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【關鍵詞】高中數(shù)學;冪函數(shù);指數(shù)函數(shù);對數(shù)函數(shù);課程標準;國際比較
1研究問題
冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)是三類重要的基本初等函數(shù),因此也是高中數(shù)學課程中的基礎內容之一.近年來,我們對中國、澳大利亞、芬蘭及法國、美國、英國等國家數(shù)學課程標準、教科書進行了量化比較研究[1-3].本文是這一系列研究的一部分,主要針對高中數(shù)學課程標準中的冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)內容,以課程標準中的內容主題及認知要求為切入點,對澳大利亞、加拿大、芬蘭、法國、德國、日本、韓國、荷蘭、南非、英國、美國、中國這十二個國家高中階段的數(shù)學課程標準進行比較分析.具體來說,本文主要研究以下問題:各個國家冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)內容的廣度和深度分別是多少,有何特征?這些國家是如何對冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)的內容進行設置的?1.1研究對象與方法
研究國家和數(shù)學課程標準版本的選取
本文主要選擇了五大洲以下12個國家的數(shù)學課程標準作為研究對象,具體國別分別是:(亞洲)中國、日本、韓國;(歐洲)法國、芬蘭、英國、德國、荷蘭;(美洲)美國、加拿大;(非洲)南非;(大洋洲)澳大利亞.這12個國家來自不同的洲,擁有著不同的人文背景和社會環(huán)境,經(jīng)濟發(fā)達程度也不盡相同,可以很好地展示不同國家數(shù)學課程標準的共性與差異.所選取的高中數(shù)學課程標準文本材料主要來源于曹一鳴、代欽、王光明教授主編的《十三國數(shù)學課程標準評介(高中卷)》[4],選擇國際比較樣本的主要依據(jù)是大部分高中生升學時所必須要求的內容,其別關注理科、工程類學生.具體所選擇的版本如下:
1.2研究工具及方法
本文采用定量分析和定性分析相結合的方法,具體的研究方法有定性分析中的個案研究法和比較研究法,以及定量分析中的統(tǒng)計分析法.按照課程論學者泰勒的思想,主要從“內容主題”和“認知要求”兩個方面進行研究.
(一)廣度
課程廣度是指課程內容所涉及的領域和范圍的廣泛程度.為了便于統(tǒng)計結果,本文利用下面的公式計算課程標準的廣度.
G=aimax{ai}
,其中ai表示各個國家的知識點數(shù)量總和,即廣度值,max{ai}表示所有國家的課程標準廣度值中的最大值.
廣度的統(tǒng)計涉及到對知識點的界定,由于我國對冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)知識點的處理比較系統(tǒng)和詳細,本文以我國高中數(shù)學課標中冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)內容為主,并結合其他國家數(shù)學課程標準中的冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)內容,逐步形成完善的知識點框架,并統(tǒng)計各個知識點的平均深度值.
(二)深度
課程深度泛指課程內容所需要達到的思維深度.我國課標對知識與技能所涉及的行為動詞水平分為了解、理解和掌握三個層次,并詳細說明了各個層次對應的行為動詞.很多國家的課標并未對教學內容的具體要求上做出明確的劃分層次.綜合我國對教學內容要求層次的劃分方式,并參考新修訂的布盧姆教育目標分類學[11],本文提出認知要求維度的分類為:A.了解;B.理解;C.掌握;D.靈活運用.將每個知識點的深度由低到高分為四個認知要求層次:了解、理解、掌握、靈活運用,并規(guī)定水平權重分別為 1、2、3、4.然后,利用下面的公式計算課程標準的深度.
S=∑4i=1nidin∑4i=1ni=n;i=1,2,3,4
其中,di=l,2,3,4 依次表示為“了解”、“理解”、“掌握”和“靈活應用”這四個認知要求層次;ni表示儆詰di個深度水平的知識點數(shù),ni的總和等于該課程標準所包含的知識點數(shù)總和n,從而得出課程標準的深度.
