教学研讨|3.2.1 函数的单调性与最大(小)值(2019版新教材)

文摘   2024-11-07 15:03   广东  

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导读:


   关键词 规—例归纳概括局部


   关键句变化中的不变性就是性质变化中的规律性也是性质


     教材采用“规定一例题”的方式来呈现函数的单调性。从手做数学语言构造的示范,引导学生模仿、体会这种刻画方式的筒洁性和严谨性。在“思考”环节,设置问题引导学生辨析定义中的关键词“任意”,在例习题中介绍“差商法”。


     具体分析如下:


上一节,我们建立了客观世界中运动变化现象的函数模型,目的是要用数学知识和方法分析函数模型的性态,由此发现事物的变化规律,进而精确地“预测未来”。

函数模型的性态就是事物的变化规律,把握了函数的性态就掌握了事物的变化规律,因此了解函数性质是非常重要的。

高中阶段要研究的函数性质有:单调性、最大(小)值、奇偶性、周期性、函数的零点、正或负增长率(衰减率)、增长(减少)最快等。其中,单调性是最重要的性质。

(1)关于函数性质的内容、结构和研究方法。

在本节教材的引入阶段,首先解决:为什么要研究函数的性质,什么叫“函数的性质”,函数的性质主要有哪些,如何发现函数的性质等问题。教材给出的回答是:

通过研究函数的变化规律来把握客观世界中事物的变化规律;

变化中的不变性就是性质,变化中的规律性也是性质

函数的性质,如随着自变量的增大函数值是增大还是减小,有没有最大值或最小值,函数图像有什么特征等;
先画出函数图像,通过观察和分析图像的特征,可以得到函数的一些性质;等等。

(2) 函数的单调性。

单调性内容的处理,可以有不同的方法。一段时间以来,大家都采用“例—规”法教学,希望通过适当的问题引领,使学生自主发现单调性的刻画方法,特别是试图把“函数值随自变量的增大而增大(减小)”转化为定量的不等式语言刻画,以及为什么要“”,这两个难点解决在给出判断规则之前,但教学效果并不理想。其原因,一是单调性判断规则本身的抽象性,二是定量化方法的构造性。学生在此之前没有学过类似的方法,认知准备不充分。所以,教材采用了“规—例”法,即借助具体事例先给出单调性的判断规则,然后通过问题“设A是区间D上某些自变量的值组成的集合,而且,都有,我们能说函数在区间D上单调递增吗?你能举例说明吗?”引导学生进行辨析,从而理解规则中“”的必要性。

具体地,教科书先就给出如下叙述:

图像在y轴左侧部分从左到右是下降的,也就是说,当x<0时,y随x的增大而减小。用符号语言表达,就是任意取,得到,,那么当时,有 这时我们就说函数在区间内是单调递减的。


      这里实际上是数学语言的转换“从左到右下降”,“x<0时,y随x的增大而减小”,再到“用符号语言表达”。其中,符号化语言是严格的数学语言,也是难点,所以教材采取了直接示范方法再通过“当x>0时,y随x的增大而增大”,以及“函数,各有怎样的单调性?”的思考,使学生熟悉符号语言的表述方法,然后给出严格的数学表达,再安排辨析,用新规则证明一次函数、反比例函数的单调性等。

       教学时,要注意研究方法的引导,要加强通过代数运算和图像直观揭示函数性质的引导明示;要构建从具体到抽象从特殊到一般的过程,归纳概括出精确刻画单调性的方法,从而提升数学运算、直观想象等素养,提升学生的抽象思维水平。

参考文献:章建跃. 第三章"函数的概念与性质"教材介绍与教学建议[J]. 中学数学教学参考, 2019(28):17-24.
更多:
  1. 突破难点 | “3.2.1 函数的单调性与最大(小)值”教学设计
  2. 突破难点 | “3.2.1 函数的单调性与最大(小)值”教材分析





研讨素材一




一、教材分析

教材截图

(考虑到部分教师未有2019版课本,这里对教材截个图)



教材分析:

1.内容

函数的单调性

2. 内容解析

函数的单调性是主要的函数性质之一,它刻画了函数的增、减变化规律.  因为现实世界中的运动变化过程、增减趋势是主要的变化规律之一,而引进函数单调性的概念为刻画这种变化规律提供了方法,所以研究函数的单调性具有重要的现实意义;另一方面,方程、不等式等问题的求解,可以利用函数单调性进行解决.  因此,函数单调性在数学内外都有重要的应用.

