.

问题2 能否取满足x1<;x2的若干组具体数值,只要验证相应的f(x1)<;f(x2)均成立,就可以断定函数f(x)的单调性?

教师应尽量放手让学生思考讨论,若学生作肯定回答,则追问“为什么”;

若学生作否定回答,则让其举出反例,以不断完善学生的认知结构,必要时教师应进行引导:

以函数f(x)=x2(x∈R)为例,由于自变量x的取值“无限”,因此,不论验证多少次也无法穷尽.虽然当-1<;2<;3<;…时,有f(-1)<;f(2)<;f(3)<;…,但这并不能保证f(x)=x2(x∈R)的图象从左往右始终“上升”.可见,具体验证是不可靠的.

问题3 在此之前,你有没有遇到过“无法穷尽”的情况?当时是怎么处理的?

教师引导学生回忆“子集”的证明方法:设A、B是两个无穷集合,要证明AB,逐一验证A中的每一个元素都属于B是不可能的,于是,为了突破“无限”这个障碍,就一般性地“任取”一个元素x∈A,只要能证明x∈B就行了.

至此,学生不难理解,在函数f(x)的单调性中,x1、x2也应该是“任意”的.

问题4 设区间D是函数f(x)的定义域I内的某个区间,如何用x1,x2,f(x1),f(x2)来刻画函数f(x)在区间D上是增函数、减函数呢?

学生尝试用数学符号语言表达单调增(减)函数的定义,师生共同修正.在此过程中,学生可能会有一定的模仿的成分,这也是一种内化的过程,对初学者来说是正常的,也是必要的.

问题5 请你尝试利用上述定义判断函数y=x+1x在[1,+∞)内的单调性.

这是对前述“遗留问题”的呼应,由学生尽量独立完成,教师可在“作差”、“变形”等关键环节适时予以指导,解决该问题后,师生共同概括出用定义证明函数单调性的一般步骤.显然,由之前的“不能”到现在的“能”,既加深了学生对定义的理解与掌握,也体现了定义的应用价值,学生从中可以获取成功的学习体验和心理上的满足感.

问题6 判断下列说法是否正确,并说明理由.

(1)设函数y=f(x)的定义域为[0,+∞),若取x1=0,且对于任意的x2>;0,都有f(x2)>;f(0),则f(x)在区间[0,+∞)上是增函数;

(2)下图是三个分段函数(定义域均为R)的图象,它们都是R上的增函数;

(3)反比例函数y=1x的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).

这是利用变式教学和构造反例帮助学生继续对概念进行反思辨析、进一步理解概念的内涵和外延,特别是如何才能否定一个函数的单调性尤为重要,可以加深对“任意”二字的理解,逐步实现对概念本质意义的综合贯通.

结语 当前,MPCK(Mathematics Pedagogical Content Knowledge,即“数学教学内容知识”)是数学教育研究的一个热点问题.如何发展数学教师的MPCK?途径之一就是致力于研究教学中的各种“矛盾”.一个数学教师,只有主动地对教学内容、学生特点等进行广泛而深入的独立思考,多反思、多质疑,才可能及时捕捉到其中的矛盾;只有对数学教育心理学等有着科学的理解并内化为自己的数学教育理念,才可能全面而深刻地剖析这些矛盾;只有遵循了数学教学规律,立足实践性反思与反思性实践,才可能创造性地处理好这些矛盾,不断地发现矛盾、分析矛盾与解决矛盾的过程,也正是教师自身的MPCK得以持续提升的过程.

为此,教师应精心设置一系列问题,让学生充分参与函数单调性定义的符号化过程,感悟数学的研究方法,积累基本的数学活动经验.首先,要紧紧抓住新旧知识间的内在联系,使得形式化定义是在文字语言描述的基础上自然“生长”出来的,而不是“天上掉下个林妹妹”.其次,对于单调性概念中“自变量不可能被穷尽”这一本质(也是难点),应及时唤醒学生已有经验,使他们自然想到用“任意”突破“无限”.最后,对于学生中出现的错误认识,应引导他们结合具体例子(最好是由学生自己举出)、分别用图形语言和文字语言进行辨析,以逐步形成对概念正确、全面而深刻的理解.

以下是笔者施教这一环节时的具体设计:

问题1 如何用符号化的数学语言来表述“当x增大时,函数值f(x)随之增大”?

教师引导学生分析其中的关键词“增大”的含义及其符号表示,得出:增大,刻画的是一种相对性,说明第二个量比第一个量大,它是两个数值之间的大小比较.因此,可将x的第一个取值记为x1,第二个值记为x2,则将文字语言“当x增大时,函数值f(x)随之增大”用符号语言表示即为“当x1<;x2时,f(x1)<;f(x2)”.

问题2 能否取满足x1<;x2的若干组具体数值,只要验证相应的f(x1)<;f(x2)均成立,就可以断定函数f(x)的单调性?