3高中課標中函數(shù)內容比較研究結果
3.1冪函數(shù)內容的廣度、深度比較結果
3.3對數(shù)函數(shù)內容的廣度、深度比較結果
中國、澳大利亞、日本、韓國和荷蘭在對數(shù)函數(shù)的廣度統(tǒng)計中排名靠前.這些國家課標都提及對數(shù)的概念及運算,對數(shù)函數(shù)的概念、圖象、性質,反函數(shù)的概念.另外,中國還要求反函數(shù)的定義域、值域、圖象以及對數(shù)函數(shù)的應用,而澳大利亞、日本、韓國、荷蘭對反函數(shù)的定義域和值域不作要求.法國、南非處于中間層次.這兩個課標都不涉及對數(shù)的概念和運算、對數(shù)表、對數(shù)的應用.在反函數(shù)方面,法國只講解其概念和圖象,南非還講解其定義域、值域.美國、芬蘭、德國在對數(shù)函數(shù)部分的知識點數(shù)相差不多,但側重點不一樣.美國側重于反函數(shù)內容,德國側重于對數(shù)的概念和運算,芬蘭側重于對數(shù)函數(shù)的概念和性質.加拿大和英國排在最后,加拿大只提到了對數(shù)函數(shù)的概念,而英國在對數(shù)函數(shù)部分的知識點數(shù)為零.
3.4冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)的內容設置
從整體上來看,冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)是高中階段要學習的比較重要的基本初等函數(shù),也是刻畫現(xiàn)實世界的幾類重要模型,另外,冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)的學習有助于加深學生對函數(shù)概念的理解和應用.有些國家并未把冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)作為連續(xù)內容出現(xiàn)在課程標準中,說明它們之間并無必要的邏輯關系.
對于冪函數(shù)這部分內容,除澳大利亞、芬蘭、荷蘭、英國、中國提及“冪函數(shù)”以外,有些國家并沒有提到冪函數(shù),如加拿大、印度、俄羅斯、新加坡、南非、德國.有些國家則以其他函數(shù)形式代替:法國以多項式函數(shù)出現(xiàn);日本沒有專門的冪函數(shù)概念,則是以分式函數(shù)、無理函數(shù)形式出現(xiàn),安排在《數(shù)學Ⅲ》中,而且三角函數(shù)安排在指對數(shù)函數(shù)之前;韓國也沒有專門的冪函數(shù)概念,則是以分式函數(shù)、無理函數(shù)形式出現(xiàn);美國以根式函數(shù)出現(xiàn).對于冪函數(shù)的處理,一直存在著爭議,中國之前刪除了冪函數(shù)的內容,現(xiàn)在又把這部分的內容加回來,有利于完善高中涉及的函數(shù)模型,便于學生在利用函數(shù)模型解決實際問題時考慮更全面,所以中學生需要對冪函數(shù)有初步的認識.像美國以根式函數(shù)、法國以多項式函數(shù)、日本以分式函數(shù)和無理函數(shù)、韓國以分式函數(shù)和無理函數(shù)等其他具體函數(shù)形式代替冪函數(shù)內容,這樣處理的好處不僅在于具體實用,便于數(shù)學模型的建立,而且與高等數(shù)學的聯(lián)系緊密,這一點值得我們借鑒.
指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)部分的概念原理無論在表述上還是數(shù)量上,各國都不盡相同.除芬蘭是單獨講解指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)以外,大部分國家都是先學習指數(shù)函數(shù),然后利用反函數(shù)或互逆關系來引出對數(shù)函數(shù),這樣使得對數(shù)函數(shù)的學習變得容易了.其中,澳大利亞把指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)進行對比學習,沒有利用互為反函數(shù)來解釋;法國在指對數(shù)函數(shù)上求導數(shù)等.還有一些國家注重和生活情境相聯(lián)系,如德國、荷蘭.英國在名稱上有所不同,以“指數(shù)型函數(shù)”名稱出現(xiàn).美國強調利用指對數(shù)函數(shù)進行建模.針對指對數(shù)函數(shù)的具體說明如下.
