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必修 1
1.1.1集合的含義與表示(一)
引入課題
今天我們學(xué)習(xí)高中數(shù)學(xué)的第一章集合與函數(shù),初中我們就學(xué)習(xí)過(guò)函數(shù),高中我們將在集合的背景下重新學(xué)習(xí)函數(shù),所以我們從今天開(kāi)始先學(xué)習(xí)集合,(板書)下面請(qǐng)?jiān)郯嗟娜w同學(xué)把課本翻到第二頁(yè),在這里,咱班的全體同學(xué)就構(gòu)成了一個(gè)集合。小學(xué)和初中我們已經(jīng)接觸過(guò)一些集合,例如,自然數(shù)的集合,不等式解的集合,平面內(nèi)到一條線段兩個(gè)端點(diǎn)距離相等的點(diǎn)的集合。那么集合的含義是什么呢?
閱讀課本P2-5內(nèi)容,附加(9)我國(guó)的小河流;(10)全班成績(jī)好的學(xué)生
其中(1)--(8)都是把一些確定的元素組成的總體叫集合,而(9),(10)其研究對(duì)象含糊不清,不明確,不能作為一個(gè)集合
二、新課教學(xué)
1,集合的有關(guān)概念
一般地,我們把研究對(duì)象統(tǒng)稱為元素,一些元素組成的總體叫集合,也簡(jiǎn)稱集。
比如說(shuō)咱們班全體同學(xué)構(gòu)成了一個(gè)集合,其元素是每一位同學(xué)。
同學(xué)們舉例-----
2,關(guān)于集合的元素的特征
教室內(nèi)帥氣的男生能否構(gòu)成一個(gè)集合?
確定性:設(shè)A是一個(gè)給定的集合,x是某一個(gè)具體對(duì)象,則或者是A的元素,或者不是A的元素,兩種情況必有一種且只有一種成立。
今天上了哪些課程?今天數(shù)學(xué)是聯(lián)排課,數(shù)學(xué)用不用說(shuō)兩遍?
互異性:一個(gè)給定集合中的元素,指屬于這個(gè)集合的互不相同的個(gè)體(對(duì)象),因此,同一集合中不應(yīng)重復(fù)出現(xiàn)同一元素。
咱班的同學(xué)按照姓氏筆畫排列一遍,再按照年齡大小排列一遍,是不是同一個(gè)集合?
無(wú)序性:給定一個(gè)集合與集合里面元素的順序無(wú)關(guān)。
練習(xí):判定是否是集合?
(1) 方程x*2-2x+1=0的解集(2)魯迅,π,上海
說(shuō)明:其中前兩個(gè)性質(zhì)作為集合的判定定理
3,元素與集合的關(guān)系;
(1)如果a是集合A的元素,就說(shuō)a屬于A,記作:a∈A
(2)如果a不是集合A的元素,就說(shuō)a不屬于A,記作:aA
會(huì)不會(huì)有第三種關(guān)系,即不確定屬于不屬于?(確定性)
例如,我們A表示“1~20以內(nèi)的所有質(zhì)數(shù)”組成的集合,則有3∈A,4A,等等。
4.集合與元素的字母表示:
集合通常用大寫的拉丁字母A,B,C…表示;集合的元素用小寫的拉丁字母a,b,c,…表示。
5.常用的數(shù)集及記法:
非負(fù)整數(shù)集(或自然數(shù)集),記作N;(自然英文首字母)
正整數(shù)集,記作N*或N+;
整數(shù)集,記作Z;(zheng)
有理數(shù)集,記作Q;(QQ交朋友)
實(shí)數(shù)集,記作R;(真實(shí)的英文首字母)
區(qū)分有理數(shù),無(wú)理數(shù):
有理數(shù):整數(shù),分?jǐn)?shù),小數(shù),無(wú)限循環(huán)小數(shù)
無(wú)理數(shù):無(wú)限不循環(huán)小數(shù),典型代表,π,e
6,我們可以用自然語(yǔ)言來(lái)描述一個(gè)集合,比如說(shuō)“四大洋”,這個(gè)集合有幾個(gè)元素?元素個(gè)數(shù)比較少,我們可以一一列舉出來(lái),這就是集合的表示方法之一,列舉法,再比如2,4,6,7這四個(gè)數(shù)構(gòu)成的集合,用自然語(yǔ)言描述不好描述,用列舉法就很簡(jiǎn)單,
下面我們看看列舉法的一般的書寫格式
列舉法:把集合中的元素一一列舉出來(lái),并用花括號(hào)“”括起來(lái)表示集合的方法叫
列舉法。
如:{1,2,3,4,5},{x2,3x+2,5y3-x,x2+y2},…;
例1.(課本例1)用列舉法表示下列集合:
(1)小于10的所有自然數(shù)組成的集合;
(2)方程x2=x的所有實(shí)數(shù)根組成的集合;
(3)由1到20以內(nèi)的所有質(zhì)數(shù)組成的集合;
(4)方程組的解組成的集合
說(shuō)明:1.集合中的元素具有無(wú)序性,所以用列舉法表示集合時(shí)不必考慮元素的順序。
2.各個(gè)元素之間要用逗號(hào)隔開(kāi);
3.元素不能重復(fù);
4.集合中的元素可以數(shù),點(diǎn),代數(shù)式等;
5.對(duì)于含有較多元素的集合,用列舉法表示時(shí),必須把元素間的規(guī)律顯示清楚后方能用省略號(hào), 象自然數(shù)集N用列舉法表示為
6,{實(shí)數(shù)集},{R}也是錯(cuò)誤的,這里的{ }已包含“所有”的意思。
思考:你能用列舉法表示不等式x-7<3的解集嗎?無(wú)法用列舉法(元素個(gè)數(shù)無(wú)限多,而且不容易寫出規(guī)律加省略號(hào)),但是這些元素共同的性質(zhì)很容易概括,x<10
得出描述法的定義:
(2)描述法:把集合中的元素的公共屬性描述出來(lái),寫在花括號(hào){ }內(nèi)。
具體方法:在花括號(hào)內(nèi)先寫上表示這個(gè)集合元素的一般符號(hào)及取值(或變化)范圍,再畫一條豎線,在豎線后寫出這個(gè)集合中元素所具有的共同特征。
一般格式:
如:{x|x-3>2},{(x,y)|y=x2+1},{x︳直角三角形},…;
例2.(課本例2)試分別用列舉法和描述法表示下列集合:
(1)方程x2—2=0的所有實(shí)數(shù)根組成的集合;
(2)由大于10小于20的所有整數(shù)組成的集合;
(3)方程組的解。
描述法表示集合應(yīng)注意集合的代表元素,如{(x,y)|y= x2+3x+2}與 {y|y= x2+3x+2}, {x|y= x2+3x+2}, {y/3|y= x2+3x+2}是不同的集合,
探究:課本P5最后一段話;生活的的例子適合用自然語(yǔ)言,比如說(shuō)我們班的全體同學(xué),元素個(gè)數(shù)有限且較少更適合列舉法,元素個(gè)數(shù)多或則無(wú)法一一列舉適合但共同屬性很容易概括適用于描述法
歸納小結(jié):1---6
提升:集合是高中數(shù)學(xué)的一個(gè)重要平臺(tái),學(xué)好集合基本知識(shí),為我們?cè)谶@個(gè)平臺(tái)上施展抱負(fù)做好準(zhǔn)備。
1.1.2集合間的基本關(guān)系
一、復(fù)習(xí)回顧:
1.提問(wèn):集合的兩種表示方法? 如何用適當(dāng)?shù)姆椒ū硎鞠铝屑希?