教师应尽量放手让学生思考讨论,若学生作肯定回答,则追问“为什么”;

若学生作否定回答,则让其举出反例,以不断完善学生的认知结构,必要时教师应进行引导:

以函数f(x)=x2(x∈R)为例,由于自变量x的取值“无限”,因此,不论验证多少次也无法穷尽.虽然当-1<;2<;3<;…时,有f(-1)<;f(2)<;f(3)<;…,但这并不能保证f(x)=x2(x∈R)的图象从左往右始终“上升”.可见,具体验证是不可靠的.

问题3 在此之前,你有没有遇到过“无法穷尽”的情况?当时是怎么处理的?

教师引导学生回忆“子集”的证明方法:设A、B是两个无穷集合,要证明AB,逐一验证A中的每一个元素都属于B是不可能的,于是,为了突破“无限”这个障碍,就一般性地“任取”一个元素x∈A,只要能证明x∈B就行了.

至此,学生不难理解,在函数f(x)的单调性中,x1、x2也应该是“任意”的.

问题4 设区间D是函数f(x)的定义域I内的某个区间,如何用x1,x2,f(x1),f(x2)来刻画函数f(x)在区间D上是增函数、减函数呢?

学生尝试用数学符号语言表达单调增(减)函数的定义,师生共同修正.在此过程中,学生可能会有一定的模仿的成分,这也是一种内化的过程,对初学者来说是正常的,也是必要的.

问题5 请你尝试利用上述定义判断函数y=x+1x在[1,+∞)内的单调性.

这是对前述“遗留问题”的呼应,由学生尽量独立完成,教师可在“作差”、“变形”等关键环节适时予以指导,解决该问题后,师生共同概括出用定义证明函数单调性的一般步骤.显然,由之前的“不能”到现在的“能”,既加深了学生对定义的理解与掌握,也体现了定义的应用价值,学生从中可以获取成功的学习体验和心理上的满足感.

问题6 判断下列说法是否正确,并说明理由.

(1)设函数y=f(x)的定义域为[0,+∞),若取x1=0,且对于任意的x2>;0,都有f(x2)>;f(0),则f(x)在区间[0,+∞)上是增函数;

(2)下图是三个分段函数(定义域均为R)的图象,它们都是R上的增函数;

(3)反比例函数y=1x的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).

这是利用变式教学和构造反例帮助学生继续对概念进行反思辨析、进一步理解概念的内涵和外延,特别是如何才能否定一个函数的单调性尤为重要,可以加深对“任意”二字的理解,逐步实现对概念本质意义的综合贯通.

结语 当前,MPCK(Mathematics Pedagogical Content Knowledge,即“数学教学内容知识”)是数学教育研究的一个热点问题.如何发展数学教师的MPCK?途径之一就是致力于研究教学中的各种“矛盾”.一个数学教师,只有主动地对教学内容、学生特点等进行广泛而深入的独立思考,多反思、多质疑,才可能及时捕捉到其中的矛盾;只有对数学教育心理学等有着科学的理解并内化为自己的数学教育理念,才可能全面而深刻地剖析这些矛盾;只有遵循了数学教学规律,立足实践性反思与反思性实践,才可能创造性地处理好这些矛盾,不断地发现矛盾、分析矛盾与解决矛盾的过程,也正是教师自身的MPCK得以持续提升的过程.

为此,教师应精心设置一系列问题,让学生充分参与函数单调性定义的符号化过程,感悟数学的研究方法,积累基本的数学活动经验.首先,要紧紧抓住新旧知识间的内在联系,使得形式化定义是在文字语言描述的基础上自然“生长”出来的,而不是“天上掉下个林妹妹”.其次,对于单调性概念中“自变量不可能被穷尽”这一本质(也是难点),应及时唤醒学生已有经验,使他们自然想到用“任意”突破“无限”.最后,对于学生中出现的错误认识,应引导他们结合具体例子(最好是由学生自己举出)、分别用图形语言和文字语言进行辨析,以逐步形成对概念正确、全面而深刻的理解.

以下是笔者施教这一环节时的具体设计:

问题1 如何用符号化的数学语言来表述“当x增大时,函数值f(x)随之增大”?

教师引导学生分析其中的关键词“增大”的含义及其符号表示,得出:增大,刻画的是一种相对性,说明第二个量比第一个量大,它是两个数值之间的大小比较.因此,可将x的第一个取值记为x1,第二个值记为x2,则将文字语言“当x增大时,函数值f(x)随之增大”用符号语言表示即为“当x1<;x2时,f(x1)<;f(x2)”.

问题2 能否取满足x1<;x2的若干组具体数值,只要验证相应的f(x1)<;f(x2)均成立,就可以断定函数f(x)的单调性?