4結束語
我國從2003年進行高中數(shù)學課程改革,到目前已經(jīng)進行了十余年的實踐,并取得顯著成效,通過國際比較研究來審視我國高中數(shù)學課程改革的特色和不足,從而為接下來我國高中數(shù)學課程改革的推進提供參考.雖然中國在課程的基本理念中提到要發(fā)展學生的數(shù)學應用意識,但落實在具體的函數(shù)模型應用方面,只強調“體會”層次.如對于冪函數(shù)的處理,美國以根式函數(shù)、法國以多項式函數(shù)、日本以分式函數(shù)和無理函數(shù)、韓國以分式函數(shù)和無理函數(shù)等其他具體函數(shù)形式代替冪函數(shù)內容,這樣處理的好處不僅在于具體實用,便于數(shù)學模型的建立,而且與高等數(shù)學的聯(lián)系緊密,這一點值得我們借鑒.
參考文獻
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一、定義
對于函數(shù)y=f(x),如果存在一個非零常數(shù)T,使得當x取定義域內的每一個值時,f(x)=f(x+t)都成立,則稱y=f(x)為周期函數(shù)。對此定義的理解,應注意以下幾點:
1.高中教材中關于函數(shù)周期的內容只有定義,這就要求解答題中關于函數(shù)周期的證明只能回到定義中。即必須證明f(x)=f(x+t)成立。
例如,2001年高考數(shù)學(文科)第22題,設f(x)是定義在R上的偶函數(shù),其圖像關于x=1對稱,證明:y=f(x)是周期函數(shù)。
證明:依題設y=f(x)關于直線x=1對稱,故f(x)=f(2-x).
又由y=f(x)為偶函數(shù),故f(x)=f(-x)。
所以,f(-x)=f(2-x)。將上式中-x代換為x,
則得f(x)=f(x+2).所以y=f(x)是以2為周期的周期函數(shù)。
2.周期函數(shù)的定義要求對于定義域內的每一個x,都有f(x)=f(x+t)成立,而不是某幾個特殊值,因此函數(shù)定義域必須至少有一側趨于無窮大。即有一側無界。
3.周期函數(shù)的周期肯定有無數(shù)個,若T為周期,則2T,3T,…nT也均為其周期,所以課本中出現(xiàn)了最小正周期的概念。對于一個函數(shù)f(x),如果它所有的周期中存在一個最小的正數(shù),那么這個最小正數(shù)叫f(x)的最小正周期。
4.周期函數(shù)可以無最小正周期。如常函數(shù)y=a。
二、周期的判斷公式
解題過程中,要記住周期判斷的幾個變式:
1.f(x+T)=f(x) ?圳y=f(x)的周期為T
2.f(x+a)=f(b+x)(a
3.f(x+a)=-f(x) ?圳y=f(x)的周期為T=2a
4.f(x+a)=(c為常數(shù)) ?圳y=f(x)的周期為T=2a
5.f(x+a)=- ?圳y=f(x)的周期為T=4a
6.f(x+a)=- ?圳y=f(x)的周期為T=4a
7.f(x+2a)=f(x+a)-f(x) ?圳y=f(x)的周期為T=6a
這些都是周期的判斷公式,其基礎都是源于周期函數(shù)的定義。有了這些周期判斷公式后,解決函數(shù)周期問題將變得簡單、方便,下面試舉幾例。
例1.函數(shù)f(x)對任意實數(shù)x滿足f(x+3)=,若f(-1)=3,f(5)= .
解析:抽象函數(shù)周期推導總是以原恒成立等式推導而出。
解:由題意有f(x+3+3)===f(x)=f(x+6),故函數(shù)是周期函數(shù),其中一個周期為6,故f(-1)=f(-1+6)=f(5)=3.