(1)10以內(nèi)3的倍數(shù); (2)1000以內(nèi)3的倍數(shù)
2.用適當(dāng)?shù)姆?hào)填空: 0 N; Q; -1.5 R。
思考1:類比實(shí)數(shù)的大小關(guān)系,如5<7,2≤2,試想集合間是否有類似的“大小”關(guān)系呢?
二、新課教學(xué)
比較下面幾個(gè)例子,試發(fā)現(xiàn)兩個(gè)集合之間的關(guān)系:
(1),;
(2),;
(3),
由學(xué)生通過(guò)觀察得結(jié)論。
1. 子集的定義:
對(duì)于兩個(gè)集合A,B,如果集合A的任何一個(gè)元素都是集合B的元素,我們說(shuō)這兩個(gè)集合有包含關(guān)系,稱集合A是集合B的子集。
記作:
讀作:A包含于B,或B包含A
當(dāng)集合A不包含于集合B時(shí),記作
用Venn圖表示兩個(gè)集合間的“包含”關(guān)系:
B
A
如:(1)中
2. 集合相等定義:
如果A是集合B的子集,且集合B是集合A的子集,則集合A與集合B中的元素是一樣的,因此集合A與集合B相等,即若,則。(可以類比兩個(gè)實(shí)數(shù)相等)
如(3)中的兩集合。(相等,子集兩種寫法都對(duì))
3. 真子集定義:
若集合,但存在元素,則稱集合A是集合B的真子集。
記作:A B(或B A)
讀作:A真包含于B(或B真包含A)
如:(1)和(2)中A B,C D;(子集,真子集兩種寫法都對(duì))
探究A是B的子集可能包含了什么情況?
4. 空集定義:方程x*2+1=0的解集?你還能舉出不含任何元素的集合嗎?
不含有任何元素的集合稱為空集,記作:。
5. 幾個(gè)重要的結(jié)論:
(1) 空集是任何集合的子集;
(2) 空集是任何非空集合的真子集;
(3) 任何一個(gè)集合是它本身的子集;
(4) 對(duì)于集合A,B,C,如果,且,那么。
(5) 例3,練習(xí)1,
注意:1)分類討論要不重不漏,有邏輯性,可以按照元素的個(gè)數(shù)分類,
2) 歸納法有猜想的成分,不嚴(yán)謹(jǐn),我們學(xué)習(xí)了排列組合可以嚴(yán)謹(jǐn)證明
應(yīng)用:(1,2)真含于A含于(1,2,3,4,5)求滿足條件的集合A的個(gè)數(shù)
變式:(1,2)真含于A含于(1,2,3,4,5,6,7)
課本P7練習(xí)2,3
注意:集合與元素是“屬于”“不屬于”的關(guān)系,集合與集合是“包含于”“不包含于”的關(guān)系;
歸納小結(jié):
本節(jié)課從實(shí)例入手,非常自然貼切地引出子集、真子集、空集、相等的概念及符號(hào);并用Venn圖直觀地把這種關(guān)系表示出來(lái);注意包含與屬于符號(hào)的運(yùn)用。
提升:集合已經(jīng)學(xué)習(xí)了兩節(jié)課,學(xué)習(xí)了不少概念,集合是數(shù)學(xué)的基本語(yǔ)言,同學(xué)們現(xiàn)在好比是牙牙學(xué)語(yǔ)的幼兒,希望同學(xué)們理解并記牢,快速成長(zhǎng)!
1.1.3集合的基本運(yùn)算
一、復(fù)習(xí)回顧:
1.已知A={1,2,3},S={1,2,3,4,5},則A S;{x|x∈S且xA}= 。
2.用適當(dāng)符號(hào)填空:
0 {0}; 0 Φ; Φ {x|x+1=0,x∈R}
{0} {x|x<3且x>5}; {x|x>6} {x|x<-2或x>5} ; {x|x>-3} {x>2}
同學(xué)們兩個(gè)實(shí)數(shù)之間有四則運(yùn)算,兩個(gè)集合之間是否也有類似運(yùn)算嗎?
二、新課教學(xué)
思考:考察下列集合,說(shuō)出集合C與集合A,B之間的關(guān)系:
(1),;
(2),;由學(xué)生通過(guò)觀察得結(jié)論。
1.并集的定義:
一般地,由所有屬于集合A或?qū)儆诩螧的元素所組成的集合,叫做集合A與集合B的并集(union set)。記作:A∪B(讀作:“A并B”),即
用Venn圖表示:
這樣,在問(wèn)題(1)(2)中,集合A,B的并集是C,即
= C
說(shuō)明:定義中要注意“所有”和“或”這兩個(gè)條件。
課本例4,例5
例5,數(shù)軸求并集1)畫線高低錯(cuò)落,2)空心實(shí)心毫不含糊,3)求并有線就行
討論:A∪B與集合A、B有什么特殊的關(guān)系?
A∪A= , A∪Ф= , A∪B B∪A
A∪B=A , A∪B=B .
引入:1,(2,4,6,8,10)(3,5,8,12)(8)
2,女同學(xué),高一學(xué)生,高一女同學(xué)
2.交集的定義:
一般地,由屬于集合A且屬于集合B的所有元素組成的集合,叫作集合A、B的交集(intersection set),記作A∩B(讀“A交B”)即:
A∩B={x|x∈A,且x∈B}
用Venn圖表示:(陰影部分即為A與B的交集)
鞏固練習(xí)(口答):
①.A={3,5,6,8},B={4,5,7,8},則A∩B= ;
②.A={等腰三角形},B={直角三角形},則A∩B= ;
③.A={x|x>3},B={x|x<6},則A∩B= 。 (雙線才算)
討論:A∩B與A、B、B∩A的關(guān)系?