教师应尽量放手让学生思考讨论,若学生作肯定回答,则追问“为什么”;

若学生作否定回答,则让其举出反例,以不断完善学生的认知结构,必要时教师应进行引导:

以函数f(x)=x2(x∈R)为例,由于自变量x的取值“无限”,因此,不论验证多少次也无法穷尽.虽然当-1<;2<;3<;…时,有f(-1)<;f(2)<;f(3)<;…,但这并不能保证f(x)=x2(x∈R)的图象从左往右始终“上升”.可见,具体验证是不可靠的.

问题3 在此之前,你有没有遇到过“无法穷尽”的情况?当时是怎么处理的?

教师引导学生回忆“子集”的证明方法:设A、B是两个无穷集合,要证明AB,逐一验证A中的每一个元素都属于B是不可能的,于是,为了突破“无限”这个障碍,就一般性地“任取”一个元素x∈A,只要能证明x∈B就行了.

至此,学生不难理解,在函数f(x)的单调性中,x1、x2也应该是“任意”的.

问题4 设区间D是函数f(x)的定义域I内的某个区间,如何用x1,x2,f(x1),f(x2)来刻画函数f(x)在区间D上是增函数、减函数呢?

学生尝试用数学符号语言表达单调增(减)函数的定义,师生共同修正.在此过程中,学生可能会有一定的模仿的成分,这也是一种内化的过程,对初学者来说是正常的,也是必要的.

问题5 请你尝试利用上述定义判断函数y=x+1x在[1,+∞)内的单调性.

这是对前述“遗留问题”的呼应,由学生尽量独立完成,教师可在“作差”、“变形”等关键环节适时予以指导,解决该问题后,师生共同概括出用定义证明函数单调性的一般步骤.显然,由之前的“不能”到现在的“能”,既加深了学生对定义的理解与掌握,也体现了定义的应用价值,学生从中可以获取成功的学习体验和心理上的满足感.

问题6 判断下列说法是否正确,并说明理由.

(1)设函数y=f(x)的定义域为[0,+∞),若取x1=0,且对于任意的x2>;0,都有f(x2)>;f(0),则f(x)在区间[0,+∞)上是增函数;

(2)下图是三个分段函数(定义域均为R)的图象,它们都是R上的增函数;

(3)反比例函数y=1x的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).

这是利用变式教学和构造反例帮助学生继续对概念进行反思辨析、进一步理解概念的内涵和外延,特别是如何才能否定一个函数的单调性尤为重要,可以加深对“任意”二字的理解,逐步实现对概念本质意义的综合贯通.

《函数单调性》的教学案例 篇9

数学组

张明

教学目标:会用对数函数的单调性解决问题,培养学生数形结合的能力;培养学生大胆尝试、团结合作的精神和严谨的态度,以及喜欢数学的兴趣与情感,帮助学生树立学好数学的自信心。

教学重点:对数函数单调性的应用 教学难点:底数a对对数函数的影响(Ⅰ)设置情景 复习回顾 师:前面我们学习了对数函数的单调性,请同学们回忆一下对数函数的单调性是如何描述的? 生1:当a1时,对数函数ylogax在(0,)内是增函数;

当0a1时,对数函数ylogax在(0,)内是减函数 师:今天我们就利用对数函数的单调性来解决一些问题。(Ⅱ)探求与研究 问题1:(幻灯片1)

11已知0a1,b1且ab1,若mlogab,nloga,plogbbb则下列各式中成立的是()A.pmnB.mpnC.mnpD.pnm师:给大家一分钟的讨论时间,然后告诉我结果。

生2:首先观察m、n、p三个式子,可以判断出m0,n0,p10,然后再判断m与p的大小。p可以写成ploga11,此时m与p同底,然后比较b与的大小,因为aa1,因此mp,答案应为B。aa0,b0,ab1,所以b全体同学异口同声说:好!师:回答得非常好!那我们看,比较大小的实质就是“求同”,利用对数函数的单调性来比较。我们来看第二题 问题2:(幻灯片2)

求函数ylog0.2(x24x5)的单调区间生3:这是一个复合函数,首先要求定义域,我们可令ux24x5,则ylog0.2u在(0,)内是减函数,现在我们来求函数ux24x5的单调区间,易得u在(1,2)是增函数,u在(2,5)是减函数,所以,函数ylog0.2(x24x5)在(1,2]是减函数,在[2,5)是增函数。

师:看来大家对于求复合函数的单调区间问题掌握的很好,应该注意的问题也注意到了。提醒大家一句在求函数的单调区间时,若题中没给定义域,要先求定义域。这道题也是对数函数单调性的一个简单应用。我们来看第三题。问题3:(幻灯片3)

若函数yloga21(x)在其定义域内是减函数,则a的取值范围是()