三、函數(shù)中對稱性、奇偶性與周期性關系
(1)函數(shù)y=f(x)滿足f(a+x)=(a-x)(a>0)恒成立,若f(x)為奇函數(shù),則其周期為T=4a。
(2)函數(shù)y=f(x)滿足f(a+x)=(a-x)(a>0)恒成立,若f(x)為偶函數(shù),則其周期為T=2a。
以上兩個性質的證明可以參考開篇提到的2001年高考數(shù)學(文科)第22題的證明方法,在此就不重復證明。下面試舉其他幾例,說明它們三者的關系。
1.函數(shù)f(x)的定義域為R,若f(x+1)與f(x-1)都是奇函數(shù),則( )
A.f(x)是偶函數(shù) B.f(x)是奇函數(shù)
C.f(x)=f(x+2) D.f(x+2)是奇函數(shù)
證明:若f(x+1)是奇函數(shù),則f(-x+1)=-f(x+1)
因為f(x-1)是奇函數(shù),則f(-x-1)=-f(x-1)?圳f[-(x+2)-1]=-f[(x+2)-1]=-f(x+1)
則:f(-x+1)=f[-(x+2)-1]=f(-x-3)?圳f(-x+1)=f(-x-3)?圳f(x+1)=f(x-3)
則f(x)是以4為周期的函數(shù),即:f(x)=f(x+4)
又:f(-x+1)=-f(x+1)?圳f[-(x+4)+1]=-f[(x+4)+1]?圳f(-x-3)=-f(x+5),f(x+5)=f(x-3)
關鍵詞: 高中數(shù)學 函數(shù) 單調性
我國在選擇人才時一般會選擇利用考試進行考核,而高考則是我國人才選拔的第一道也是最重要的一道關卡。而高考中,數(shù)學占有重要地位,根據(jù)以往的高考試卷分析,高考數(shù)學的內容會將較容易的基礎知識點和較難的延伸知識點結合在一起,基礎知識點所占分數(shù)比重較大,而函數(shù)問題又是其中的重中之重,大多數(shù)學生都對其無計可施。因此,教師要在高中數(shù)學教學中,幫助學生解決函數(shù)知識點的相關內容,只有學生充分掌握了,才能夠在高考數(shù)學考試中取得較好的成績。
一、函數(shù)單調性教學的重難點
高中數(shù)學與初中數(shù)學相比難度性大大增加,但是它的知識點也是從生活中演變過來的,能夠在實際生活中得到有效應用。初中數(shù)學作為高中數(shù)學的基礎,比較抽象,難以理解,但是學生在面對高中數(shù)學問題的時候,大可不必過分害怕,只要在學習中找到解題技巧,就可以從中獲取快樂。函數(shù)單調性問題一直是基礎較薄弱的學生的軟肋,它的區(qū)間概念也可以被稱為局部概念,無非就是區(qū)間內的增減性問題,若是教師然學生牢記并理解這一概念,那么學生在學習過程中就會快捷許多。
二、函數(shù)單調性的教學方法
在高中數(shù)學的函數(shù)單調性教學中,概念作為解題的基礎雖然是十分重要的,但是在實際解決問題的時候,方法卻能夠起到解題的決定性作用,因此教師在教學的時候一定要重視解題方法的教學,幫助學生更好更快地得出答案。高考數(shù)學中,每年都會出現(xiàn)的一個知識點中就包括函數(shù),題目的涵蓋范圍雖然小,變化卻是多樣的。不難發(fā)現(xiàn),雖然數(shù)學高考中函數(shù)的題目一直在變,但是解題方法沒有什么多大的變化,所以教師在教學中要充分考慮到學生的解題思路,幫助學生在函數(shù)單調性題目中快速地求得答案。
1.合理利用舉例讓學生學會舉一反三