A∩A= A∩Ф= A∩B B∩A
A∩B=A A∩B=B
3. 全集、補(bǔ)集概念及性質(zhì)的教學(xué):
研究問(wèn)題時(shí),我們經(jīng)常要確定研究對(duì)象的范圍,例如,從小學(xué)到初中,我么研究數(shù)的范圍逐步由自然數(shù),整數(shù),有理數(shù),實(shí)數(shù)過(guò)度不同范圍研究同一個(gè)問(wèn)題時(shí),可能有不同結(jié)果,例如方程。(X-2)(X*2-3)=0的解在有理數(shù)范圍只有一個(gè)解,在實(shí)數(shù)范圍下就有三個(gè)解,所以研究問(wèn)題時(shí),我們常常需要設(shè)定前提范圍,這就是全集。
1)、全集的定義:一般地,如果一個(gè)集合含有我們所研究問(wèn)題中涉及的所有元素,那么就稱這個(gè)集合為全集,記作U,是相對(duì)于所研究問(wèn)題而言的一個(gè)相對(duì)概念。(看書上的例題練習(xí)題,全集是因題而異的,是人為設(shè)定的)
2)、補(bǔ)集的定義:對(duì)于一個(gè)集合A,由全集U中不屬于集合A的所有元素組成的集合,叫作集合A相對(duì)于全集U的補(bǔ)集,記作:,讀作:“A在U中的補(bǔ)集”,即
用Venn圖表示:(陰影部分即為A在全集U中的補(bǔ)集)
鞏固練習(xí):例8,例9,練習(xí)題1,2,3,4
第四題:1)添加一問(wèn)介紹反衍律,畫圖證明2)介紹四塊地的集合表示
歸納小結(jié):交,并,補(bǔ)
提升:到現(xiàn)在為止集合的概念運(yùn)算已經(jīng)都學(xué)完了,集合是數(shù)學(xué)的基本語(yǔ)言,同學(xué)們現(xiàn)在好比是牙牙學(xué)語(yǔ)的幼兒,已經(jīng)初步掌握了這門語(yǔ)言,希望同學(xué)們認(rèn)真練習(xí),熟練運(yùn)用!
1.2.1函數(shù)的概念
一、復(fù)習(xí)準(zhǔn)備:
初中我們都學(xué)習(xí)了哪些函數(shù)?一次,二次,反比例,其圖像為:---混入一個(gè)豎直的直線,一個(gè)開(kāi)口向右的拋物線,引出初中函數(shù)的定義,在一個(gè)變化過(guò)程中,有兩個(gè)變量x和y,對(duì)于x的每一個(gè)確定的值,y都有唯一的值與之對(duì)應(yīng),此時(shí)y是x的函數(shù),x是自變量,y是因變量。
二、講授新課:
(一)函數(shù)的概念:
函數(shù)的定義:
設(shè)A、B是兩個(gè)非空的數(shù)集,如果按照某種確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系f,使對(duì)于集合A中的任意一個(gè)數(shù)x,在集合B中都有唯一確定的數(shù)和它對(duì)應(yīng),那么稱為從集合A到集合B的一個(gè)函數(shù),記作:
問(wèn)題1,初高中定義的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)?相同點(diǎn):關(guān)鍵詞任意唯一每變,不同點(diǎn):高中定義中提到了集合。
問(wèn)題2,集合在定義中扮演什么角色?“口袋”作用就是把X,Y的取值裝入兩個(gè)集合口袋一個(gè)叫集合A一個(gè)叫集合B,比如說(shuō)我們初中學(xué)習(xí)的一次函數(shù),二次函數(shù)用高中定義來(lái)說(shuō)——
練習(xí)1,是否是A到B的函數(shù)?
總結(jié):任意唯一,是函數(shù)需遍取A中任意一個(gè)元素,不是函數(shù)只要在A中找到一個(gè)元素在B中沒(méi)有對(duì)應(yīng),或?qū)?yīng)多于一個(gè)。
完善定義:其中,x叫自變量,x的取值范圍A叫作定義域,與x的值對(duì)應(yīng)的y值叫函數(shù)值,函數(shù)值的集合叫值域。顯然,值域是集合B的子集。
探究:值域是集合B的子集?
練習(xí)2,下列是A到B的函數(shù)的是A=[0,6] B=[0,2]( )
Af:y=x/4 B f:y=x/3 Cf:y=x/2
練習(xí)3,下列是A到B的函數(shù)(1)f: y^2=x, A:x≥0,y∈R (2)x^2+y^2=1 A,B=[-1,1]
練習(xí)4,A=[三角形] B=[正實(shí)數(shù)] f:求該三角形的面積
這就是我們高中函數(shù)的定義,其中定義域值域是初中定義每涉及的,下面我們就研究初中接觸的函數(shù)的定義域和值域
(1)一次函數(shù)y=ax+b (a≠0)的定義域是R,值域也是R;
(2)二次函數(shù) (a≠0)的定義域是R,值域是B;當(dāng)a>0時(shí),值域;當(dāng)a﹤0時(shí),值域。
(3)反比例函數(shù)的定義域是,值域是。
(二)區(qū)間及寫法:
設(shè)a、b是兩個(gè)實(shí)數(shù),且a
5}、{x|x≤-1}、{x|x<0}
(學(xué)生做,教師訂正)
(3) 例題講解:
例1:求下列函數(shù)的定義域(用區(qū)間表示)
1 f(x)=; ⑵ f(x)=; ⑶ f(x)=-;
學(xué)生試求→訂正→小結(jié):定義域求法(分式、根式、組合式)
說(shuō)明:求定義域步驟:列不等式(組) → 解不等式(組)→寫成集合或區(qū)間
例2,已知函數(shù),求f(0)、f(a)、f(2a+1)、f(x-1)、f(g(x))的值。
說(shuō)明:秘訣:整體打包代入
例3.(課本P18例2)下列函數(shù)中哪個(gè)與函數(shù)y=x相等?
(1); (2);
(3); (4) 。
說(shuō)明:相同三要素完全相同,不同一個(gè)要素不同就不同。
探究:三要素是有關(guān)系的,我們是否可以判定兩要素相同就說(shuō)是同一個(gè)函數(shù)?
總結(jié):函數(shù)的定義
提升:從初中函數(shù)的概念到高中函數(shù)的概念,我們?cè)诟叩钠脚_(tái)上對(duì)函數(shù)有了進(jìn)一步的了解,好比同學(xué)們的學(xué)習(xí),一個(gè)又一個(gè)臺(tái)階,不斷進(jìn)步!
1.2.2函數(shù)的表示法
一、復(fù)習(xí)準(zhǔn)備:
1.提問(wèn):函數(shù)的概念?函數(shù)的三要素?
2.討論:初中所學(xué)習(xí)的函數(shù)三種表示方法?試舉出日常生活中的例子說(shuō)明.
二、講授新課:
(一)函數(shù)的三種表示方法:
結(jié)合課本P15 給出的三個(gè)實(shí)例,說(shuō)明三種表示方法的適用范圍及其優(yōu)點(diǎn):
解析法:就是用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示兩個(gè)變量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如1.2.1的實(shí)例(1);
優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)明扼要;給自變量求函數(shù)值。
圖象法:就是用圖象表示兩個(gè)變量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如1.2.1的實(shí)例(2);
優(yōu)點(diǎn):直觀形象,反映兩個(gè)變量的變化趨勢(shì)。
列表法:就是列出表格來(lái)表示兩個(gè)變量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如1.2.1的實(shí)例(3);
優(yōu)點(diǎn):不需計(jì)算就可看出函數(shù)值,如股市走勢(shì)圖; 列車時(shí)刻表;銀行利率表等。
例1.(課本P19 例3)某種筆記本的單價(jià)是2元,買x (x∈{1,2,3,4,5})個(gè)筆記本需要y元.試用三種表示法表示函數(shù)y=f(x) .