A.|a|1B.|a|2C.|a|2D.1|a|2师:也给大家一分钟的讨论时间。

生4:我们可以把这个函数看作一个复合函数,令ux,则函数ux在(,0)

是减函数,若要使函数yloga21u在(,0)上是减函数,需满足a211,解之得|a|2。

师:他说的完全正确……,还没等我把话说完,一位同学站起来说:我还有一种解法,同学们都在注视着他。这位学生边板演边讲解 生5:我是从图像的角度考虑的。根据题意,我们可以画出函数yloga21(x)的草图,根据图像的对称性,可以画出函数ylog(a21)(x)关于y轴对称的函数ylog(a21)x的图像,知函数ylog(a21)x在(0,)是增函数,所以a211,即|a|2。

大家都为他的解法鼓起了掌

师:利用图像的对称性,运用的是数形结合的思想。妙!

我们回头看一下这三道题(比较两个数的大小,求复合函数的单调区间以及求参量的取值范围),最后都化归为对数函数的单调性问题来解决。

那么如何判断和证明以对数函数为载体的函数的单调性问题呢?先看第一道题。问题4:(幻灯片4)

。判断函数f(x)lg(x21x)(x0)的单调性并证明师:大家做完之后可以交流一下看法。

大约三分钟之后,一位同学站了起来,我示意他到前面来板演,边做边讲。生6:因为yx21在(,0)上是减函数,yx在(,0)上也是减函数,所以函数f(x)lg(x21x)在(,0)上是减函数。证明过程是这样的:根据函数单调性的定义,作差比较f(x1)-f(x2)与零的关系,转化成比较

x11x1x21x222与1的关系,利用不等式的基本性质可以得出

x11x1x21x222即f(x1)f(x2)0也就是f(x1)f(x2),1,因此函数f(x)lg(x21x)在(,0)上是减函数。另一位同学霍地站起来,我还有一种证明方法。

师:好!快说!我们都在期待你的方法。生7:因为ylgx在(0,)是增函数,所以我们可以比较真数的大小,即比较x11x1与x21x2的大小,利用不等式的基本性质可知x11x1因此lg(x11x1)lg(x21x2),即f(x1)22222x21x20,2f(x2),所以函数f(x)lg(x21x)在(,0)上是减函数。

哗……一阵热烈的掌声。这时又有一位同学站起来了,大家都很惊诧。生8:能否利用互为反函数的两个函数单调性一致来证明这道题。师:具体一点.生9:首先求这个函数的反函数,再证明反函数的单调性。大家议论开了:这种方法比较麻烦,而且容易出错。师:大家能否评价一下这三种做法。生10:第一种是根据对数函数单调性的定义来证明的,第二种也是从函数单调性的定义出发,直接比较f(x1)与f(x2)中真数的大小。第三种则是利用互为反函数的两个函数单调性一致来证明的。相对来说,第二种方法比较好一些。

师:他说的非常好!第一种方法大家都容易想到的就是利用定义,第二种方法也是利用定义,只不过比较对象变了;第三种方法是利用互反的两个函数的关系来做的,想法很好。但运算量较大,而且容易出错。三种方法各有特点,可根据自己的情况适当选择。一般情况下,证明函数的单调性就是要利用函数单调性的定义。我们再来看第二题。(Ⅲ)演练与反馈 问题5:(幻灯片5)

函数f(x)logaxb(b0,a0,且a1)xb(1)求函数f(x)的定义域(2)判断函数f(x)的单调性并证明师:这是一道判断含参的函数的单调性问题,大家可以互相交流看法。然后告诉我你们的解题思路。生11:根据对数式真数大于零,可得x(,b)(b,)。证明单调性的方法同第4题,只不过需要对参数进行分类讨论。师:大家同意他的看法吗? 学生齐声:同意。

师:我们再回头看一下判断和证明函数单调性的两道题,在证明函数单调性的时候,要事先在定义域中规定x1与x2的大小,无论我们用何种手段,只要能比较出f(x1)与f(x2)的大小,单调性就可判断。

总结:这5道题都是研究有关对数函数单调性的问题,我们处理的办法是从函数单调性的定义出发,这里对数函数只不过作为一个载体,最后都可归结为:以下三个结论,知其二,必知其一。

函数的单调性证明 篇10

一.解答题(共40小题)

1.证明:函数f(x)=在(﹣∞,0)上是减函数.

2.求证:函数f(x)=4x+在(0,)上递减,在[,+∞)上递增.

3.证明f(x)=

在定义域为[0,+∞)内是增函数.

4.应用函数单调性定义证明:函数f(x)=x+在区间(0,2)上是减函数.

第1页(共23页)

5.证明函数f(x)=2x﹣在(﹣∞,0)上是增函数.

6.证明:函数f(x)=x2+3在[0,+∞)上的单调性.

7.证明:函数y=

在(﹣1,+∞)上是单调增函数.

