函数的单调性
(一)教学目标 1.知识与技能
(1)理解函数单调性的定义、明确增函数、减函数的图象特征. (2)能利用函数图象划分函数的单调区间,并能利用定义进行证明. 2.过程与方法
由一元一次函数、一元二次函数的图象,让学生从图象获得“上升”“下降”的整体认识. 利用函数对应的表格,用自然语言描述图象特征“上升”“下降”最后运用数学符号将自然语言的描述提升到形式化的定义,从而构造函数单调性的概念.
3.情感、态度与价格观
在形与数的结合中感知数学的内在美,在图形语言、自然语言、数学语言的转化中感知数学的严谨美.
(二)教学重点和难点
重点:理解增函数、减函数的概念;难点:单调性概念的形成与应用. (三)教学方法
讨论式教学法. 在老师的引导下,学生在回顾旧知,细心观察、认真分析、严谨论证的学习过程中生疑与析疑,合作与交流,归纳与总结的过程中获得新知,从而形成概念,掌握方法.
(四)教学过程 教学 环节
教学内容
师生互动
设计意图
提出 问题
观察一次函数f (x ) = x 的图象:
函数f (x ) = x 的图象特征由左到右是上升的.
师:引导学生观察图象的升降.
生:看图. 并说出自己对图象 的直观认识.
师:函数值是由自变量的增大
而增大,或由自变量的增大而
减小,这种变化规律即函数的单调性.
在函数图象
的观察中获取函数单调性的直观认识.
y
x
1
1 O
引入深题观察二次函数f (x) = x2的图象:
函数f (x) = x2在y轴左侧是下
降的,在y轴右侧是上升的.
列表:
x …
–
4
–3 –2 –1 0
f
(x)
=x2
16 9 4 1 0
1 2 3 4 …
1 4 9 16 …
x∈(–∞,0]时,x增大,f (x)
减少,图象下降.
x∈(0,+∞)时,x增大,f (x)也
增大,图象上升.
师:不同函数,其图象上升、
下降规律不同. 且同一函数在
不同区间上的变化规律也不
同. 这是“形”的方面,从“数”
的方面如何反映.
生:函数作图时列表描点过程
中,从列表的数据变化可知自
变量由–4到0变化,函数值
随着变小;而自变量由0到4
变化,函数值随着自变量的变
大而变大.
师:表格数值变化的一般规随
是:自变量x增大,函数值y
也增大,函数图象上升,称函
数为增函数;自变量x增大,
函数值y反而减少,函数图象
下降. 称函数为减函数.
体会同一函
数在不同区
间上的变化
差异.
引导学生从
“形变”过
渡到“数
变”. 从定
性分析到定
量分析.
形成概念函数单调性的概念
一般地,设函数f (x)的定义域为
I:
如果对于定义域I内的某个区间D
上的任意两个自变量的值x1,x2,
当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),
那么就说函数f (x)在区间D上是
增函数(increasing function);
师:增函数、减函数的函数值
随自变量的变化而变化怎么用
数学符号表示呢?
师生合作:
对于函数f (x) = x2在区间(0,
+∞)上. 任取x1、x2. 若x1<x2,
则f (x1)<f (x2),即x12<x22.
师:称f (x) = x2在(0,+∞)
上为增函数.
由实例探究
规律从而获
得定义的数
学符号表
示.
O x
y
如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1、x2,当x
1
<x2时,都有f (x1)>f (x2),那么就说函数f (x)在区间D上是减函数(decreasing function).
应用举例例1 如图是定义在区间[–5,5]
上的函数y = f (x),根据图象说
出函数的单调区间,以及在每一单
调区间上,它是增函数还是减函
数?
训练题1:
(1)请根据下图描述某装配线的
生产率与生产线上工人数量间的
关系.
师:投影例1.
生:合作交流完成例1.
师:引导学生完成教材P36练
习的第1题、第2题.
师:投影训练题1
生:学生通过合作交流自主完
成.
例1【解】:y= f (x)的单调区
间有[–5,–2),[–2,1),
[1,3),[3,5]. 其中y = f (x)
在区间[–5,–2),[1,3)上
是减函数,在区间[–2,1),
[3,5]上是增函数.