例2:(課本P20 例4)下表是某校高一(1)班三位同學(xué)在高一學(xué)年度六次數(shù)學(xué)測(cè)試的成績(jī)及班級(jí)平均分表:
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
第六次
甲
98
87
91
92
88
95
乙
90
76
88
75
86
80
丙
68
65
73
72
75
82
班平均分
88.2
78.3
85.4
80.3
75.7
82.6
請(qǐng)你對(duì)這三們同學(xué)在高一學(xué)年度的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情況做一個(gè)分析.
(二)分段函數(shù)的教學(xué):
分段函數(shù)的定義:
在函數(shù)的定義域內(nèi),對(duì)于自變量x的不同取值范圍,有著不同的對(duì)應(yīng)法則,這樣的函數(shù)通常叫做分段函數(shù),如以下的例3的函數(shù)就是分段函數(shù)。
說(shuō)明:
(1).分段函數(shù)是一個(gè)函數(shù)而不是幾個(gè)函數(shù),處理分段函數(shù)問(wèn)題時(shí),首先要確定自變量的數(shù)值屬于哪個(gè)區(qū)間段,從而選取相應(yīng)的對(duì)應(yīng)法則;畫分段函數(shù)圖象時(shí),應(yīng)根據(jù)不同定義域上的不同解析式分別作出;
(2).分段函數(shù)只是一個(gè)函數(shù),只不過(guò)x的取值范圍不同時(shí),對(duì)應(yīng)法則不相同。
例3:(課本P21 例6)某市“招手即?!惫财嚨钠眱r(jià)按下列規(guī)則制定:
(1)5公里以內(nèi)(含5公里),票價(jià)2元;
(2)5公里以上,每增加5公里,票價(jià)增加1元(不足5公里的俺公里計(jì)算)。
如果某條線路的總里程為20公里,請(qǐng)根據(jù)題意,寫出票價(jià)與里程之間的函數(shù)解析式,并畫出函數(shù)的圖象。
例4. 已知f(x)=,求f(0)、f[f(-1)]的值
導(dǎo)入:對(duì)比函數(shù)的定義
函數(shù)是建立在兩個(gè)非空數(shù)集間的一種對(duì)應(yīng),若將其中的條件“非空數(shù)集”弱化為“任意兩個(gè)非空集合”,按照某種法則可以建立起更為普通的元素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,即映射。
(三) 映射的概念教學(xué):
定義:一般地,設(shè)A、B是兩個(gè)非空的集合,如果按某一個(gè)確定的對(duì)應(yīng)法則f,使對(duì)于集合A中的任意一個(gè)元素x,在集合B中都有唯一確定的元素y與之對(duì)應(yīng),那么就稱對(duì)應(yīng)為從集合A到集合B的一個(gè)映射。記作:
討論:映射有哪些對(duì)應(yīng)情況?一對(duì)多是映射嗎?
例1.(課本P22例7)以下給出的對(duì)應(yīng)是不是從A到集合B的映射?
(1) 集合A={P | P是數(shù)軸上的點(diǎn)},集合B=R,對(duì)應(yīng)關(guān)系f:數(shù)軸上的點(diǎn)與它所代表的實(shí)數(shù)對(duì)應(yīng);
(2) 集合A={P | P是平面直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)},B= ,對(duì)應(yīng)關(guān)系f: 平面直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)與它的坐標(biāo)對(duì)應(yīng);
(3) 集合A={x | x是三角形},集合B={x | x是圓},對(duì)應(yīng)關(guān)系f:每一個(gè)三角形都對(duì)應(yīng)它的內(nèi)切圓;
(4) 集合A={x | x是新華中學(xué)的班級(jí)},集合B={x | x是新華中學(xué)的學(xué)生},對(duì)應(yīng)關(guān)系:每一個(gè)班級(jí)都對(duì)應(yīng)班里的學(xué)生。
例2.設(shè)集合A={a,b,c},B={0,1} ,試問(wèn):從A到B的映射一共有幾個(gè)?并將它們分別表示出來(lái)。
(四)、歸納小結(jié):
本節(jié)課歸納了函數(shù)的三種表示方法及優(yōu)點(diǎn);講述了分段函數(shù)概念;了解了函數(shù)的圖象可以是一些離散的點(diǎn)、線段、曲線或射線。
1.3.1單調(diào)性與最大(?。┲?
1、 復(fù)習(xí)準(zhǔn)備:
下圖是神州號(hào)飛船飛行的高度關(guān)于時(shí)間的圖像
問(wèn)題1,是定義在t∈[0,8]的函數(shù)圖像嗎?
問(wèn)題2,觀察函數(shù)圖像,你能了解神州號(hào)飛船的飛行規(guī)律嗎?上升下降,最高最低點(diǎn)
這就是我們本節(jié)課要學(xué)習(xí)的兩個(gè)方面,單調(diào)性與最值(寫課題)
引導(dǎo)1,在t∈[0,2]上圖像是如何變化的?上升的
引導(dǎo)2,圖像是上升的,很好的感性的認(rèn)識(shí),但一般不會(huì)作為嚴(yán)格的官方定義,如何定義呢?
隨著x的變大y變大
引導(dǎo)3,隨著x的變大y變大,也就是說(shuō)如果x10時(shí), → ;根式是能表示成分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的形式 ,當(dāng)被開(kāi)方的指數(shù)不能被根指數(shù)整除時(shí)根式是否也能表示成分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的形式? → .這樣規(guī)定的合理性?使得理論體系得以推廣健全。
定義分?jǐn)?shù)指數(shù)冪:
規(guī)定;
隨堂練習(xí):A.將下列根式寫成分?jǐn)?shù)指數(shù)冪形式:;;
B. 求值 ; ; ; .
討論:0的正分?jǐn)?shù)指數(shù)冪? 0的負(fù)分?jǐn)?shù)指數(shù)冪?
指出:規(guī)定了分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的意義后,指數(shù)的概念就從整數(shù)指數(shù)推廣到了有理數(shù)指數(shù),那么整數(shù)指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì)也同樣可以推廣到有理數(shù)指數(shù)冪.
指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì):
·; ; .
教學(xué)例題:
(1)、(P51,例2)
解:① ,②
③ ,④
總結(jié):有兩種思路:1)直接將分?jǐn)?shù)指數(shù)冪轉(zhuǎn)化成根式。但這樣做有時(shí)比較麻煩,如④。2)把底數(shù)先寫成分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的形式,這樣新老冪之間可能約分化簡(jiǎn),較好!
(2)、(P51,例3)用分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的形式表或下列各式(>0)
解:,
(3)(P52例5)計(jì)算下列各式
(1)(2)>0)
無(wú)理指數(shù)冪的教學(xué)
的結(jié)果?→定義:無(wú)理指數(shù)冪.(結(jié)合教材P58利用逼近的思想理解無(wú)理指數(shù)冪意義)
無(wú)理數(shù)指數(shù)冪是一個(gè)確定的實(shí)數(shù).實(shí)數(shù)指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì)?
歸納小結(jié):
1.根式的概念:若n>1且,則
為偶數(shù)時(shí),;
2. 掌握兩個(gè)公式:
3. 根式和分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的轉(zhuǎn)化。
提升:指數(shù)冪的推廣完善:整數(shù)(初中)→有理數(shù)→實(shí)數(shù),理論體系就像一顆種子一樣慢慢的生根發(fā)芽開(kāi)花結(jié)果!
