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關鍵詞:導數(shù) 特點 方法規(guī)律 破解
中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2015)11-0138-02
導數(shù)是微積分中的重要基礎概念,有是高中數(shù)學的新增內(nèi)容之一,在高中階段的引入意義深遠,利用導數(shù)既可從更深的角度來研究函數(shù)性質,又可更廣泛地聯(lián)系其他學科,體現(xiàn)數(shù)學學科的基礎性。
從近幾年高考來看,該部分高考命題有以下特點:從內(nèi)容上看,考查導數(shù)主要有三個層次:①導數(shù)的概念、求導公式與法則、導數(shù)的幾何意義;②導數(shù)的簡單應用,包括求函數(shù)極值、求函數(shù)的單調區(qū)間、證明函數(shù)的單調性等;③導數(shù)的綜合考查,包括導數(shù)的應用題以及導數(shù)與函數(shù)、不等式等的綜合題.從特點上看,高考對導數(shù)的考查有時單獨考查,有時在知識交匯處考查,常常將導數(shù)與函數(shù)、不等式、方程、數(shù)列、解析幾何等結合在一起考查.從形式上看,考查導數(shù)的試題有選擇題、填空題、解答題,有時三種題型會同時出現(xiàn).
考點一 導數(shù)的運算及幾何意義
例1、直線 是曲線y= 的一條切線,則實數(shù)b=
破解 設切點坐標為(x0,y0),則 = = ,所以x0=2,y0= ,
又 切點也在直線y= x+b上, 則b= -1.
[方法規(guī)律]
求曲線y= 的切線方程的類型及方法.
(1)已知切點P(x0,y0),求切線方程;
(2)已知切線的斜率k,求切線方程;
(3)已知切線上一點(非切點),求切線方程.
考點二 利用導數(shù)研究函數(shù)的單調性
例2、設函數(shù) = + ,其中a為常數(shù).
(1)若 ,求曲線y= 在點(1, )處的切線方程;
破解 (1)由題意知 時,此時 = .可得 = ,又
f(1)=0,
所以曲線y= 在(1,f(1))處的切線方程為x-2y-1=0.
(2)函數(shù) 的定義域為(0,+∞).
當a≥0時, ,函數(shù) 在(0,+∞)上單調遞增.
當a<0時,令g(x)= ,由于Δ= ,
①當a=- 時,Δ=0, ,函數(shù) 在(0,+∞)上單調遞減
②當a<- 時,Δ<0,g(x)<0, ,函數(shù) 在(0,+∞)上單調遞減.
③當- 0時,Δ . 設 是函數(shù) 的兩個零點,
所以x∈(0,x1)時, <0, <0,函數(shù) 單調遞減;x∈(x1,x2)時, >0, >0,函數(shù) 單調遞增;x∈(x2,+∞)時, <0,
<0,函數(shù) 單調遞減.
綜上可得:當a≥0時,函數(shù)f(x)在(0,+∞)上單調遞增;
當a≤- 時,函數(shù)f(x)在(0,+∞)上單調遞減;
當 時, 在 ,
上單調遞減,在 上單調遞增.
[方法規(guī)律]
(1)確定函數(shù)的定義域.
(2)求導數(shù) .
(3)①若求單調區(qū)間(或證明單調性),只需在函數(shù) 的定義域內(nèi)解(或證明)不等式 >0或 <0即可;②若已知 的單調性,則轉化為不等式 ≥0或 ≤0在單調區(qū)間上恒成立問題求解.
考點三 利用導數(shù)研究函數(shù)的極值與最值
例3、已知函數(shù) 的導函數(shù) 為偶函數(shù),且曲線 在點(0, (0))處的切線的斜率為4-c.
(1)確定a,b的值;
(2)若c=3,判斷 的單調性;
(3)若 有極值,求c的取值范圍.
破解 (1)對 求導得 ,由 為偶函數(shù),知
= ,
所以a=b.又f′(0)=2 +2b-c=4-c 故a=1,b=1.
(2)當c=3時,f(x)=e2x-e-2x-3x,
那么 =2e2x+2e-2x-3≥2 -3=1>0,故 在R上為增函數(shù).
(3)由(1)知 =2e2x+2e-2x-c,而2e2x+2e-2x≥2 =4,當x=0時等號成立
下面分三種情況進行討論.
當c<4時,對任意x∈R, =2e2x+2e-2x-c>0,此時 無極值;
當c=4時,對任意x≠0 =2e2x+2e-2x-4>0,此時 無極值;
當c>4時,令e2x=t,注意到方程2t+ -c=0有兩根t1,2= >0,
即 =0有兩個根x1= lnt1或x2= lnt2.
當 時, <0;又當 時, >0,從而 在
處取得極小值.
綜上,若 有極值,則c的取值范圍為(4,+∞).
[方法規(guī)律]
(1)求函數(shù)y= 在某個區(qū)間上的極值的步驟:
第一步:求導數(shù) ;
第二步:求方程 =0的根x0;
第三步:檢查 在 左、右的符號
(2)導數(shù)值為0的點不一定是函數(shù)的極值點,它是函數(shù)在該點取得極值的必要而不充分條件.
(3)求函數(shù) 在區(qū)間[ ,b]上的最大值與最小值的步驟:
第一步:求函數(shù) 在區(qū)間( ,b)內(nèi)的極值(極大值或極小值);
第二步:將 的各極值與 , 進行比較,其中最大的一個為最大值,最小的一個為最小值.
考點四 定積分及應用(理)
例4直線y=4x與曲線y=x3在第一象限內(nèi)圍成的封閉圖形的面積為
A.2 B.4 C.2 D.4
破解 首先求出兩曲線的交點,畫出圖形,確定出被積函數(shù),再用積分求出面積.
令4x=x3,解得x=0或x=±2,
S=錯誤?。?x-x3)= =8-4=4, 故選D.
[方法規(guī)律]
(1)求函數(shù) 在某個區(qū)間上的定積分,關鍵是求出滿足 的原函數(shù) ,要正確應用定積分的性質,正確運用求導運算與求原函數(shù)
的運算互為逆運算的關系.如果被積函數(shù)為分段函數(shù),那么需要根據(jù)公式
一、得分技巧
1.中等偏下學生,記住公式,求導得分.
導數(shù)問題雖然是壓軸題,但他的第一個問通常是在含參數(shù)的前提下求單調區(qū)間,求極值的問題,只要有函數(shù),就一定要求導,求導時會應用的公式為
①相乘形式的函數(shù)導數(shù)的求法,即(f(x)g(x))′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x))
②自然對數(shù)的導數(shù),指數(shù)函數(shù)的導數(shù),三角函數(shù)的導數(shù),即(lnx)′=■,(ex)′=ex,(sinx)′=cosx,(cosx)′=-sinx
所以作為中等偏下學生只要記住以上幾個公式,就可以得到這道高考題的2分左右.