8.求证:f(x)=

在(﹣∞,0)上递增,在(0,+∞)上递增.

9.用函数单调性的定义证明函数y=

在区间(0,+∞)上为减函数.

第2页(共23页)

10.已知函数f(x)=x+.

(Ⅰ)用定义证明:f(x)在[2,+∞)上为增函数;(Ⅱ)若

>0对任意x∈[4,5]恒成立,求实数a的取值范围.

11.证明:函数f(x)=

在x∈(1,+∞)单调递减.

12.求证f(x)=x+的(0,1)上是减函数,在[1,+∞]上是增函数.

13.判断并证明f(x)=

在(﹣1,+∞)上的单调性.

14.判断并证明函数f(x)=x+在区间(0,2)上的单调性.

第3页(共23页)

15.求函数f(x)=的单调增区间.

16.求证:函数f(x)=﹣

﹣1在区间(﹣∞,0)上是单调增函数.

17.求函数的定义域.

18.求函数的定义域.

19.根据下列条件分别求出函数f(x)的解析式(1)f(x+)=x2+

(2)f(x)+2f()=3x.

20.若3f(x)+2f(﹣x)=2x+2,求f(x).

第4页(共23页)

21.求下列函数的解析式

(1)已知f(x+1)=x2求f(x)

(2)已知f()=x,求f(x)

(3)已知函数f(x)为一次函数,使f[f(x)]=9x+1,求f(x)

(4)已知3f(x)﹣f()=x2,求f(x)

22.已知函数y=f(x),满足2f(x)+f()=2x,x∈R且x≠0,求f(x).

第5页(共23页)

23.已知3f(x)+2f()=x(x≠0),求f(x).

24.已知函数f(x+)=x2+()2(x>0),求函数f(x).

25.已知2f(﹣x)+f(x)=3x﹣1,求f(x).

26.若2f(x)+f(﹣x)=3x+1,则求f(x)的解析式.

27.已知4f(x)﹣5f()=2x,求f(x).

28.已知函数f(+2)=x2+1,求f(x)的解析式.

第6页(共23页)

29.若f(x)满足3f(x)+2f(﹣x)=4x,求f(x)的解析式.

30.已知f(x)=ax+b且af(x)+b=9x+8,求f(x)

31.求下列函数的解析式:

(1)已知f(2x+1)=x2+1,求f(x);

(2)已知f()=,求f(x).

32.已知二次函数满足f(2x+1)=4x2﹣6x+5,求f(x)的解析式.

33.已知f(2x)=x2﹣x﹣1,求f(x).

34.已知一次函数f(x)满足f(f(f(x)))=2x﹣3,求函数f(x)的解析式.

第7页(共23页)

35.已知f(x+2)=x2﹣3x+5,求f(x)的解析式.

36.已知函数f(x﹣2)=2x2﹣3x+4,求函数f(x)的解析式.

37.若3f(x)+2f(﹣x)=2x,求f(x)

38.f(+1)=x2+2,求f(x)的解析式.

39.若函数f()=+1,求函数f(x)的解析式.

40.已知f(x﹣1)=x2﹣4x.(1)求f(x)的解析式;(2)解方程f(x+1)=0.

第8页(共23页)

第9页(共23页)

函数的单调性证明

参考答案与试题解析

一.解答题(共40小题)

1.证明:函数f(x)=在(﹣∞,0)上是减函数. 【解答】证明:设x1<x2<0,则:

∵x1<x2<0;

∴x2﹣x1>0,x1x2>0; ∴f(x1)>f(x2);

∴f(x)在(﹣∞,0)上是减函数.

2.求证:函数f(x)=4x+在(0,)上递减,在[,+∞)上递增. 【解答】证明:设0<x1<x2<,则f(x1)﹣f(x2)=(4x1+)﹣(4x2+)=4(x1﹣x2)+

=(x1﹣x2)(),又由0<x1<x2<,则(x1﹣x2)<0,(4x1x2﹣9)<0,(x1x2)>0,则f(x1)﹣f(x2)>0,则函数f(x)在(0,)上递减,设≤x3<x4,同理可得:f(x3)﹣f(x4)=(x3﹣x4)(又由≤x3<x4,第10页(共23页)),则(x3﹣x4)<0,(4x3x4﹣9)>0,(x1x2)>0,则f(x3)﹣f(x4)<0,则函数f(x)在[,+∞)上递增.

3.证明f(x)=在定义域为[0,+∞)内是增函数.

【解答】证明:设x1,x2∈[0,+∞),且x1<x2,则:

=∵x1,x2∈[0,+∞),且x1<x2; ∴∴f(x1)<f(x2);

∴f(x)在定义域[0,+∞)上是增函数.