2.1.2 指數(shù)函數(shù)及其性質(zhì)
一、復(fù)習(xí)準(zhǔn)備:
1. 提問(wèn):分?jǐn)?shù)指數(shù)冪是怎樣定義的?
2. 提問(wèn):有理指數(shù)冪的運(yùn)算法則可歸納為幾條?
講新課之前我想提一個(gè)一直困擾我的拉面問(wèn)題,2^1=2,2^2=4,2^3=8,2^4=16,2^5=32-----實(shí)際上就是一個(gè)函數(shù)關(guān)系,大約拉4,5次就可以了,正是這個(gè)函數(shù)把我從人生的困惑中解脫出來(lái),這就是我們今天指數(shù)函數(shù)。
2、 講授新課:
舉例:生活中其它指數(shù)模型?
A.細(xì)胞分裂時(shí),第一次由1個(gè)分裂成2個(gè),第2次由2個(gè)分裂成4個(gè),第3次由4個(gè)分裂成8個(gè),如此下去,如果第x次分裂得到y(tǒng)個(gè)細(xì)胞,那么細(xì)胞個(gè)數(shù)y與次數(shù)x的函數(shù)關(guān)系式是什么?
B.一種放射性物質(zhì)不斷變化成其他物質(zhì),每經(jīng)過(guò)一年的殘留量是原來(lái)的84%,那么以時(shí)間x年為自變量,殘留量y的函數(shù)關(guān)系式是什么?
討論:上面的兩個(gè)函數(shù)有什么共同特征?底數(shù)是什么?指數(shù)是什么?
定義:一般地,函數(shù)叫做指數(shù)函數(shù)(exponential function),其中x是自變量,函數(shù)的定義域?yàn)镽.
討論:為什么規(guī)定>0且≠1呢?否則會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?討論:你能類比前面討論函數(shù)性質(zhì)時(shí)的思路,提出研究指數(shù)函數(shù)性質(zhì)的內(nèi)容和方法嗎?研究方法:畫出函數(shù)的圖象(有圖有真相),結(jié)合圖象研究函數(shù)的性質(zhì). 研究?jī)?nèi)容:定義域、值域、特殊點(diǎn)、單調(diào)性、最大(小)值、奇偶性.
如何做出一個(gè)新函數(shù)的圖像?描點(diǎn)法或者圖像變換
作圖:在同一坐標(biāo)系中畫出下列函數(shù)圖象: (師生共作→小結(jié)作法)
函數(shù)與的圖象有什么關(guān)系?如何由的圖象畫出的圖象?根據(jù)兩
函數(shù)的圖象的特征,歸納出這兩個(gè)指數(shù)函數(shù)的性質(zhì). → 變底數(shù)為3或1/3等后?
根據(jù)圖象歸納:指數(shù)函數(shù)的性質(zhì) (書P56)
01
定義域
值域
單調(diào)性
奇偶性
定點(diǎn)
圖像位置關(guān)系
3、例題講解
例1:(P56 例6)已知指數(shù)函數(shù)(>0且≠1)的圖象過(guò)點(diǎn)(3,π),求
例2:(P56例7)比較下列各題中的個(gè)值的大小
(1)1.72.5 與 1.73( 2 )與( 3 ) 1.70.3 與 0.93.1
總結(jié):比較大小的常見(jiàn)方法:做差,做商,單調(diào)性,中間量--------
教學(xué)指數(shù)函數(shù)的應(yīng)用模型:
① 出示例1:我國(guó)人口問(wèn)題非常突出,在耕地面積只占世界7%的國(guó)土上,卻養(yǎng)育著22%的世界人口.因此,中國(guó)的人口問(wèn)題是公認(rèn)的社會(huì)問(wèn)題.2000年第五次人口普查,中國(guó)人口已達(dá)到13億,年增長(zhǎng)率約為1%.為了有效地控制人口過(guò)快增長(zhǎng),實(shí)行計(jì)劃生育成為我國(guó)一項(xiàng)基本國(guó)策.
(Ⅰ)按照上述材料中的1%的增長(zhǎng)率,從2000年起,x年后我國(guó)的人口將達(dá)到2000年的多少倍?
(Ⅱ)從2000年起到2020年我國(guó)的人口將達(dá)到多少?
(師生共同讀題摘要→ 討論方法 → 師生共練→ 小結(jié):從特殊到一般的歸納法)
② 練習(xí): 2005年某鎮(zhèn)工業(yè)總產(chǎn)值為100億,計(jì)劃今后每年平均增長(zhǎng)率為8%, 經(jīng)過(guò)x年后的總產(chǎn)值為原來(lái)的多少倍? → 變式:多少年后產(chǎn)值能達(dá)到120億?
③ 小結(jié)指數(shù)函數(shù)增長(zhǎng)模型:原有量N,平均最長(zhǎng)率p,則經(jīng)過(guò)時(shí)間x后的總量y=? →一般形式:涉及到指數(shù)型函數(shù)的應(yīng)用,形如(a>0且≠1).
歸納小結(jié)
1、指數(shù)函數(shù)的定義
2、指數(shù)函數(shù)圖像和性質(zhì)
提升:思想方法:分類討論,數(shù)形結(jié)合,這是高中數(shù)學(xué)較比重要的思想希望同學(xué)們能有所體會(huì)!而且展示了研究一個(gè)新學(xué)函數(shù)方法,這位我們以后的學(xué)習(xí)起到了示范作用。
2.2.1對(duì)數(shù)與對(duì)數(shù)運(yùn)算
復(fù)習(xí)準(zhǔn)備:
今天我們學(xué)習(xí)2.2,在2.1中我們學(xué)習(xí)了哪些內(nèi)容?根式與分?jǐn)?shù)指數(shù)冪。指數(shù)函數(shù)對(duì)于這兩節(jié)內(nèi)容我們簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)一下:
問(wèn)題1.X^2=4,X=±2?.X^2=5,X=±√5?為什么X=±√5?這個(gè)方程的根X真實(shí)存在,但在有理數(shù)范圍內(nèi)是無(wú)解的,于是我們規(guī)定了n次方根的定義,從而就可以把這兩個(gè)解書寫出來(lái),可以說(shuō)就是為了解方程的需要人為發(fā)明的一個(gè)符號(hào)標(biāo)記。
問(wèn)題2。對(duì)于指數(shù)函數(shù),Y=8,X=?, Y=30,X=?, X存在嗎?唯一確定嗎?你能估測(cè)其所在區(qū)間嗎?雖然方程的根唯一確定但我們現(xiàn)在是無(wú)法說(shuō)出x等于什么,怎么辦?人為標(biāo)記一個(gè)符號(hào),怎么標(biāo)記?同學(xué)們嘗試發(fā)明創(chuàng)造-------,大家的創(chuàng)造能力很強(qiáng),和合理,但生不逢時(shí),這個(gè)已經(jīng)被數(shù)學(xué)前輩發(fā)明了,16世紀(jì)蘇格蘭數(shù)學(xué)家納皮爾,發(fā)明了對(duì)數(shù),對(duì)數(shù)的發(fā)明是數(shù)學(xué)歷史上的重大事件,天文學(xué)家,航海家為之欣喜若狂,恩格斯把對(duì)數(shù)的發(fā)明,解析幾何,微積分并稱17世紀(jì)數(shù)學(xué)的3大創(chuàng)造,伽利略說(shuō)過(guò),給我空間時(shí)間和對(duì)數(shù)我就能創(chuàng)造一個(gè)宇宙!??!