在高中數(shù)學的試卷中,最常出現(xiàn)的題目就是讓學生利用函數(shù)的導數(shù)求函數(shù)的單調性,或者是求極值問題,這類問題的問法多樣,教師在教學過程中需要舉出一個最典型的題目進行詳細解答,讓學生明白解題的原理,通過公式概念來求。我們一般見到的函數(shù)題目都是由幾個小問題組成一道大題,這些小問題由易到難,可利用的知識點越來越多,教師在講解題目的時候也要遵循這個順序,這樣就可以幫助一些基礎較薄弱的學生拿到函數(shù)問題的基礎分,基礎較扎實的學生拿全分。
求函數(shù)單調性的最值問題及極值問題是高中數(shù)學教學中最基礎的典型例題,而教師可以利用這種典型例題讓學生明白其中的公式原理,幫助學生一步步地掌握知識點解題,從而將混亂的知識點清晰化,做到不失分、不丟分。若是教師按照書本上的知識點進行講解,就過于抽象化。例如,設函數(shù)y=f(x)在某個區(qū)間內可導,如果f(x)>0,則f(x)為增函數(shù);如果f(x)
2.學會利用草圖幫助解題
每一位高中數(shù)學教師在進行函數(shù)單調性教學的時候都會利用圖形進行講解,但是每一位數(shù)學教師的畫圖方式都不同導致學生的學習方式也不同,但是都需要了解的是,圖形要畫的簡單明了,在較短時間內畫出圖形。若是學生在利用草圖解答的時候,花在圖形上的時間較長,那么解題時間就會被縮短,反而得不償失。例如,一些簡單的函數(shù)選擇填空題就可以利用畫圖快速地得到正確答案。例如,題目中結合了其他的知識點定義區(qū)間,要求學生利用所學知識點求區(qū)間,學生就可以根據(jù)選項將區(qū)間定義出來,畫出草圖,知曉在某一區(qū)間的遞增或是遞減之后,就可以求得這個函數(shù)在哪個區(qū)間遞增或遞減的速度最快,從上升趨勢中得到正確答案。
三、結語
在高中數(shù)學教學過程中,函數(shù)單調性問題作為學生必須掌握的知識點受到學校、家長和老師的極大關注,每一位高中數(shù)學教師在教授到函數(shù)知識點這一章節(jié)的時候都會遇到困難,學生在學習的時候較吃力。因此,高中數(shù)學教師就要從不同角度思考問題,從學生所難以理解的知識點出發(fā),幫助學生攻克問題,只有教師和學生共同努力,才能夠在合理的時間內科學地完成教學任務。高中數(shù)學教師在教學時不能故步自封,在原有的基礎上要進行教學方法創(chuàng)新,本文主要是從比較常用的兩種方法入手幫助學生解決函數(shù)單調性的問題,教師要考慮到學生的不同接受能力,有選擇地開展教學活動,幫助學生更有效地掌握相關知識點,提高高中數(shù)學成績。
參考文獻:
一、初、高中關于函數(shù)概念一節(jié)的教材對比
我市初二學生使用的滬教版教材在第13章《一次函數(shù)》中設置了三個情境:
情境1.用熱氣球探測高空氣象,設熱氣球從海拔500m處的某地升空,它上升到達的海拔高度h與上升時間v的關系;
情境2.S市某日自動測量儀記下的用電負荷曲線(圖像);
情境3.某型號的汽車在路面上的剎車距離s與車速v之間的關系。
每個例子后面都設置了兩到三個問題,引導學生發(fā)現(xiàn)每個例子中的兩個變量以及兩個變量之間的關系,對自變量和因變量的范圍沒有做過多的要求和說明。學生容易得出初中函數(shù)的定義:在一個變化的過程中,有兩個變量x和y,如果給定了一個x的值,相應的就確定唯一的一個y值,那么我們稱x是y的函數(shù),其中x是自變量,y是因變量。很顯然,初中函數(shù)概念的“變量說”是以運動觀點描述的,是對函數(shù)概念的感性認識,直觀、感性、貼近生活,符合初中生的認知特點。緊跟著學生又學習了一次函數(shù)、二次函數(shù)、反比例函數(shù)等具體的函數(shù)。通過學習,函數(shù)給學生留下的印象就是“兩個變量,一個解析式”,而且其中的自變量基本上都具有一定的物理背景。