2.中等學生注意定義域,利用導數(shù)的恒成立,解決第一問.
高考中的導數(shù)大題一定是含參數(shù)的,我們會在參數(shù)參與的前提下求解點調區(qū)間,或極值問題,這就需要對參數(shù)的取值范圍進行討論.
例如1:2011遼寧卷文科22題第一問
已知函數(shù)f(x)=(a+1)lnx+ax2+1.
(Ⅰ)討論函數(shù)f(x)的單調性;
在對函數(shù)求導后得到,f′(x)=■+2ax=■,
在定義域為(0,+∞)的前提下,導數(shù)的分子為最高次項含參數(shù)的一個新函數(shù)g(x)=2ax2+a+1,而當a≥0時,函數(shù)g(x)≥0恒成立.所以得到了第一種情況的單調性.同時,第一種情況中a≥0這個范圍的出現(xiàn)也給下面的討論提供了范圍依據(jù),接下來再在a
這道題是利用導數(shù)與0之間存在某種可確定大小關系的可能性,先分析出導數(shù)大于0或小于0恒成立的參數(shù)的取值范圍,得到單調性的第一個結論,再在參數(shù)的其他范圍內(nèi),對導數(shù)與0所構成的不等式進行求解,從而得到第一個問的結論.
3.上中等學生常回顧,利用本題曾經(jīng)獲得的結論,構造函數(shù)爭取滿分.
高考中導數(shù)問題一般為兩個問,第一個問以討論函數(shù)的單調性居多,第二個問多為不等式的恒成立問題,第二個問的不等式的求解過程中常常要用到第一個問曾經(jīng)獲得的結論,所以在解題時要時刻回顧,尋找可利用的依據(jù).
二、解題技巧
在對最近五年高考題的整理中,我發(fā)現(xiàn),導數(shù)問題在解法上還是有一定的規(guī)律可查的。
具體規(guī)律有以下幾個:
(1)求導后導數(shù)的幾個固定形式:①含分母的導數(shù)形式f(x)=■ ,此類導數(shù)是由含有l(wèi)nx的函數(shù)求導得到的,所以定義域為(0,+∞),此時導數(shù)的正負與分母無關,只要研究分母g(x)=mx2+nx+p,分m=0 及m≠0時與0的關系即可.②含ex的導數(shù)形式,此類導數(shù)的原函數(shù)若為相乘形式的函數(shù),則提取ex,導數(shù)的正負與ex無關,若只有個別式子含有ex則考慮二次求導。③含三角函數(shù)的導數(shù)形式,利用三角函數(shù)的有界性。
(2) 二次求導的使用。
高考題中有時會涉及到二次求導的使用.
如2010課標卷第21題
設函數(shù)f(x)=ex-1-x-ax2。
(1)若a=0,求f(x)的單調區(qū)間;
(2)若當x≥0時f(x)≥0,求a的取值范圍
在(2)問中,一階求導后,f′(x)=ex-1-2ax,而這一函數(shù)仍為超越函數(shù),要研究原函數(shù)的單調性,我們還是無從下手,所以用二階求導,令g(x)=f′(x),則g′(x)=ex-2a ,此時,由已知x≥0,所以ex≥1,即2a與1的大小關系是二階導數(shù)與0的關系討論的依據(jù),而二階導數(shù)與0的關系決定一階導數(shù)的單調性,一階導數(shù)若單調的話,則一定有f′(x)≥(≤)f′(0)=0恒成立,即獲得了原函數(shù)得單調性.
考慮會用到二階求導,是當一階導數(shù)仍為超越函數(shù),無法直接研究原函數(shù)的單調性.
(3)恒成立的應用.恒成立是導數(shù)問題中永恒的話題.歸結為一句話就是恒成立即為求最大值與最小值問題,所以是導數(shù)應用的一個最重要的體現(xiàn).在導數(shù)問題中,幾乎所有的最后一問都要涉及到這類恒成立問題.
如2011年北京卷第18題
已知函數(shù)f(x)=(x-k)■e■.
(1)求f(x)的單調區(qū)間;
(2)若對于任意的x∈(0,+∞),都有f(x)≤■,求k的取值范圍;
即為證明f(x)■≤■即可.
如2010課標卷第21題
設函數(shù)f(x)=ex-1-x-ax2。
(1)若a=0,求f(x)的單調區(qū)間;
(2)若當x≥0時f(x)≥0,求a的取值范圍.
23.求的值;24.設公路與曲線相切于點,的橫坐標為.請寫出公路長度的函數(shù)解析式,并寫出其定義域;當為何值時,公路的長度最短?求出最短長度.分值: 12分 查看題目解析 >21已知定義為的函數(shù)滿足下列條件:①對任意的實數(shù)都有:;②當時,.25.求;26.求證:在上為增函數(shù);27.若,關于的不等式對任意恒成立,求實數(shù)的取值范圍.分值: 12分 查看題目解析 >22已知函數(shù).28.設是函數(shù)的極值點,求并討論的單調性;29.設是函數(shù)的極值點,且恒成立,求的取值范圍(其中常數(shù)滿足).22 第(1)小題正確答案及相關解析正確答案
,在單調遞減,在單調遞增;解析
,因為是函數(shù)的極值點,所以,所以,所以.................2分當時,,所以,當時,,所以,所以在單調遞減,在單調遞增............................5分考查方向
本題主要考查函數(shù)的極值點以及函數(shù)的單調性。解題思路
先對函數(shù)求導,根據(jù)極值點處的導函數(shù)為零,求出m的值;然后對函數(shù)求導,對x分類,當;當時,確定函數(shù)單調性。易錯點
函數(shù)單調性的討論22 第(2)小題正確答案及相關解析正確答案
.解析
,設,則,所以在單調遞增,即在單調遞增.由于是函數(shù)的極值點,所以是在的零點,所以…………………………………………………………6分由于時,;當時,,所以函數(shù)在單調遞減,在單調遞增………………………………8分且函數(shù)在處取得最小值,所以,因為恒成立,所以………………………………………………9分,即.又因為,故可解得…………………………………………………………11分所以,所以,即的取值范圍是……………………………………………………12分考查方向
本題考查導數(shù)與函數(shù)單調性的關系、不等式的證明與恒成立問題,以及邏輯思維能力、等價轉化能力、運算求解能力、分類討論的思想與轉化思想.解題思路
【關鍵詞】高中數(shù)學 復合函數(shù) 解法 應用
1.定義
復合函數(shù): 一般來說,如果y是u的函數(shù),而u又是x的函數(shù),即y=f(u),u=g(x), 那么y關于x的函數(shù)y=f[g(x)]叫做f和g的復合函數(shù).其中u叫做中間變量.
例如: f(x) = 3x+5, g(x) = 2x+1;復合函數(shù)f(g(x))即把f(x)里面的x換成g(x), f(g(x)) = 3g(x)+5 = 3×(2x+1)+5 = 6x+8.