定義:一般地,如果,那么數(shù) x叫做以a為底 N的對(duì)數(shù)(logarithm).
記作 ,其中a叫做對(duì)數(shù)的底數(shù),N叫做真數(shù) 用定義說(shuō)明: =30,X=?,
定義:我們通常將以10為底的對(duì)數(shù)叫做常用對(duì)數(shù)(common logarithm),并把常用對(duì)數(shù)簡(jiǎn)記為lgN 在科學(xué)技術(shù)中常使用以無(wú)理數(shù)e=2.71828……為底的對(duì)數(shù),以e為底的對(duì)數(shù)叫自然對(duì)數(shù),并把自然對(duì)數(shù)簡(jiǎn)記作lnN → 認(rèn)識(shí):lg5 ; lg3.5; ln10; ln3
練習(xí)課本例1.互化,添加兩題(7)lg(-1)= (8)lg0= (9)lg1= (10)lg10=
結(jié)論:負(fù)數(shù)與零沒(méi)有有對(duì)數(shù)?(原因:在指數(shù)式中 N > 0 )
,
例2---------
指數(shù)有哪些運(yùn)算律?對(duì)數(shù)也應(yīng)當(dāng)有自己的運(yùn)算律,如果我們發(fā)現(xiàn)將是對(duì)對(duì)數(shù)體系是重大完善!
① 引例: 由,如何探討和、之間的關(guān)系?
設(shè), ,由對(duì)數(shù)的定義可得:M=,N=
∴MN==
∴MN=p+q,即得MN=M + N
② 探討:根據(jù)上面的證明,能否得出以下式子?
如果 a > 0,a 1 1,M > 0, N > 0 ,則
; ;
性質(zhì)的證明思路?(對(duì)數(shù)定義,用定義證明是證明的根本,學(xué)過(guò)了哪些?證明單調(diào)性,奇偶性)自然語(yǔ)言如何敘述三條性質(zhì)?
例1. 判斷下列式子是否正確,(>0且≠1,>0且≠1,>0,>),
(1) (2)
(3) (4)
(5) (6)
(7)
例2( P65例3例4):用,,表示出(1)(2)小題,并求出(3)、(4)小題的值.
(1) (2) (3) (4)
對(duì)數(shù)在生活中的應(yīng)用是很強(qiáng)的,看課本P66,我國(guó)人口問(wèn)題達(dá)到18億的年份,如何求,這里是非特殊值需要計(jì)算機(jī),但問(wèn)題來(lái)了,計(jì)算器上都是以10,e,為底的,所以我們需要把這個(gè)結(jié)果轉(zhuǎn)化成以10或e,為底的。
換底公式,查計(jì)算機(jī)算出本題。從計(jì)算器求對(duì)數(shù)這個(gè)角度可以看出換底公式的重要性。
換底公式的推論:;
接下來(lái)繼續(xù)見(jiàn)證對(duì)數(shù)的神奇:長(zhǎng)沙馬王墓女尸出土?xí)r碳14的余含量約占原始量的76.7%,試推算古墓的年代?
歸納小結(jié):
對(duì)數(shù)的定義:>0且≠1)
對(duì)數(shù)的性質(zhì)公式:
提升:同學(xué)們本節(jié)課大家見(jiàn)證了對(duì)數(shù)的發(fā)明與發(fā)展,這個(gè)過(guò)程神奇但也入情入理,希望同學(xué)們?cè)跀?shù)學(xué)上投入興趣多做研究,將來(lái)也能成為一名偉大的數(shù)學(xué)家!
2.2.2對(duì)數(shù)函數(shù)及其性質(zhì)
一、復(fù)習(xí)準(zhǔn)備:
對(duì)數(shù)的定義和運(yùn)算,對(duì)數(shù)是17世紀(jì)數(shù)學(xué)史的重大發(fā)明,恩格斯把對(duì)數(shù)的發(fā)明,解析幾何,微積分并稱17世紀(jì)數(shù)學(xué)的3大創(chuàng)造,伽利略說(shuō)過(guò),給我空間時(shí)間和對(duì)數(shù)我就能創(chuàng)造一個(gè)宇宙。比如教材P73例,
對(duì)每一個(gè)碳14的含量P的取值,通過(guò)對(duì)應(yīng)關(guān)系,生物死亡年數(shù)t都有唯一的值與
之對(duì)應(yīng),從而t是關(guān)于P的函數(shù),這個(gè)函數(shù)在考古年代斷定上有無(wú)以倫比的作用,這個(gè)函數(shù)就
是今天要學(xué)習(xí)的對(duì)數(shù)函數(shù)。
二、講授新課:
定義:一般地,當(dāng)a>0且a≠1時(shí),函數(shù)叫做對(duì)數(shù)函數(shù)(logarithmic function).自變量是x; 函數(shù)的定義域是(0,+∞)
探究:你能類比前面討論指數(shù)函數(shù)性質(zhì)的思路,提出研究對(duì)數(shù)函數(shù)性質(zhì)的內(nèi)容和方法嗎?
研究方法:畫出函數(shù)的圖象,結(jié)合圖象研究函數(shù)的性質(zhì).
研究?jī)?nèi)容:定義域、值域、特殊點(diǎn)、單調(diào)性、最大(?。┲?、奇偶性.
如何做出一個(gè)新函數(shù)的圖像?描點(diǎn)法,圖像變換
同一坐標(biāo)系中畫出下列對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象 ;(可以通過(guò)將得到關(guān)于X軸對(duì)稱)根據(jù)圖象,你能歸納出對(duì)數(shù)函數(shù)的哪些性質(zhì)?
01
定義域
值域
單調(diào)性
奇偶性
定點(diǎn)
圖像位置關(guān)系
例1:(P71例7)求下列函數(shù)的定義域
(1) (2) (>0且≠1)
例2. (P72例8)比較下列各組數(shù)中的兩個(gè)值大小
(1) (2)
(3) (>0,且≠1)
例3. (P72例9):溶液酸堿度的測(cè)量問(wèn)題:溶液酸堿度pH的計(jì)算公式,其中表示溶液中氫離子的濃度,單位是摩爾/升.
(Ⅰ)分析溶液酸堿讀與溶液中氫離子濃度之間的關(guān)系?
(Ⅱ)純凈水摩爾/升,計(jì)算純凈水的酸堿度.