我們再來看看人教版高中數(shù)學必修一,教材中同樣設置了三個情境:
情境1.炮彈距地面的高度h隨時間t變化的規(guī)律;
情境2.1979~2001年南極上空臭氧層空洞的面積的變化情況(圖像);
情境3.“八五”計劃以來我國城鎮(zhèn)居民恩格爾系數(shù)的變化情況(表格)。
在三個情境中都明確給出了其中的兩個變量所在的集合,引導學生從集合、對應的觀點歸納函數(shù)的新定義:一般地,設A、B是非空數(shù)集,如果按照某種確定的對應關系f,使對于集合A中的任意一個數(shù)x,在集合B中都有唯一確定的數(shù)f(x)和它對應,那么就稱f:AB為從集合A到集合B的一個函數(shù),記作y=f(x),x∈A.學生已經(jīng)掌握集合的知識,順理成章地將初中“自變量x的取值范圍”過渡到“定義域”,相對于初中函數(shù),高中函數(shù)的定義抽象、理性。
二、高中函數(shù)概念的教學策略
(一)從新舊概念沖突入手
由必修一教材中出現(xiàn)的三個例子,學生容易得出函數(shù)的新定義,但事實上這三個例子的自變量都是時間,它們用初中的“變量說”仍然可以得到很好的解釋,那為什么高中還要學習新定義?因此我們可以設計以下兩個情境:
情境1.根據(jù)鐵道部對火車票做出的規(guī)定:身高在1.1以下的乘客免票,身高在1.1~1.5米之間的乘客享受半票,身高在1.5米以上的乘客必須全票,乘客的車票價與身高的關系;
情境2.滁州公交車票價和乘客乘坐的站數(shù)之間的關系。
這兩個情境是日常生活中比較常見的例子,學生可以很快做出判斷。到底這兩個例子是不是函數(shù)關系呢?學生會產生不同的意見,很多學生認為它們都不是函數(shù),因為情境1中身高在某一范圍內發(fā)生變化時,票價卻是不變的;情境2中票價也不都隨站數(shù)的變化而變化。在這兩個事例中,初中的“變量說”就不能很好地對其進行解釋,而用集合與對應的觀點來理解,就可以十分自然地理解其實以上兩個情境也都是函數(shù)。從這個意義上來說,高中所學的函數(shù)概念更具一般性,它從一個更高的角度來認識函數(shù),使函數(shù)的知識更加系統(tǒng)起來。學生通過對初高中函數(shù)概念比較、分析的過程,不但加深了對函數(shù)的理解,促使初、高中學習的知識更為有效地銜接起來,形成更為完善的認知結構體系,同時也激發(fā)了學生學習的興趣,提高了學生歸納推理的能力。
(二)函數(shù)符號的突破
函數(shù)符號是學生難以理解的抽象符號之一,它的內涵是“對于定義域中的任意x,在對應關系f的作用下即可得到y(tǒng)”。我們可以把對應法則比喻成加工廠,形象地告訴學生,因變量y實際上是通過f(faction第一個字母)加工出來的,學生就比較容易理解。在有些問題中,對應關系f可用一個解析式表示;但在不少問題中,對應關系f不便于或不能用解析式表示,這時就必須采用其他方式如圖像或表格等。在教學中,可以讓學生通過分析實際問題和動手操作,逐漸認識和理解函數(shù)符號的內涵。例如,將不同情境中的對應關系用同一的符號表示,計算當自變量是數(shù)字、字母不同情況時的函數(shù)值。
在這里強調對應關系和定義域的主導地位,而值域是附屬地位。
一、進一步深入理解函數(shù)概念
初中階段已經(jīng)講述了函數(shù)的定義,進入高中后在學習集合的基礎上又學習了映射,接著重新學習函數(shù)概念,主要是用映射觀點來闡明函數(shù),這時就可以用學生已經(jīng)有一定了解的函數(shù),特別是二次函數(shù)為例來加以更深認識函數(shù)的概念。二次函數(shù)是從一個集合A(定義域)到集合B(值域)上的映射?:AB,使得集合B中的元素y=ax2+bx+c(a≠0)與集合A的元素X對應,記為?(x)= ax2+ bx+c(a≠0)這里ax2+bx+c表示對應法則,又表示定義域中的元素X在值域中的象,從而使學生對函數(shù)的概念有一個較明確的認識,在學生掌握函數(shù)值的記號后,可以讓學生進一步處理如下問題:
類型I:已知?(x)= 2x2+x+2,求?(x+1)
這里不能把?(x+1)理解為x=x+1時的函數(shù)值,只能理解為自變量為x+1的函數(shù)值。
類型Ⅱ:設?(x+1)=x2-4x+1,求?(x)
這個問題理解為,已知對應法則?下,定義域中的元素x+1的象是x2-4x+1,求定義域中元素X的象,其本質是求對應法則。
一般有兩種方法:
(1)把所給表達式表示成x+1的多項式。
?(x+1)=x2-4x+1=(x+1)2-6(x+1)+6,再用x代x+1得?(x)=x2-6x+6
(2) 變量代換:它的適應性強,對一般函數(shù)都可適用。
令t=x+1,則x=t-1 (t)=(t-1)2-4(t-1)+1=t2-6t+6從而?(x)= x2-6x+6
二、二次函數(shù)的單調性,最值與圖象。
在高中階階段學習單調性時,必須讓學生對二次函數(shù)y=ax2+bx+c在區(qū)間(-∞,-b2a ]及[-b2a ,+∞) 上的單調性的結論用定義進行嚴格的論證,使它建立在嚴密理論的基礎上,與此同時,進一步充分利用函數(shù)圖象的直觀性,給學生配以適當?shù)木毩?,使學生逐步自覺地利用圖象學次函數(shù)有關的一些函數(shù)單調性。
類型Ⅲ:畫出下列函數(shù)的圖象,并通過圖象研究其單調性。
(1)y=x2+2|x-1|-1
(2)y=|x2-1|
(3)= x2+2|x|-1
這里要使學生注意這些函數(shù)與二次函數(shù)的差異和聯(lián)系。掌握把含有絕對值記號的函數(shù)用分段函數(shù)去表示,然后畫出其圖象。
類型Ⅳ設?(x)=x2-2x-1在區(qū)間[t,t+1]上的最小值是g(t)。
求:g(t)并畫出 y=g(t)的圖象
解:?(x)=x2-2x-1=(x-1)2-2,在x=1時取最小值-2
當1∈[t,t+1]即0≤t≤1,g(t)=-2
當t>1時,g(t)=?(t)=t2-2t-1
當t
t2-2, (t
g(t)= -2,(0≤t≤1)
t2-2t-1, (t>1)
首先要使學生弄清楚題意,一般地,一個二次函數(shù)在實數(shù)集合R上或是只有最小值或是只有最大值,但當定義域發(fā)生變化時,取最大或最小值的情況也隨之變化,為了鞏固和熟悉這方面知識,可以再給學生補充一些練習。
如:y=3x2-5x+6(-3≤x≤-1),求該函數(shù)的值域。
三、二次函數(shù)的知識,可以準確反映學生的數(shù)學思維:
類型Ⅴ:設二次函數(shù)?(x)=ax2+bx+c(a>0)方程?(x)-x=0的兩個根x1,x2滿足0
(Ⅰ)當X∈(0,x1)時,證明X
(Ⅱ)設函數(shù)?(x)的圖象關于直線x=x0對稱,證明x0< x2 。
解題思路:
本題要證明的是x
(Ⅰ)先證明x
因為00.至此,證得x
根據(jù)韋達定理,有 x1x2=ca 0
即x
(Ⅱ) ?(x)=ax2+bx+c=a(x+-b2a )2+(c- ),(a>0)
函數(shù)?(x)的圖象的對稱軸為直線x=- b2a ,且是唯一的一條對稱軸,因此,依題意,得x0=-b2a ,因為x1,x2是二次方程ax2+(b-1)x+c=0的根,根據(jù)違達定理得,x1+x2=-b-1a ,x2-1a
x0=-b2a =12 (x1+x2-1a )