4.应用函数单调性定义证明:函数f(x)=x+在区间(0,2)上是减函数. 【解答】证明:任取x1,x2∈(0,2),且x1<x2,则f(x1)﹣f(x2)=

﹣(=

因为0<x1<x2<2,所以x1﹣x2<0,x1x2<4,所以f(x1)﹣f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),所以f(x)=x+在(0,2)上为减函数.

5.证明函数f(x)=2x﹣在(﹣∞,0)上是增函数. 【解答】解:设x1<x2<0,∴f(x1)﹣f(x2)=2x1﹣﹣2x2+

=(x1﹣x2)(2+∵x1<x2<0,),第11页(共23页)

∴x1﹣x2<0,2+

>0,∴f(x1)﹣f(x2)<0,即:f(x1)<f(x2),∴函数f(x)=2x﹣在(﹣∞,0)上是增函数.

6.证明:函数f(x)=x2+3在[0,+∞)上的单调性. 【解答】解:任取0≤x1<x2,则f(x1)﹣f(x2)==(x1+x2)(x1﹣x2)

因为0≤x1<x2,所以x1+x2>0,x1﹣x2<0,故原式f(x1)﹣f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),所以原函数在[0,+∞)是单调递增函数.

7.证明:函数y=

在(﹣1,+∞)上是单调增函数.

=1﹣

在在区间(﹣1,+∞),【解答】解:∵函数f(x)=可以设﹣1<x1<x2,可得f(x1)﹣f(x2)=1﹣∵﹣1<x1<x2<0,﹣1+=

∴x1+1>0,1+x2>0,x1﹣x2<0,∴<0

∴f(x1)<f(x2),∴f(x)在区间(﹣∞,0)上为增函数;

8.求证:f(x)=在(﹣∞,0)上递增,在(0,+∞)上递增.

第12页(共23页)

【解答】证明:设x1<x2,则f(x1)﹣f(x2)=﹣∵x1<x2,∴x1﹣x2<0,﹣(﹣)=﹣=,∴若x1<x2<0,则x1x2>0,此时f(x1)﹣f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),此时函数单调递增.

若0<x1<x2,则x1x2>0,此时f(x1)﹣f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),此时函数单调递增. 即f(x)=

9.用函数单调性的定义证明函数y=【解答】解:∵函数y=可以设0<x1<x2,可得f(x1)﹣f(x2)=∴f(x1)>f(x2),∴f(x)在区间(﹣∞,0)上为减函数;

10.已知函数f(x)=x+.

(Ⅰ)用定义证明:f(x)在[2,+∞)上为增函数;(Ⅱ)若>0对任意x∈[4,5]恒成立,求实数a的取值范围.

=

>0,在区间(0,+∞)上为减函数. 在(﹣∞,0)上递增,在(0,+∞)上递增.

在区间(0,+∞),【解答】(Ⅰ)证明:任取x1,x2∈[2,+∞),且x1<x2,则f(x1)﹣f(x2)=(x1+)﹣(x2+)=,∵2≤x1<x2,所以x1﹣x2<0,x1x2>4,∴f(x1)﹣f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),∴f(x)=x+在[2,+∞)上为增函数;(Ⅱ)解:∵>0对任意x∈[4,5]恒成立,第13页(共23页)

∴x﹣a>0对任意x∈[4,5]恒成立,∴a<x对任意x∈[4,5]恒成立,∴a<4.

11.证明:函数f(x)=

在x∈(1,+∞)单调递减.

【解答】证明:设x1>x2>1,则:

∵x1>x2>1;

∴x2﹣x1<0,x1﹣1>0,x2﹣1>0; ∴即f(x1)<f(x2);

∴f(x)在x∈(1,+∞)单调递减.

12.求证f(x)=x+的(0,1)上是减函数,在[1,+∞]上是增函数. 【解答】证明:①在(0,1)内任取x1,x2,令x1<x2,则f(x1)﹣f(x2)=(=(x1﹣x2)+=(x1﹣x2)(1﹣

;)﹣()),∵x1,x2∈(0,1),x1<x2,∴x1﹣x2<0,1﹣

<0,∴f(x1)﹣f(x2)>0,∴f(x)=x+在(0,1)上是减函数. ②在[1,+∞)内任取x1,x2,令x1<x2,则f(x1)﹣f(x2)=()﹣()

第14页(共23页)

=(x1﹣x2)+=(x1﹣x2)(1﹣),∵x1,x2∈[1,+∞),x1<x2,∴x1﹣x2<0,1﹣

>0,∴f(x1)﹣f(x2)<0,∴f(x)=x+在[1,+∞]上是增函数.

13.判断并证明f(x)=【解答】解:f(x)=证明如下:

在(﹣1,+∞)上任取x1,x2,令x1<x2,f(x1)﹣f(x2)=

=,在(﹣1,+∞)上的单调性. 在(﹣1,+∞)上的单调递减.