總結(jié):用函數(shù)思想解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的步驟:
第一步:抽象出的函數(shù)模型。(建函數(shù))(本題是直接給出函數(shù))
第二步:如何應(yīng)用函數(shù)模型解決問(wèn)題?(用函數(shù))(單調(diào)性,由X求Y)
第三步:匯報(bào)實(shí)際結(jié)論。(跳出函數(shù))
過(guò)度:PH值分別是8,9,10求對(duì)應(yīng)的氫離子的濃度,分別將函數(shù)值代入8,9,10再指對(duì)互化分別求出自變量,但這樣運(yùn)算有重復(fù)的嫌疑,指對(duì)互化了3次,我們可以先指對(duì)互化得到一個(gè)新函數(shù),對(duì)于這個(gè)新函數(shù)的自變量分別代入8,9,10這樣會(huì)簡(jiǎn)單些。
原函數(shù):PH值關(guān)于氫離子濃度的函數(shù),新函數(shù):氫離子濃度關(guān)于PH值的函數(shù)
這兩個(gè)函數(shù)有什么變化?自變量和因變量顛倒。這就是我們下面要學(xué)習(xí)的反函數(shù)
當(dāng)一個(gè)函數(shù)是一一映射時(shí), 可以把這個(gè)函數(shù)的因變量作為一個(gè)新函數(shù)的自變量, 而把這個(gè)函數(shù)的自變量新的函數(shù)的因變量. 我們稱這兩個(gè)函數(shù)為反函數(shù)(inverse function)
如何由求出它的反函數(shù)? y=2x-1?
函數(shù)由解出,是把指數(shù)函數(shù)中的自變量與因變量對(duì)調(diào)位置而得出的. 習(xí)慣上我們通常用x表示自變量,y表示函數(shù),即寫為.那么我們就說(shuō)指數(shù)函數(shù)與對(duì)數(shù)函數(shù)互為反函數(shù)。
在同一平面直角坐標(biāo)系中,畫出上面兩對(duì)互為反函數(shù)的圖象,發(fā)現(xiàn)什么性質(zhì)?關(guān)于y=x對(duì)稱。為什么?
例1、求下列函數(shù)的反函數(shù)
(1) (2)
(師生共練 → 小結(jié)步驟:解x ;交換x,y;定義域)
類比:原函數(shù)(漢獻(xiàn)帝掌權(quán))反解x (曹操挾天子以令諸侯);交換x,y(曹操稱帝,當(dāng)然曹操自己沒(méi)有稱帝)
例2、己知函數(shù)的圖象過(guò)點(diǎn)(1,3)其反函數(shù)的圖象過(guò)(2,0)點(diǎn),求的表達(dá)式.
歸納小結(jié):對(duì)數(shù)函數(shù)的概念、圖象和性質(zhì); 反函數(shù)的含義
提升:指對(duì)函數(shù)是高中最先學(xué)的兩個(gè)基本初等函數(shù),它們關(guān)于Y=X對(duì)稱,(畫門形圖),走進(jìn)這扇門將正式進(jìn)入高中函數(shù)的學(xué)習(xí)!
2.3冪函數(shù)
新課引入:
(1)邊長(zhǎng)為的正方形面積,這里是的函數(shù);
(2)面積為的正方形邊長(zhǎng),這里是的函數(shù);
(3)邊長(zhǎng)為的立方體體積,這里是的函數(shù);
(4)某人內(nèi)騎車行進(jìn)了1,則他騎車的平均速度,這里是的函數(shù);
(5)購(gòu)買每本1元的練習(xí)本本,則需支付元,這里是的函數(shù).
觀察上述五個(gè)函數(shù),有什么共同特征?(指數(shù)定,底變)
給出定義:一般地,形如的函數(shù)稱為冪函數(shù),其中為常數(shù).
冪函數(shù)和我們學(xué)習(xí)過(guò)的什么函數(shù)相似度較高?指數(shù)函數(shù)。區(qū)別是什么?指數(shù):底定指變,冪:指定底變。
練:判斷在函數(shù)y=x^3(是),y=3^x(不是),y=3x^2(不是),y=x^2+x^3(不是),y=1/x(是),y=x^0(是),y=1(不是)中,哪幾個(gè)函數(shù)是冪函數(shù)?用定義嚴(yán)格判斷。只要形如這種形式的就是冪函數(shù),參數(shù)a可以取任何值。在這里我們也可以看出冪函數(shù)的多樣性,y=1/x,y=x,y=x^2,圖像差別較大。
如何研究?jī)绾瘮?shù)?可類比指對(duì)函數(shù)研究的方式:函數(shù)定義有了,下一步有圖有真相,通過(guò)描點(diǎn)法出圖像,但由于圖像的多樣性,每個(gè)冪函數(shù)的類比性不強(qiáng),借鑒意義不算大,每個(gè)冪函數(shù)都要描點(diǎn),今天我們用“超級(jí)描點(diǎn)法”比如:y=x^1/2:定義域【0,正無(wú)窮)值域【0,正無(wú)窮)圖像就鎖定第一象限且過(guò)原點(diǎn),單調(diào)性【0,正無(wú)窮)單增,這樣就把圖像就有了大致輪廓,再描點(diǎn)就不會(huì)很盲目?。惐龋鹤鳟?,警察破案)
練習(xí):分小組做出下列冪函數(shù)的大致圖像a=3,-3,2/3,3/2,-2/3,-3/2
引導(dǎo)學(xué)生觀察圖象,歸納概括冪函數(shù)的的性質(zhì)及圖象變化規(guī)律:
(Ⅰ)所有的冪函數(shù)在(0,+∞)都有定義,并且圖象都過(guò)點(diǎn)(1,1);
(Ⅱ)時(shí),冪函數(shù)的圖象通過(guò)原點(diǎn),并且在區(qū)間上是增函數(shù).特別地,當(dāng)時(shí),冪函數(shù)的圖象下凸;當(dāng)時(shí),冪函數(shù)的圖象上凸;
(Ⅲ)時(shí),冪函數(shù)的圖象在區(qū)間上是減函數(shù).在第一象限內(nèi),當(dāng)從右邊趨向原點(diǎn)時(shí),圖象在軸右方無(wú)限地逼近軸正半軸,當(dāng)趨于時(shí),圖象在軸上方無(wú)限地逼近軸正半軸。
過(guò)度:這就是我們今天研究的冪函數(shù),體會(huì)了超級(jí)描點(diǎn)法,就是先通過(guò)函數(shù)解析式,可以很容易得到函數(shù)的一些性質(zhì),定義域,值域,單調(diào)性,奇偶性,特殊點(diǎn)---這樣就可以勾勒出圖像大致輪廓,再描點(diǎn),就可以把圖像快速畫出!比如單調(diào)性不通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)證明,很容易判定出來(lái),是增函數(shù),當(dāng)然如果你要想嚴(yán)謹(jǐn)證明也可以證出來(lái)。
例1(P78例1).證明冪函數(shù)上是增函數(shù)
證:任取<則
=
=
因<0,>0
所以,即上是增函數(shù).
例2. 比較大小:與; 與; 與.