2.定義域
若函數(shù)y=f(u)的定義域是B﹐u=g(x)的定義域是A﹐則復合函數(shù)y=f[g(x)]的定義域是: D={x|x∈A,且g(x)∈B}.
3.復合函數(shù)——奇偶性
復合函數(shù)的性質與構成與它的函數(shù)的性質密切相關,其規(guī)律可列表如下: 若函數(shù)f(x), g(x), f[g(x)] 的定義域都是關于原點對稱的,那么由u=g(x), y=f(u) 的奇偶性得到y(tǒng)= f[g(x)] 的奇偶性的規(guī)律是:即當且僅當 u=g(x)和 y=f(x) 都是奇函數(shù)時,復合函數(shù)y=f[g(x)] 是奇函數(shù). 若u=g(x)或y=f(x)中只要有一個為偶函數(shù),則復合函數(shù)y=f[g(x)] 是偶函數(shù)。
4.復合函數(shù)——單調性
若函數(shù)u=g(x),在區(qū)間[a,b]上是單調函數(shù), 函數(shù)y=f(u)在[g(a),g(b)]或[g(b),g(a)]上也是單調函數(shù),那么復合函數(shù)y=f[g(x)]在區(qū)間[a,b]上是單調函數(shù),其單調性規(guī)律是:
即u=g(x),y=f(u)增減性相同時,y=f[g(x)]為增函數(shù),當u=g(x),y=f(u)增減性相反時,y=f[g(x)]為減函數(shù)。
5.解法精選
5.1 求復合函數(shù)的定義域。
例1:已知f(x)的定義域為(1,2] ,求函數(shù)y=f(1+x2) 的定義域。
分析:由已知函數(shù)的定義域,求復合函數(shù)的定義域,只須將所求式中括號內(nèi)的式子看成已知式中的x,再解不等式,求出其定義域。
解:由1≤1+x2
|x|
函數(shù)y=f(1+x2)的定義域為(-1,1)
例2:已知y=f(x2-2x-1)的定義為(0,3] ,求函數(shù)f(x) 的定義域。
分析:由復合函數(shù)的定義域,求原來函數(shù)的定義域,只要根據(jù)x的范圍確定復合函數(shù)中間變量的范圍即可。
解:設u=x2-2x-1,則u=(x-1)2-2. 當0
函數(shù)y=f(x2-2x-1)的定義域為[-2,2]
5.2 確定復合函數(shù)的值域。
求復合函數(shù)y=f[φ(x)] 的值域,實際上是在函數(shù)的定義域上先求出u=φ(x) 的值域,以確定y=f(x) 的定義域,再求出函數(shù)y=f(x) 的值域(對于兩重以上的復合函數(shù)仍按此法依次進行)。
例:求函數(shù)y=11-x2-4x+13 的值域.
解:設t=x2-4x+13,v=t,u=1-v,則 y=1u
由t=(x-2)2+9≥9 得v≥3
-v≤-3 ≤-2
由反比例函數(shù)的圖象可知-12≤y
函數(shù)y=11-x2-4x+13的值域為[-12 ,0).
5.3 復合函數(shù)的解析式。
(1)已知內(nèi)層與外層函數(shù),求復合函數(shù)。
例1:已知f(x)=3x2-x-1,g(x)=2x+3,則f[g(x)] .
解: f[g(x)]=3[g(x)]2-g(x)-1
=3(2x+3)2-(2x+3)-1
=12x2+34x+23
點撥:解決這類問題,一般用代換法將外層函數(shù)的自變量用內(nèi)層函數(shù)表示。
(2)已知內(nèi)層函數(shù)及復合函數(shù),求外層函數(shù)。
例2:設f(x-1)=2x2-3x,求f(x)。
解法1:設t=x-1,則x=t+1代入原式得:
f(t)=2(t+1)2-3(t+1)=2t2+t-1
所以f(x)=2x2+x-1.
解法2:f(x-1)=2x2-3x=2(x-1)2-3x+4x-2
=2(x-1)2+(x-1)-1
所以f(x)=2x2+x-1.
5.4 求復合函數(shù)的單調區(qū)間。
例1:求函數(shù)y=log12(x2+2x-3) 的遞增區(qū)間.
解: 由x2+2x-3>0解得函數(shù)的定義域為{x|x1|}
設u=x2+2x-3,則y=log12u
y=log12u是(0,+∞)上的減函數(shù).
由復合函數(shù)的單調性可知:
u=x2+2x-3(x1)的遞減區(qū)間就是函數(shù)
y=log12(x2+2x-3)的遞增區(qū)間
u=(x+1)2-4
當x≤-1時,u=x2+2x-3是減函數(shù).
{x|x1}∪{x|x≤-1}={x|x
函數(shù)y=log12(x2+2x-3)的遞增區(qū)是(-∞,-3).
例2:已知函數(shù)y=f(x)與y=g(x)的定義域都是R,值域分別是(0.+∞)與(-∞,0) ,在R上f(x)是增函數(shù)而g(x)是減函數(shù),求證:F(x)=f(x)·g(x)在R上為減函數(shù).
分析:證明的依據(jù)應是減函數(shù)的定義.
證明:設x1,x2是R上的任意兩個實數(shù),且x1
則F(x1)-F(x2)=f(x1)g(x1)-f(x2)g(x2)
=f(x1)g(x1)-f(x1)g(x2)+f(x1)g(x2)-f(x2)g(x2)
=f(x1)[g(x1)-g(x2)]+g(x2)[f(x1)-f(x2)]
f(x)是R上的增函數(shù),g(x)是R上的減函數(shù),且x1
f(x1)g(x2)即f(x1)-f(x2)0.
又f(x)的值域為(0,+∞),g(x)的值域為(-∞,0),
f(x1)>0,g(x2)
F(x1)-F(x2)>0即F(x1)>F(x2)
F(x)在R上為減函數(shù).
小結:此題涉及抽象函數(shù)的有關證明,要求較高,此外在F(x1)-F(x2) 的變形中涉及到增減項的技巧,它也應是源于單調性只能比較同一個函數(shù)的某兩個函數(shù)值,必須構造出f(x1) 與f(x2)的差和g(x1)與g(x2)的差。
5.5 奇偶性與單調性。
深刻理解奇偶性、單調性的定義,掌握判定方法,正確認識單調函數(shù)與奇偶函數(shù)的圖象是高考的重點內(nèi)容之一。
設a>0,f(x)=exa+aex 是R上的偶函數(shù),(1)求a的值;(2)證明: f(x)在(0,+∞)上是增函數(shù).
案例探究
[例1]已知函數(shù)f(x)在(-1,1)上有定義,f(12)=-1,當且僅當0
(1)f(x)為奇函數(shù);(2)f(x)在(-1,1)上單調遞減.