∵x1,x2∈(﹣1+∞),x1<x2,∴x2﹣x1>0,x1+1>0,x2+1>0,∴f(x1)﹣f(x2)>0,∴f(x)=

14.判断并证明函数f(x)=x+在区间(0,2)上的单调性. 【解答】解:任意取x1,x2∈(0,2)且0<x1<x2<2 f(x1)﹣f(x2)=x1+∵0<x1<x2<2

∴x1﹣x2<0,0<x1x2<4,即x1x2﹣4<0,∴f(x1)﹣f(x2)>0,即f(x1)>f(x2).

第15页(共23页)

在(﹣1,+∞)上的单调递减.

﹣x2﹣=(x1﹣x2)+

=(x1﹣x2),所以f(x)在(0,2)上是单调减函数.

15.求函数f(x)=的单调增区间.

=1﹣的单调递增区间为【解答】解:根据反比例函数的性质可知,f(x)=(﹣∞,0),(0,+∞)

故答案为:(﹣∞,0),(0,+∞)

16.求证:函数f(x)=﹣

﹣1在区间(﹣∞,0)上是单调增函数.

【解答】证明:设x1<x2<0,则:

∵x1<x2<0;

∴x1﹣x2<0,x1x2>0; ∴;

∴f(x1)<f(x2);

∴f(x)在区间(﹣∞,0)上是单调增函数.

17.求函数的定义域.

【解答】解:根据题意,得,解可得,故函数的定义域为2≤x<3和3<x<5.

18.求函数的定义域.

第16页(共23页)

【解答】解:由故函数定义域为{x|x<}

19.根据下列条件分别求出函数f(x)的解析式(1)f(x+)=x2+

(2)f(x)+2f()=3x. 【解答】解:(1)f(x+)=x2+

=(x+)2﹣2,即f(x)=x2﹣2,(x>2或x<﹣2)(2)∵f(x)+2f()=3x,∴f()+2f(x)=,消去f()得f(x)=﹣x.

20.若3f(x)+2f(﹣x)=2x+2,求f(x). 【解答】解:∵3f(x)+2f(﹣x)=2x+2…①,用﹣x代替x,得:

3f(﹣x)+2f(x)=﹣2x+2…②; ①×3﹣②×2得:

5f(x)=(6x+6)﹣(﹣4x+4)=10x+2,∴f(x)=2x+.

21.求下列函数的解析式(1)已知f(x+1)=x2求f(x)(2)已知f()=x,求f(x)

(3)已知函数f(x)为一次函数,使f[f(x)]=9x+1,求f(x)(4)已知3f(x)﹣f()=x2,求f(x)

【解答】解:(1)∵已知f(x+1)=x2,令x+1=t,可得x=t﹣1,∴f(t)=(t﹣

第17页(共23页)

1)2,∴f(x)=(x﹣1)2.(2)∵已知f()=x,令

=t,求得 x=,∴f(t)=,∴f(x)=

(3)已知函数f(x)为一次函数,设f(x)=kx+b,k≠0,∵f[f(x)]=kf(x)+b=k(kx+b)+b=9x+1,∴k=3,b=,或k=﹣3,b=﹣,求 ∴f(x)=3x+,或f(x)=﹣3x﹣.

(4)∵已知3f(x)﹣f()=x2①,∴用代替x,可得3f()﹣f(x)=由①②求得f(x)=x2+

22.已知函数y=f(x),满足2f(x)+f()=2x,x∈R且x≠0,求f(x). 【解答】解:∵2f(x)+f()=2x① 令x=,则2f()+f(x)=②,①×2﹣②得: 3f(x)=4x﹣,∴f(x)=x﹣

23.已知3f(x)+2f()=x(x≠0),求f(x). 【解答】解:∵3f(x)+2f()=x,① 等号两边同时以代x,得:3f()+2f(x)=,② 由①×3﹣2×②,解得 5f(x)=3x﹣,∴函数f(x)的解析式:f(x)=x﹣

24.已知函数f(x+)=x2+()2(x>0),求函数f(x).

第18页(共23页)

②,.

(x≠0).

【解答】解:∵x>0时,x+≥2且函数f(x+)=x2+()2=设t=x+,(t≥2); ∴f(t)=t2﹣2;

即函数f(x)=x2﹣2(其中x≥2).

=2,﹣2;

25.已知2f(﹣x)+f(x)=3x﹣1,求f(x). 【解答】解:∵2f(﹣x)+f(x)=3x﹣1,∴2f(x)+f(﹣x)=﹣3x﹣1,联立消去f(﹣x),可得f(x)=﹣3x﹣.

26.若2f(x)+f(﹣x)=3x+1,则求f(x)的解析式. 【解答】解:∵2f(x)+f(﹣x)=3x+1…①,用﹣x代替x,得:

2f(﹣x)+f(x)=﹣3x+1…②; ①×2﹣②得:

3f(x)=(6x+2)﹣(﹣3x+1)=9x+1,∴f(x)=3x+.