训练题1 答案:(1)在一定范
围内,生产效率随着工人数的
增加而提高,当工人数达到某
掌握利用图
象划分函数
单调区间的
方法.
掌握单调性
证明步骤及
原理.内化
定义,强化
划分单调区
间的方法.
x
x1 x2
O
y
f (x1) f (x
2
)
y=f (x)
x
x1 x2
O
y
f (x1)
f (x2)
y=f (x)
(2)整个上午(8∶00~12∶00)天气越来越暖,中午时分(12∶00~13∶00)一场暴风雨使天气骤然凉爽了许多. 暴风雨过后,天气转暖,直到太阳落山(18∶00)才又开始转凉. 画出这一天8∶00~20∶00期间气温作为时间函数的一个可能的图象,并说出所画函数的单调区间.
(3)根据下图说出函数单调区间,以及在每一单调区间上,函数是增函数还是减函数.
例2 物理学中的玻意耳定律
k
p
V
=(k为正常数) 告诉我们,对于一定量的气体,当其体积V减小时,压强p将增大. 试用函数的单调性证明之.
训练题2:证明函数f (x) = –2x +1在R上是减函数. 个数量时,生产效率达到最大
值,而超过这个数量时,生产
效率又随着工人的增加而降
低. 由此可见,并非是工人越
多,生产效率就越高.
(2)
增区间为[8,12],[13,18];
减区间为:[12,13],[18,20].
(3)函数在[–1,0]上是减函
数,在[0,2]上是增函数,在
[2,4]上是减函数,在[4,5]
是增函数.
师:打出例2,请学生阐明应用
定义证明(判定)并总结证明
单调性的基本步骤.
生:学生代表板书证明过程,
教师点评.
例2 分析:按题意,只要证明
函数k
p
V
=在区间(0,+∞)上
是减函数即可.
证明:根据单调性的定义,设
V
1
,V2是定义域(0,+∞)上的
任意两个实数,且V1<V2,即
21
12
1212
()()
V V
k k
p V p V k
V V VV
-
-=-=.
由V1,V2∈(0,+∞),得V1V2>
0.
由V1<V2,得V2 –V1>0.
强化记题步
骤与格式.
又k>0,于是
p (V
1
) –p (V2)>0,
即
p (V
1
) >p (V2).
所以,函数k
p
V
,V(0,+∞)是减函数,也就是说,当体积V 减小时,压强p将增大.
师:投影训练题2
生:自主完成
训练题2 证明:任取x1,x2∈R,且x1<x2,
因为f (x1) –f (x2) =2 (x2 –x1)>0,
即f (x1)>f (x2),
所以f (x) = –2x +1在R上是减函数.
归纳小结1°体会函数单调性概念的形成过
程.
2°单调性定义.
3°利用图象划分单调区间.
4°利用定义证明单调性步骤.
师生合作:回顾单调性概念的
形式与发展.
师:阐述单调性的意义与作用.
反思回顾
整理知识,
提升能力.
课后练习1.3第一课时习案学生独立完成
巩固知识
培养能力
备选例题:
例1 证明函数f (x) =3x +2在R上是增函数.
【证明】设任意x1、x2R,且x1<x2,
则f (x1) –f (x2) = (3x1 +2) – (3x2 +2) = 3(x1–x2).
由x1<x2得x1 –x2<0. ∴f (x1) –f (x2)<0,即f (x1)<f (x2).
∴f (x ) =3x +2在R 上是增函数.
例2 证明函数f (x ) =1x
在(0,+∞)上是减函数. 【证明】设任意x 1、x 2(0,+ ∞)且x 1<x 2,
则f (x 1) – f (x 2) =21
1212
11x x x x x x --=
, 由x 1,x 2
(0,+∞)得,x 1x 2>0,又x 1<x 2,得x 2 – x 1>0,
∴f (x 1) – f (x 2) >0,即f (x 1)<f (x 2). ∴f (x ) =1x
在(0,+∞)上是减函数.。