命題意圖:本題主要考查函數(shù)的奇偶性、單調性的判定以及運算能力和邏輯推理能力。屬題目。
知識依托:奇偶性及單調性定義及判定、賦值法及轉化思想。
錯解分析:本題對思維能力要求較高,如果“賦值”不夠準確,運算技能不過關,結果很難獲得。
技巧與方法:對于(1),獲得f(0)的值進而取x=-y是解題關鍵;對于(2),判定x2-x11-x1x2 的范圍是焦點。
證明:(1)由f(x)+f(y)=f( ),令x=y=0,得f(0)=0,令y=-x,得f(x)+f(-x)=f( )=f(0)=0.f(x)=-f(-x).f(x)為奇函數(shù).
(2)先證f(x)在(0,1)上單調遞減
令0
00,
又(x2-x1)-(1-x2x1)=(x2-1)(x1+1)
x2-x1
即f(x2)
f(x)在(0,1)上為減函數(shù),又f(x)為奇函數(shù)且f(0)=0.
f(x)在(-1,1)上為減函數(shù).
例2:設函數(shù)f(x)是定義在R上的偶函數(shù),并在區(qū)間(-∞,0)內(nèi)單調遞增,f(2a2+a+1)
命題意圖:本題主要考查函數(shù)奇偶性、單調性的基本應用以及對復合函數(shù)單調性的判定方法。本題屬于級題目。
知識依托:逆向認識奇偶性、單調性、指數(shù)函數(shù)的單調性及函數(shù)的值域問題。
錯解分析:逆向思維受阻、條件認識不清晰、復合函數(shù)判定程序紊亂。
技巧與方法:本題屬于知識組合題類,關鍵在于讀題過程中對條件的思考與認識,通過本題會解組合題類,掌握審題的一般技巧與方法。
解:設0
f(-x2)
f(x2)
又2a2+a+1=2(a+14)2+78>0,3a2-2a+1=3(a-13)2+23>0.
由f(2a2+a+1)3a2-2a+1.解之,得0
又f(2a2+a+1)3a2-2a+1.解之,得0
又a2-3a+1=(a-32)2-54.
函數(shù)y=(12 )a2-3a+1 的單調減區(qū)間是[ 32,+∞]
結合0
本難點所涉及的問題及解決方法主要有:
(1)判斷函數(shù)的奇偶性與單調性。
若為具體函數(shù),嚴格按照定義判斷,注意變換中的等價性。
若為抽象函數(shù),在依托定義的基礎上,用好賦值法,注意賦值的科學性、合理性。
同時,注意判斷與證明、討論三者的區(qū)別,針對所列的“磁場”及“訓練”認真體會,用好數(shù)與形的統(tǒng)一。
復合函數(shù)的奇偶性、單調性。問題的解決關鍵在于:既把握復合過程,又掌握基本函數(shù)。
(2)加強逆向思維、數(shù)形統(tǒng)一,正反結合解決基本應用題目。
5.6 復合函數(shù)的導數(shù)。
關于復合函數(shù)的導數(shù),要理解法則,掌握步驟,善于應用。
(1)法則:y'x = y'u ·u'x 。
(2)步驟:分解——求導——回代(熟練后可省寫步驟)。
(3)應用:能對復合函數(shù)求導;能解有關的應用問題。
例1:求y =sin4x +cos 4x的導數(shù).
【解法一】y =sin 4x +cos 4x=(sin2x +cos2x)2-2sin2cos2x
=1- 12sin22 x
=1-14 (1-cos 4 x)
=34 +14 cos 4 x.y′=-sin 4 x.
【解法二】y′=(sin 4 x)′+(cos 4 x)′=4 sin 3 x(sin x)′+4 cos 3x (cos x)′=4 sin 3 x cos x +4 cos 3 x (-sin x)=4 sin x cos x (sin 2 x -cos 2 x)=-2 sin 2 x cos 2 x=-sin 4 x
【點評】解法一是先化簡變形,簡化求導數(shù)運算,要注意變形準確。解法二是利用復合函數(shù)求導數(shù),應注意不漏步。
例2:曲線y =x(x +1)(2-x)有兩條平行于直線y =x的切線,求此二切線之間的距離。
【解】y =-x 3 +x 2 +2 x y′=-3 x 2+2 x +2
令y′=1即3 x2-2 x -1=0,解得 x =-13 或x =1.
于是切點為P(1,2),Q(-13 ,-1427 ),
一、以小題形式呈現(xiàn)基本知識,逐個擊破知識點
這一階段復習的基本方法是從小到大,先細后粗,把教學中的每一個知識點細化成對應的題目,讓學生從問題中發(fā)現(xiàn)知識的漏
洞.同時,還要重點強化基本方法和解題步驟的規(guī)范性練習.例:教學引入部分。
1.問題探究
問題1:判斷函數(shù)單調性的方法有哪些?
問題2:在區(qū)間(a,b)內(nèi),函數(shù)y=f(x)的單調性與其導數(shù)f′(x)的正負關系:
如果______________________________,那么函數(shù)y=f(x)在這個區(qū)間內(nèi)單調遞增.
如果______________________________,那么函數(shù)y=f(x)在這個區(qū)間內(nèi)單調遞減.
如果______________________________,那么函數(shù)y=f(x)在這個區(qū)間內(nèi)為常數(shù).
2.基礎自測
(1)設f′(x)是函數(shù)f(x)的導函數(shù),y=f′(x)的圖象如左圖所示,則y=f(x)的圖象最有可能是( )
(2)函數(shù)f(x)=x-lnx的單調遞減區(qū)間為 .
(3)函數(shù)f(x)=x3-15x2-33x+6的單調增區(qū)間為
.
3.知識梳理
求函數(shù)單調區(qū)間的步驟 .
二、精選高考題作為例題精講,突破難點
重視高考試題的研究是高三教學的一個重要環(huán)節(jié),充分有效
地利用高考題也是一個值得深入探究的課題.在教學過程中,把緊扣教學重難點的高考題作為例題詳細講解,或可以稍加變形加以
應用,或作為變式給學生嘗試、討論,都是很好的教學手段.
三、及時進行課堂反饋,查漏補缺
數(shù)學課的教學設計不在于多么精美復雜,而在于真正腳踏實
地地讓學生獲得數(shù)學思想和方法.在課堂教學最后,及時進行教學反饋是切實必要的.利用課上10分鐘左右的時間,進行相關知識點的考查,既可以及時發(fā)現(xiàn)本節(jié)課存在的問題,又為下節(jié)課的教學設計引入新的問題做必要的思考.
著名教育學布魯納說過:“知識的獲得是一個主動過程,學習者不應該是信息的被動接受者,而應是知識獲取的主動參與者.”
一、抽象函數(shù)定義域
所謂抽象函數(shù)是指用f(x),g(x)或F(x),G(x)等表示的函數(shù),而沒有具體解析式的函數(shù)類型,這類函數(shù)求定義域關鍵是對定義域概念的真正理解.