27.已知4f(x)﹣5f()=2x,求f(x). 【解答】解:∵4f(x)﹣5f()=2x…①,∴4f()﹣5f(x)=…②,①×4+②×5,得:﹣9f(x)=8x+∴f(x)=﹣x﹣

第19页(共23页),.

28.已知函数f(【解答】解:令t=则由f(+2)=x2+1,求f(x)的解析式. +2,(t≥2),x=(t﹣2)2.

+2)=x2+1,得f(t)=(t﹣2)4+1.

∴f(x)=(x﹣2)4+1(x≥2).

29.若f(x)满足3f(x)+2f(﹣x)=4x,求f(x)的解析式. 【解答】解:f(x)满足3f(x)+2f(﹣x)=4x,…①,可得3f(﹣x)+2f(x)=﹣4x…②,①×3﹣②×2可得:5f(x)=20x. ∴f(x)=4x.

f(x)的解析式:f(x)=4x.

30.已知f(x)=ax+b且af(x)+b=9x+8,求f(x)【解答】解:∵f(x)=ax+b且af(x)+b=9x+8,∴a(ax+b)+b=9x+8,即a2x+ab+b=9x+8,即,解得a=3或a=﹣3,若a=3,则4b=8,解得b=2,此时f(x)=3x+2,若a=﹣3,则﹣2b=8,解得b=﹣4,此时f(x)=3x﹣4.

31.求下列函数的解析式:

(1)已知f(2x+1)=x2+1,求f(x);(2)已知f()=,求f(x).

【解答】解:(1)令2x+1=t,则x=(t﹣1),∴f(t)=(t﹣1)2+1,第20页(共23页)

∴f(x)=(x﹣1)2+1;(2)令m=(m≠0),则x=,∴f(m)==,∴f(x)=(x≠0).

32.已知二次函数满足f(2x+1)=4x2﹣6x+5,求f(x)的解析式. 【解答】解:(1)令2x+1=t,则x=则f(t)=4()2﹣6•

+5=t2﹣5t+9,故f(x)=x2﹣5x+9.

33.已知f(2x)=x2﹣x﹣1,求f(x). 【解答】解:令t=2x,则x=t,∴f(t)=t2﹣t﹣1,∴f(x)=x2﹣x﹣1.

34.已知一次函数f(x)满足f(f(f(x)))=2x﹣3,求函数f(x)的解析式. 【解答】解:设f(x)=ax+b,∴f(f(x)=a(ax+b)+b,∴f(f(f(x))))=a[a(ax+b)+b]+b=2x﹣3,∴,解得:,∴f(x)= x﹣.

第21页(共23页)

35.已知f(x+2)=x2﹣3x+5,求f(x)的解析式. 【解答】解:f(x+2)=x2﹣3x+5,设x+2=t,则x=t﹣2,∴f(t)=(t﹣2)2﹣3(t﹣2)+5=t2﹣7t+15,∴f(x)=x2﹣7x+15.

36.已知函数f(x﹣2)=2x2﹣3x+4,求函数f(x)的解析式. 【解答】解:令x﹣2=t,则x=t+2,代入原函数得 f(t)=2(t+2)2﹣3(t+2)+4=2t2+5t+6 则函数f(x)的解析式为f(x)=2x2+5x+6

37.若3f(x)+2f(﹣x)=2x,求f(x)【解答】解:∵3f(x)+2f(﹣x)=2x…①,用﹣x代替x,得:

3f(﹣x)+2f(x)=﹣2x…②; ①×3﹣②×2得:

5f(x)=6x﹣(﹣4x)=10x,∴f(x)=2x.

38.f(+1)=x2+2,求f(x)的解析式.

【解答】解:设∴x=(t﹣1)2; ∵f(+1)=x2+2+1=t,则t≥1,∴f(t)=(t﹣1)4+2(t﹣1),∴f(x)=(x﹣1)4+2(x﹣1),x∈[1,+∞).

39.若函数f(【解答】解:令)=

+1,求函数f(x)的解析式.

=t(t≠1),则=t﹣1,第22页(共23页)

∴f(t)=2+(t﹣1)2=t2﹣2t+3,∴f(x)=x2﹣2x+3(x≠1).

40.已知f(x﹣1)=x2﹣4x.(1)求f(x)的解析式;(2)解方程f(x+1)=0.

【解答】解:(1)变形可得f(x﹣1)=(x﹣1)2﹣2(x﹣1)﹣∴f(x)的解析式为f(x)=x2﹣2x﹣3;

(2)方程f(x+1)=0可化为(x+1)2﹣2(x+1)﹣3=0,化简可得x2﹣4=0,解得x=2或x=﹣2

第23页(共23页)

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