函数的单调性是函数的局部性质,即它通常是在函数定义域的某个子集上具有的性质;而函数奇偶性、周期性、最大值、最小值是函数在整个定义域上的性质,属于函数的整体性质.另外,通过研究函数的单调性,就容易得到函数的最大(小)值.

从初中到高中,函数单调性概念的形成,经历了从定性到定量的过程,体现了数学概念逐渐抽象、严格化的过程,对于数学一般概念的学习具有借鉴意义.初中阶段,对函数图象从左到右上升(下降)转化为“y随x的增大而增大(减小)”进行刻画,学生经历了从图象直观到函数值随自变量的变化而变化的转化过程;高中阶段,通过引入数学符号,并采用“X 1, x2∈D”的方式,进一步将“y随x的增大而增大(减小)”转化为精确的定量关系,即用不等式刻画“增大”“减小”,从而使定性刻画上升到定量刻画,实现了变化规律的精确化表达.这样一种从形象直观到定性刻画再到抽象的符号语言刻画的研究过程,以及通过引入数学符号、借助代数语言精确定量地刻画变化规律的方法,体现了数学抽象的一般过程,对于培养学生的数学抽象能力具有重要意义.

基于以上分析,确定教学重点:函数单调性的符号语言刻画.

二、目标和目标解析

1.目标

(1)借助函数图象,会用符号语言表达函数的单调性、最大值、最小值,理解它们的作用和实际意义;

(2)会用定义证明简单函数的单调性;

(3)会根据问题的实际意义,求函数的最大值、最小值;

(4)在抽象函数单调性的过程中感悟数学概念的抽象过程及符号表示的作用.

2.目标解析

达成上述目标的标志是:

(1)知道用符号语言刻画函数单调性时,“任意”“都有”等关键词的含义;能够从函数图象,或通过代数推理,得出函数的单调递增、单调递减区间;知道函数的单调性反映了现实世界中事物在量的增加或减小上的变化趋势.

(2)会用函数单调性的定义,按一定的步骤证明函数的单调性;

(3)会用函数最大值、最小值的定义,按一定的步骤求函数的最大(小)值;

(4)经历从图象直观到文字语言描述再到符号语言刻画的过程,感悟通过引入“∀1, x2∈D”的符号表示,把一个含有“无限”的问题转化为一种“有限”方式表示的方法,感受数学符号语言的作用.

三、教学问题诊断分析

    学生在初中阶段已经学习了一次函数、正比例函数、反比例函数和二次函数,对于每一类函数都研究了函数值随自变量的增大而变化的规律,能够理解函数图象从左到右上升或下降这一性质,可以用“y随x的增大而减小(增大)”这样的文字语言来描述.高中阶段,要通过引入“∀X 1, x2∈D,当1, <x2,时y1, <y2,教学中,要利用一次函数、二次函数等,借助一定的教学媒体,如用信息技术展示函数值随自变量变化而变化的情况,用表格形式加强自变量从小到大时函数值的大小变化趋势等,数形结合地提出问题,给学生设置一条从定性到定量、从粗糙到精确的归纳过程,引导学生逐步抽象出函数单调性的定义,再通过辨析、练习帮助学生理解定义.

根据以上分析,确定教学难点是:符号语言的引入;对“任意”“都有”等涉及无限取值的语言的理解和使用.

更多:http://www.pep.com.cn/gzsx/xrjbgzsx/xrjgzwd/201911/t20191107_1946736.html

四、教学重点、难点


重点:函数单调性的符号语言刻画.

难点是:符号语言的引入;对“任意”“都有”等涉及无限取值的语言的理解和使用.

五、数学学科素养     

1.数学抽象:用数学语言表示函数单调性和最值;

2.逻辑推理:证明函数单调性;

3.数学运算:运用单调性解决不等式;

4.数据分析:利用图像求单调区间和最值;

5.数学建模:在具体问题情境中运用单调性和最值解决实际问题。

六、教学过程:见《研讨素材二》





研讨素材二








研讨素材三





  1. 函致单调性概念的抽象过程、函数单调性主题教学设计

  2. 教学研讨|1.3.1函数的单调性





四、教材习题答案





    根据文末留言的要求,考虑到初三上高一学生预习的需要,这里提供教材的练习、习题及复习参考题等等习题答案,可能有错漏,仅供各位学生朋友参考。


新人教A版高中数学必修第一册课后习题解答






END






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