例1:已知函數(shù)f(x)的定義域為[0,4],求f(x2)的定義域.
解析:注意在對應法則f下,函數(shù)f(x2)中x2 的范圍與函數(shù)f(x)中x的范圍相同.
解答:函數(shù)f(x)的定義域為[0,4],
,
f(x)的定義域為[-2,2].
誤區(qū)警示:誤認為f(x2)的定義域是[0,16],同時易漏掉x+1>0這一限制.
二、定義域與函數(shù)值域
函數(shù)的值域是該函數(shù)全體函數(shù)值的集合,當定義域和對應法則確定,函數(shù)值也隨之而定。因此在求函數(shù)值域時,應注意函數(shù)定義域。如:
例2:求函數(shù) 的值域.
換元法(代數(shù)換元法):令 則
原函數(shù)可化為
原函數(shù)值域為 .
上例說明,變量的允許值范圍是何等的重要,若能發(fā)現(xiàn)變量隱含的取值范圍,精細地檢查解題思維的過程,就可以避免以上錯誤結果的產(chǎn)生。也就是說,學生若能在解好題目后,檢驗已經(jīng)得到的結果,善于找出和改正自己的錯誤,善于精細地檢查思維過程,便體現(xiàn)出良好的思維批判性。
三、定義域與函數(shù)奇偶性
判斷函數(shù)的奇偶性,應先考慮該函數(shù)的定義域區(qū)間是否關于坐標原點成中心對稱,如果定義域區(qū)間是關于坐標原點不成中心對稱,則函數(shù)就無奇偶性可談。否則要用奇偶性定義加以判斷。如:
例3:判斷函數(shù) 的奇偶性.
解:
定義域區(qū)間[-1,3]關于坐標原點不對稱
函數(shù) 是非奇非偶函數(shù).
若學生像以上這樣的過程解完這道題目,就很好地體現(xiàn)出學生解題思維的敏捷性
如果學生不注意函數(shù)定義域,那么判斷函數(shù)的奇偶性得出如下錯誤結論:
函數(shù) 是奇函數(shù).
錯誤剖析:因為以上做法是沒有判斷該函數(shù)的定義域區(qū)間是否關于原點成中心對稱的前提下直接加以判斷所造成,這是學生極易忽視的步驟,也是造成結論錯誤的原因。
四、定義域與復合函數(shù)單調性
函數(shù)單調性是指函數(shù)在給定的定義域區(qū)間上函數(shù)自變量增加時,函數(shù)值隨著增減的情況,所以討論函數(shù)單調性必須在給定的定義域區(qū)間上進行。如:
例4:指出函數(shù)f(x)=log4(-x2+2x+3)的單調區(qū)間.
解:先求定義域:
由-x2+2x+3>0,
得-1
令g(x)=-x2+2x+3.
則g(x)在(-∞,1)上遞增,在(1,+∞)上遞減,
又y=log4x在(0,+∞)上遞增,
所以f(x)的單調遞增區(qū)間是(-1,1),遞減區(qū)間是(1,3).
如果在做題時,沒有在定義域的兩個區(qū)間上分別考慮函數(shù)的單調性,就說明學生對函數(shù)單調性的概念一知半解,沒有理解,在做練習或作業(yè)時,只是對題型,套公式,而不去領會解題方法的實質,也說明學生的思維缺乏深刻性。
綜上所述,在求解函數(shù)函數(shù)關系式、最值(值域)、奇偶性、單調性等問題中,可以偏擬出層出不窮、靈活多變的數(shù)學問題,考查學生的數(shù)學基礎知識和綜合數(shù)學素質,特別是能從解答的深入程度中,區(qū)分出學生運用數(shù)學知識和思想方法解決數(shù)學問題的能力。
參考文獻:
關鍵詞:高考;解答失誤;教學建議
筆者有幸參與了2016年四川數(shù)學高考閱卷工作,u閱理科21題. 從試題來看,第(1)問(滿分5分)較為簡單,命題者有送分之意,體現(xiàn)了命題專家們對考生的人文關懷;第(2)問(滿分9分)盡管難度較大,但解答方法卻較為常規(guī). 從閱卷場反饋的信息看,全省理科考生30余萬,平均得分約3.28分,試題難度約為0.24,近4萬考生得0分,約40位考生得滿分,試題0分率高達13.3%,滿分率僅僅約為0.013%,這顯然與“關懷”和“常規(guī)”不相符合. 因此,對考生解答失誤的分析顯得尤為重要. 從閱卷分析來看,考生的解答失誤可歸結為四類:心理性失誤、解題規(guī)范性失誤、知識性失誤、思維性失誤. 下面,筆者重點分析這四類解答失誤,并給出教學建議.
一、試題及標準答案
【試題 】(2016年四川高考理科21題)設函數(shù)f(x)=ax2-a-lnx其中a∈R.
(I)討論f(x)的單調性;
二、解答失誤分析
(一)心理性失誤
心理性失誤主要指數(shù)學焦慮造成的失誤.亨布里研究表明:數(shù)學焦慮與積極的數(shù)學學習態(tài)度之間呈負相關[1].蘇恩和愛德華認為,數(shù)學焦慮是數(shù)學學習的一種重要非智力因素,它會導致學生逃避數(shù)學,造成數(shù)學學業(yè)成績低落.21題是整張試卷的壓軸題,而考生面對壓軸題往往會有緊張的情緒,尤其會給基礎不太好的學生造成焦慮甚至恐懼.
失誤 1 直接放棄
從考后訪談學生來看,大部分放棄21題的考生缺乏解答壓軸題的心理準備,沒有信心,逃避壓軸題.事實上,從評分標準來看,只要考生正確求出f'(x)=2ax-即可得1分.
失誤2 抄寫錯誤
許多考生由于心理緊張,將字母、符號抄寫錯誤造成嚴重丟分.比如:把抄成;把f(x)=ax2-a-lnx抄成f(x)=ax2-ax-lnx等等.
失誤3 漏看條件
漏看條件主要指審題時由于緊張等原因導致題中部分條件沒有看到.比如:試題中函數(shù)的定義域為(0,+∞),而考生漏掉lnx中隱含條件x>0,錯誤認為定義域為R.
(二)解題規(guī)范性失誤
解題規(guī)范是解題的基本要求,同時是影響學業(yè)成績的重要因素.解題規(guī)范包括書寫規(guī)范和解題過程規(guī)范(表述規(guī)范、推理規(guī)范等等).“會而不對、對而不全”往往是解題規(guī)范性失誤所致.
失誤4 書寫失誤
書寫失誤具體表現(xiàn)在:
①不用指定筆答題;
②字跡潦草、亂涂亂畫;
③不在指定區(qū)域作答.