歸納小結(jié):
1, 定義。2,作圖。3,性質(zhì)
提升:通過(guò)作圖可以了解冪函數(shù)性質(zhì),而通過(guò)性質(zhì)我們也可以幫助我們作圖,體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合思想,數(shù)形相輔相成。
3.1.1 方程的根與函數(shù)的零點(diǎn)
引入:在第二章我們學(xué)習(xí)了函數(shù)的概念,性質(zhì),指對(duì)冪函數(shù),函數(shù)是高中數(shù)學(xué)最重要的內(nèi)容,而函數(shù)在實(shí)際生活中應(yīng)用非常廣泛,比如上一章我們研究的人口的增長(zhǎng)問(wèn)題就是指數(shù)型函數(shù)模型,考古中年代斷定就是對(duì)數(shù)型函數(shù),不舉高大上的就比如一個(gè)一直困擾我的拉面問(wèn)題,2^1=2,2^2=4,2^3=8,2^4=16,2^5=32-----實(shí)際上就是一個(gè)指數(shù)函數(shù),大約拉4,5次就可以了,正是這個(gè)函數(shù)把我從人生的困惑中解脫出來(lái)。第三章我們就重點(diǎn)研究函數(shù)的應(yīng)用。
1、提出問(wèn)題:一元二次方程 ax2+bx+c=0 (a≠0)的根與二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的圖象有什么關(guān)系?
2.先來(lái)觀察幾個(gè)具體的一元二次方程的根及其相應(yīng)的二次函數(shù)的圖象:
①方程與函數(shù)②方程與函數(shù)
③方程與函數(shù)
生:這三個(gè)二次方程的根就是二次函數(shù)圖形與X軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)
師:上述結(jié)論推廣到一般二次方程和二次函數(shù)又怎樣?可推廣為更一般的函數(shù)與方程嗎?
方程的根就是函數(shù)與X軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)
就叫做函數(shù)的零點(diǎn).問(wèn)上面三個(gè)函數(shù)的零點(diǎn)(糾錯(cuò)零點(diǎn)不是點(diǎn)是橫坐標(biāo),名字有很強(qiáng)的迷惑性)方程有實(shí)數(shù)根函數(shù)的圖象與軸有交點(diǎn)函數(shù)有零點(diǎn).
過(guò)度:函數(shù)一定有零點(diǎn)嗎?
過(guò)度:二次函數(shù)的零點(diǎn)存在性可以通過(guò)判別式斷定,其它函數(shù)的零點(diǎn)存在性如何判定?
零點(diǎn)存在性的探索:
(Ⅰ)觀察二次函數(shù)的圖象:
① 在區(qū)間上有零點(diǎn)______;
_______,_______,
·_____0(<或>=).
② 在區(qū)間上有零點(diǎn)______;
·____0(<或>=).
(Ⅱ)觀察下面函數(shù)的圖象
① 在區(qū)間上______(有/無(wú))零點(diǎn);
·_____0(<或>=).
② 在區(qū)間上______(有/無(wú))零點(diǎn);
·_____0(<或>=).
③ 在區(qū)間上______(有/無(wú))零點(diǎn);
·_____0(<或>=).
1,由以上兩步探索,你可以得出什么樣的結(jié)論?區(qū)間端點(diǎn)函數(shù)值異號(hào),那么在該區(qū)間上存在零點(diǎn)。
2,這個(gè)結(jié)論對(duì)不對(duì)?連續(xù)函數(shù)區(qū)間端點(diǎn)函數(shù)值異號(hào),那么在該區(qū)間上存在零點(diǎn)。
3,存在幾個(gè)確定不?生:?jiǎn)握{(diào)函數(shù)肯定存在一個(gè),不單調(diào)一定存在奇數(shù)個(gè)。
4,這個(gè)結(jié)論正確嗎?不單調(diào)也可能存在偶數(shù)個(gè)零點(diǎn)
5,端點(diǎn)值同號(hào)一定不存在零點(diǎn)嗎?不一定
6,存在零點(diǎn)端點(diǎn)值一定異號(hào)嗎?不 一定
從上面的問(wèn)題中我們也可以看出零點(diǎn)存在性定理不能隨意推廣發(fā)散,遇到和定理不一樣的描述一定認(rèn)真判定其正確與否。
例1,求函數(shù)f(x)=的零點(diǎn)個(gè)數(shù)。
例2.求函數(shù),并畫出它的大致圖象.
例3.(課本例1)求函數(shù)f(x)=lnx+2x-6零點(diǎn)的個(gè)數(shù),
解法1,課本給出的有零點(diǎn)存在性定理可知零點(diǎn)位于(2,3)又由于函數(shù)在定義域上單調(diào)遞增
解法2,函數(shù)有零點(diǎn).方程有實(shí)數(shù)根兩個(gè)函數(shù)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)
總結(jié):1,零點(diǎn)的定義;2,零點(diǎn)存在性定理。
提升:涉及到哪些思想方法?等價(jià)轉(zhuǎn)化思想。等價(jià)轉(zhuǎn)化思想是無(wú)比重要的數(shù)學(xué)思想,俄羅斯著名數(shù)學(xué)家雅
潔卡婭在《什么是解題》中說(shuō)過(guò)這樣一句話:解題就是把要解的題轉(zhuǎn)化成已經(jīng)解過(guò)的題,這句話體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化思想的重要性!
3.1.2用二分法求方程的近似解
引入:小學(xué)課本上有這樣的一個(gè)問(wèn)題有一個(gè)整數(shù)位于1到80,我現(xiàn)在就把這個(gè)數(shù)寫在這張紙的背面,你可以問(wèn)我形如這樣的問(wèn)題:這個(gè)數(shù)>20嗎?我只會(huì)答是或不是,你如何找到這個(gè)數(shù)?
生:這個(gè)數(shù)>40嗎?不是。這個(gè)數(shù)>20嗎?是,這個(gè)數(shù)>30嗎?------可以不斷取中點(diǎn)從而確定這個(gè)數(shù)。
下面我們用這個(gè)理念解決上節(jié)課的問(wèn)題,(課本例1)求函數(shù)f(x)=lnx+2x-6零點(diǎn)的個(gè)數(shù),課本給出的有零點(diǎn)存在性定理可知零點(diǎn)位于(2,3),我想把這個(gè)零點(diǎn)的范圍繼續(xù)縮小,如何處理呢?我們通過(guò)“取中點(diǎn)”的方法逐步縮小零點(diǎn)所在的范圍。 取區(qū)間(2,3)的中點(diǎn)2.5,用計(jì)算器算得f(2.5)≈-0.084,因?yàn)閒(2.5)*f(3)<0,所以零點(diǎn)在區(qū)間(2.5,3)內(nèi);再取區(qū)間(2.5,3)的中點(diǎn)2.75,用計(jì)算器算得f(2.75)≈0.512,因?yàn)閒(2.75)*f(2.5)<0,所以零點(diǎn)在(2.5,2.75)內(nèi);由于(2,3),(2.5,3),(2.5,2.75)越來(lái)越小,所以零點(diǎn)所在范圍確實(shí)越來(lái)越小了;重復(fù)上述步驟,那么零點(diǎn)所在范圍會(huì)越來(lái)越小,這樣在有限次重復(fù)相同的步驟后,在一定的精確度下,將所得到的零點(diǎn)所在區(qū)間上任意的一點(diǎn)作為
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