失誤5 符號亂用
失誤14 思維僵化
思維僵化與思維靈活相對,主要表現(xiàn)為思維的封閉性、惰性、僵化性.思維的封閉性主要指僅用熟悉的辦法處理問題,把思維禁錮在有限的知識板塊,相當局限、保守;思維的惰性指習慣于用老眼光看待數(shù)學問題,希望所有問題都用老辦法處理;思維的僵化性指一味模仿已有模型、機械模仿套用模型.
比如:討論f(x)的單調性:?坌x1,x2∈(0,+∞),且x10,f(x)在(0,+∞)內(nèi)單調遞減;當a>0時,很難判斷單調性.
失誤之處在于思維僵化:一味套用高一學的證明函數(shù)單調性的套路,放棄導數(shù)這一有力工具.
失誤15 邏輯錯誤
數(shù)學具有嚴密的邏輯體系.邏輯性錯誤是數(shù)學認知結構不完善的常見錯誤之一.解題過程中導致違反邏輯思維規(guī)律的認知盲點不僅僅是數(shù)學知識,而在于邏輯,常見的邏輯錯誤有:偷換概念、偷換論題、自相矛盾、虛假理由、分類不當、因果倒置、循環(huán)論證、潛在假設等等.
比如:試題中a≥是恒成立的充要條件,而很多考生錯誤認為a≥是恒成立的必要條件,對充分性沒有證明(充分性證明4分).
三、 教學建議
(一)緩解焦慮情緒
“焦慮指個人預料會有某種不良后果或模糊性威脅將出現(xiàn)時產(chǎn)生的一種不愉快的情緒.其具體表現(xiàn)通常是緊張不安、憂慮、煩惱、害怕或恐懼.”[2]551理查森和蘇恩將數(shù)學焦慮界定為:“在各種各樣的一般生活和學習環(huán)境中,阻礙數(shù)字操作和數(shù)學問題解決的緊張和焦慮感.”[2]554研究表明,焦慮情緒與成績的取得成負相關. 從21題的解答來看,得0分的4萬余名考生中絕大多數(shù)存在焦慮情緒、缺乏解題的信心;對于得分較低、過失性得分較多的考生也存在不同程度的焦慮情緒. 因此,在備考過程中要疏導學生焦慮的情緒,樹立積極、健康的應試心態(tài).
(二)注重解題規(guī)范
高考采用網(wǎng)上閱卷,注重解題規(guī)范. 因此,教師要培養(yǎng)學生良好的書寫習慣和規(guī)范的解題過程. 具體來講應做到:書寫工整、卷面整潔;層次分明、步驟完整;有理有據(jù)、邏輯嚴謹;表述準確、符號規(guī)范;簡明扼要、找準區(qū)域.
(三)加深知識理解
數(shù)學知識分為陳述性知識、程序性知識和過程性知識.簡單地說,陳述性知識是關于“是什么”的知識,程序性知識是關于“怎么做”的知識,過程性知識是一種內(nèi)隱的、動態(tài)的知識[3].對知識的理解做到三個層面:準確記憶“是什么”、熟練掌握“怎么做”和靈活運用. 具體來講應做到:準確記憶公式、法則、定理及成立條件;理解概念內(nèi)涵和實質;掌握知識間的聯(lián)系和邏輯關系. 正如張奠宙先生在《中國數(shù)學雙基教學》一書中所講:“記憶通向理解,嚴謹形成理性.”
(四)研究高考試題
絕大多數(shù)高考試題設計新穎,構思巧妙,集中體現(xiàn)了命題專家的智慧,是我們學習的典范.研究高考試題,是探求命題者的思維過程,更是復習備考中有的放矢的最佳途徑.文中21題主要考查函數(shù)不等式恒成立問題,涉及的基本方法是“單調性+分類討論”,一般要經(jīng)歷兩個步驟:(1)找出并證明滿足條件的a取值范圍;(2)通過列舉反例證明其余的a不滿足條件.事實上,這一類問題一直都是高考考查的熱點問題,比如:2006全國卷Ⅱ第20題、2007全國卷I第20題、2008全國卷2第22題、2010新課標卷第21題、2011新課標第21題、2013新課標第21題等等都是此類問題.但是如此常規(guī)的一類試題,從解答結果來看,學生對該類試題表現(xiàn)得十分陌生,得分不盡如人意.可見,復習備考中對高考試題的研究顯得不足. 因此,筆者認為高考試題是高三復習備考的最佳素材,建議高三復習應以歷年高考試題為藍本展開.
參考文獻:
[1] HEMBREE R. The nature, effects, relief of mathematics anxiety[J]. Journal for Research in Mathematics Education,1990,21(1):33-46.
例14 (1) 若函數(shù)f(x)的定義域為[2,4],求函數(shù)f(x+3)的定義域;
(2) 若函數(shù)f(x+3)的定義域為[2,4],求函數(shù)f(x)的定義域.
解析 對于這類問題,首先必須弄清“什么是定義域”.定義域是自變量x的集合.
然后必須認清兩個函數(shù)之間的聯(lián)系,()內(nèi)的式子的范圍應該保持一致.
因此在(1)中,函數(shù)f(x+3)必須滿足2≤x+3≤4,所以x的范圍即定義域為[-1,1].
在(2)中,函數(shù)f(x+3)的定義域為[2,4],即其中的2≤x≤4,所以5≤x+3≤7,所以函數(shù)f(x)的定義域為[5,7].
提煉 知函數(shù)f(x)的定義域D,求函數(shù)f[g(x)]的定義域,就是求使g(x)∈D的x的取值范圍;知函數(shù)f[g(x)]的定義域D,求函數(shù)f(x)的定義域,就是求在x∈D時,g(x)的值域.
(二) 抽象函數(shù)單調性、奇偶性綜合問題
例15 已知函數(shù)f(x)的定義域D={x|x>0},對于任意的x,y∈D,滿足f(xy)=f(x)+f(y).若x>1時,f(x)>0,試判斷f(x)的單調性.
解析 抽象函數(shù)的單調性一般用定義法判定.
設xy=x1,x=x2,然后利用f(x1)=f(x2)+f,結合條件“x>1時,f(x)>0”,設>1,即x1>x2,此時f>0,所以f(x1)>f(x2),所以f(x)在定義域D上為單調增函數(shù).
提煉 要注意對條件中等式進行整理變形,同時考慮與不等關系結合,使得等式成為不等式,從而判斷單調性.
例16 已知偶函數(shù)f(x)在區(qū)間(-∞,0]上是單調減函數(shù),且f(1)=0,解不等式f(x+2)≤0.
解析 常規(guī)解題思路是分為x+2<0和x+2≥0兩種情況求解,但這樣比較麻煩.
如果利用偶函數(shù)滿足f(-x)=f(x)=f(|x|),則可以在變量為正數(shù)或0這個范圍內(nèi)求解.
因為偶函數(shù)f(x)在區(qū)間(-∞,0]上是單調減函數(shù),所以f(x)在[0,+∞)上是單調增函數(shù),所以由f(x+2)=f(|x+2|)≤0=f(1),則|x+2|≤1,所以-1≤x+2≤1,即-3≤x≤-1.
提煉 利用偶函數(shù)的性質f(-x)=f(x)=f(|x|)可以避免分類討論.
(三) 值域(最值)求解中的數(shù)形結合問題
例17 函數(shù)y=|x+1|+|x-1|的值域為.
解析 將函數(shù)變形為y=-2x,x≤-1,2,-1<x<1,2x, x≥1,結合函數(shù)的圖像(如圖1),可知函數(shù)的值域為[2,+∞).
提煉 充分利用函數(shù)圖像,數(shù)形結合求值域.
例18 對a,b∈R,記max{a,b}=a,b≥b,b,a<b,則函數(shù)f(x)=max{|x+1|,|x-2|}(x∈R)的最小值為.
解析 理解函數(shù)max{a,b}是求兩個實數(shù)a,b中的較大值,顯然函數(shù)f(x)是分段函數(shù),因此應該利用函數(shù)的幾何意義結合圖像解決.如圖2,得函數(shù)f(x)的最小值為.
提煉 利用數(shù)形結合可以簡化求解過程,使得問題直觀化.
(四) 方程求解中的數(shù)形結合問題
例19 若方程|2x-1|=m有且只有一解,則實數(shù)m的取值范圍是.
解析 可以利用函數(shù)的性質進行分析,先進行去絕對值運算,再進行分類討論得到結論.但這種方法過于繁瑣.
如果作出函數(shù)y=|2x-1|的圖像,然后研究圖像與直線y=m的交點的情況,如圖3,即可得到正確結論:m=0或m≥1.
提煉 利用圖像交點個數(shù)來解決方程解個數(shù)的問題是常用方法.本題中主要運用指數(shù)函數(shù)的圖像、絕對值運算與函數(shù)圖像變化的關系,作出函數(shù)圖像,簡化了求解過程.需要提醒的是,對于區(qū)間端點要認真分析,防止出現(xiàn)遺漏或增根.
(五) 函數(shù)模型及其應用問題
數(shù)學建模能力是新課標重點強調的,在高考中也經(jīng)??疾?常見的模型在前文已經(jīng)指出,這里不再贅述.數(shù)學建模的過程一般有“建模―解模―答?!比齻€步驟,即從實際問題中來,利用數(shù)學知識解決后,再回到實際問題中去解決該問題的一個系統(tǒng)工程.
例20 某民營企業(yè)生產(chǎn)A,B兩種產(chǎn)品,根據(jù)市場調查與預測,A產(chǎn)品的利潤與投資成正比,其關系如圖4,B產(chǎn)品的利潤與投資的算術平方根成正比,其關系如圖5.(注:利潤與投資單位:萬元)
(1) 分別寫出將A,B兩種產(chǎn)品的利潤表示為投資的函數(shù)關系式;
(2) 該企業(yè)已籌集到10萬元資金,并全部投入A,B兩種產(chǎn)品的生產(chǎn),問:怎樣分配這10萬元投資,才能使企業(yè)獲得最大利潤,其最大利潤為多少萬元.
解析 (1) 設投資為x萬元,A產(chǎn)品的利潤為
f(x)萬元,B產(chǎn)品的利潤為g(x)萬元,故可設f(x)=k1x,g(x)=k2.
由圖4,5,知f(x)=x(x≥0),g(x)=(x≥0).
(2) 設投入A產(chǎn)品x萬元,則投入B產(chǎn)品10-x萬元.
設企業(yè)利潤為y萬元,則y=f(x)+g(10-x)=x+(0≤x≤10).
令=t,則y=+t=-t-2+(0≤t≤),故當t=時,ymax=,此時x=.
所以當投入A產(chǎn)品萬元,投入B產(chǎn)品萬元時,企業(yè)獲得最大利潤萬元.
提煉 利用待定系數(shù)法確定函數(shù)模型,然后利用函數(shù)的知識解答實際應用問題,最后再回到問題中去提出解決問題的方案.
(一) 關于函數(shù)的定義域、值域
例21 若函數(shù)f(x)=lg(x2+x+k)的值域為R,求實數(shù)k的取值范圍.
錯解 由二次函數(shù)y=x2+x+k的判別式Δ=1-4k<0,得k>.
分析 將該問題與“若函數(shù)f(x)=lg(x2+x+k)的定義域為R,求實數(shù)k的取值范圍”混淆.若是“定義域為R”的問題,就需要對于一切實數(shù)x滿足x2+x+k>0,所以Δ<0.但該問題是“值域為R”.
正解 結合對數(shù)函數(shù)的性質,應該理解為“x2+x+k可以取得大于0的一切實數(shù)”,所以Δ≥0,故k的取值范圍應為k≤.
提醒 對這類問題應注意正確理解題意,并利用轉化與化歸的思想解決.
(二) 關于函數(shù)的單調性
例22 已知函數(shù)y=loga(2-ax)在區(qū)間(0,1)上為單調減函數(shù),求實數(shù)a的取值范圍.
錯解 由題意可知實數(shù)a>0且a≠1,所以t=2-ax為單調減函數(shù).又因為函數(shù)y=loga(2-ax)單調遞減,所以y=loga t為單調增函數(shù),所以a>1.
分析 上述求解過程看似毫無漏洞,但析知條件“區(qū)間(0,1)”沒有用到,可能會有疏漏.
正解 認真分析,對數(shù)函數(shù)的真數(shù)必須大于0,所以函數(shù)t=2-ax在區(qū)間(0,1)上必須大于0,所以有2-a×0≥0,2-a×1≥0,所以a≤2.綜合上述求解過程,最終正確的答案應為1<a≤2.
提醒 對單調性的討論要在定義域內(nèi)進行.
(三) 關于函數(shù)的奇偶性
例23 判斷函數(shù)f(x)=的奇偶性.
錯解 f(-x)==,所以f(-x)≠f(x),且f(-x)≠-f(x),所以函數(shù)f(x)既不是奇函數(shù)也不是偶函數(shù).
分析 這里乍一看,分子為偶函數(shù),分母既不是奇函數(shù)也不是偶函數(shù),所以容易判斷錯誤.同時,沒有求解函數(shù)的定義域并判斷是否關于原點對稱.再者,通過特殊值舉例可以發(fā)現(xiàn)f-=-f,
f-=-f,故有可能為奇函數(shù).
正解 由1-x2≥0,|x-2|-2≠0,得函數(shù)的定義域為[-1,0)∪(0,1].因此f(x)===,所以f(-x)==-f(x),所以函數(shù)f(x)是奇函數(shù).
提醒 求解定義域是判定函數(shù)奇偶性不可或缺的環(huán)節(jié),對于函數(shù)式的變形有著至關重要的影響,因此求解定義域應作為判定奇偶性的第一步驟.
(四) 關于指、對、冪函數(shù)的性質與應用
例24 已知a+lga=10,b+10b=10,求a+b的值.
錯解 令10b=k,則b=lgk,因此k+lgk=10.又a+lga=10,可知a=k=10b.所以a+b=10b+b=10.
分析 顯然,在由條件“k+lgk=10,a+lga=10”得“a=k”時,僅僅是從方程形式的一致性上得出該結論,邏輯不嚴密,需要進一步證明.
正解 令10b=k,則b=lgk,因此k+lgk=10.又a+lga=10.令f(x)=x+lgx,則f(k)=f(a)=10.又因為y=x和y=lgx均為增函數(shù),所以f(x)在(0,+∞)上也為增函數(shù),于是由f(k)=f(a),得a=k=10b.所以a+b=10b+b=10.
1. 函數(shù)y=log3-x的定義域是.
2. 函數(shù)y=log2(-x2+2x+3)的值域是.
3. 已知定義在R上的函數(shù)f(x)是偶函數(shù),且在[0,+∞)上是增函數(shù),若f(-2)<f(1),則實數(shù)x的取值范圍是.
4. 已知f(x)是定義在R上的不恒為零的函數(shù),且對于任意的a,b∈R都滿足關系式f(ab)=af(b)+bf(a).判斷f(x)的奇偶性,并證明你的結論.
5. 試判斷函數(shù)y=+的奇偶性,并求解該函數(shù)的單調區(qū)間.
一、探究的真與假
真正的探究有一定的形式但并不強調過程的完整,其核心本質是自主解決問題,其結果是學生通過探究的自主發(fā)現(xiàn)和自主構建. 但目前的教學中很多教師為了表現(xiàn)探究的形而忽略探究的質,往往把高中學生嬰兒化,以致學生早就理解掌握的問題還進行不必要的討論和探究,這就是典型的假探究,是有探究的外形而沒有探究本質的表面現(xiàn)象. 高中數(shù)學課程中的知識、方法和生活的貼近為探究提供了大量的素材,怎樣才能組織起真正的探究式教學是作為一名數(shù)學教師必須面對的課題.
1. 探究教學要有適當?shù)男问?/p>
探究性教學,是指在教師的指導下,學生像“數(shù)學家”一樣主動參與到發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題并在探究過程中獲取知識、發(fā)展技能、培養(yǎng)能力的教學活動. 它的基本教學模式是:“情景—探究—建構”、 “情景—問題—探究”和“情景—問題—探究—開發(fā)”等教學模式.
案例1 函數(shù)單調性探究片段
師:我們已經(jīng)學過反比例函數(shù)y=,可以由圖象判斷它的減區(qū)間,請你們畫出其圖象觀察.
(學生動手很快就畫出了其函數(shù)的圖象)
師:請描述這個函數(shù)的單調區(qū)間和單調性.
生:在(-∞,0)、(0,+∞)上是減函數(shù).
師:請證明得到的結論.
在這個案例中學生也有動手操作、觀察思考和邏輯證明,但這些不是基于學生自然合理地提出問題、解決問題、解析和拓展結果以及對活動過程中進行反思和概括的自覺運用,各種推理的運用不是自主的,而是零碎的,因此這種探究活動是有形式但是沒有突出其本質.
2. 真正的探究需要有學生自主解決問題的核心本質
要擯棄徒有形式的“假探究”,走向“真探究”,這就要確立學生在學習中的主體地位,確保學生在自主的探究過程中產(chǎn)生問題、提出問題、探究解決問題都經(jīng)過自身足夠強度的思維. 如有些教師在公開課時,情境設計問題提出都很到位,而在教學生思考回答問題時,學生在翻書尋找答案,任由學生拿書上的原話來糊弄,師生亦步亦趨把探究這場戲表演完畢. 對學生過于放松其實是放縱學生偷懶逃避思考. 這種只有探究的形式而沒有充分積極引導學生發(fā)現(xiàn)和思考就不是真正的探究;又如實際的操作有時會遇到學生無法完成某一步驟,教師為了趕進度,把本來該讓學生說的自己說了,該讓學生做的自己做了,把各個步驟時間壓縮,或者本應讓學生自主完成的卻拼命把思路往自己想說的話上引,一旦學生猜出就表揚學生,說遠了就趕緊制止. 學生的探究活動變成猜測、迎合教師意圖,失去思維獨立性和失去思維能力. 這樣的探究活動丟失了探究性學習強調自主性的基本內(nèi)核,是一種異化的探究性學習,是一種“馴服了的探究性學習”. 教師過度控制“結構化”的探究減少了學生犯錯誤、走彎路、“浪費”時間的概率,同時也剝奪了學生從錯誤、挫折和彎路中學習的機會. 這樣的形式空殼和表面的嚴格要求造成能力目標無法達成,更嚴重的是情感價值觀目標喪失,會讓學生誤解科學和科學方法. 所以真正的探究是讓學生有自主解決問題的本質,在探究活動中發(fā)展其推理能力. 如案例1中的探究活動可以改進為:①用教材中的例子:物理學中的波義耳定律p=(k是常數(shù))告訴我們,對于一定量的氣體,當V體積減少時,壓強p就增大,試用函數(shù)的單調性證明. 然后順勢提出問題,這個反函數(shù)在(0,+∞)上是減函數(shù),那么反比例函數(shù)y=(k是非零常數(shù))在定義域上的單調性如何?(學生可能提出不合理猜想)引導學生選擇合理例子(如函數(shù)y=)并研究其單調性;(在適當?shù)那榫持幸龑W生自然提出問題)②怎樣研究函數(shù)y=的單調性?(確定定義域、畫圖象、找規(guī)律、根據(jù)定義證明)這樣的探究就是真正自主解決問題,發(fā)展了學生的數(shù)學思維能力.
3. 真正的探究并不強調過程的完整性
有些教師以為探究式教學就該完成整個探究過程,因而對課堂探究耗時、耗力又沒有立竿見影的效果望而生畏,認為與其浪費時間還不如自己講. 其實,如果無法完成完整的探究活動,可以進行局部的探究. 所謂的局部探究所指的是根據(jù)教材的特點,圍繞某個小專題或者是某個具體的數(shù)學問題,從一堂課中拿出5~10分鐘時間,在教師的組織、引導下,讓學生用自我探究與合作交流的方式進行學習,體驗過程,獲取知識,培養(yǎng)能力. 這樣的局部探究小巧、靈活,容易操作,學生樂學.
二、探究的正與偏
優(yōu)質的探究活動需要有良好的探究目的,要有準確的探究方向,引導學生探究應該探究的問題,而不能偏離方向探究不必探究、不適合探究、不值得探究的問題,并且探究要上升到內(nèi)部的數(shù)學思維操作層面.
案例2 學習橢圓探究片段