“方程的根與函數的零點”教學設計(1)

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中數學 來源: 高中學習網


  一、內容和內容解析

本節(jié)課是在學生學習了《基本初等函數(Ⅰ)》的基礎上,學習函數與方程的第一課時,本節(jié)課中通過對二次函數圖象的繪制、分析,得到零點的概念,從而進一步探索函數零點存在性的判定,這些活動就是想讓學生在了解初等函數的基礎上,利用計算機描繪函數的圖象,通過對函數與方程的探究,對函數有進一步的認識,解決方程根的存在性問題,為下一節(jié)《用二分法求方程的近似解》做準備.

從教材編寫的順序來看,《方程的根與函數的零點》是必修1第三章《函數的應用》一章的開始,其目的是使學生學會用二分法求方程近似解的方法,從中體會函數與方程之間的聯系.利用函數模型解決問題,作為一條主線貫穿了全章的始終,而方程的根與函數的零點的關系、用二分法求方程的近似解,是在建立和運用函數模型的大背景下展開的.方程的根與函數的零點的關系、用二分法求方程的近似解中均蘊涵了“函數與方程的思想”和“數形結合的思想”,建立和運用函數模型中蘊含的“數學建模思想”,是本章滲透的主要數學思想.

從知識的應用價值來看,通過在函數與方程的聯系中體驗數學中的轉化思想的意義和價值,體驗函數是描述宏觀世界變化規(guī)律的基本數學模型,體會符號化、模型化的思想,體驗從系統(tǒng)的角度去思考局部問題的思想.

基于上述分析,確定本節(jié)的教學重點是:了解函數零點的概念,體會方程的根與函數零點之間的聯系,掌握函數零點存在性的判斷.

二、目標和目標解析

1.通過對二次函數圖象的描繪,了解函數零點的概念,滲透由具體到抽象思想,領會函數零點與相應方程實數根之間的關系,

2.零點知識是陳述性知識,關鍵不在于學生提出這個概念。而是理解提出零點概念的作用,溝通函數與方程的關系。

3.通過對現實問題的分析,體會用函數系統(tǒng)的角度去思考方程的思想,使學生理解動與靜的辨證關系.掌握函數零點存在性的判斷.

4.在函數與方程的聯系中體驗數形結合思想和轉化思想的意義和價值,發(fā)展學生對變量數學的認識,體會函數知識的核心作用.

三、教學問題診斷分析

1.零點概念的認識.零點的概念是在分析了眾多圖象的基礎上,由圖象與軸的位置關系得到的一個形象的概念,學生可能會設法畫出圖象找到所有任意函數的可能存在的所有零點,但是并不是所有函數的圖象都能具體的描繪出,所以在概念的接受上有一點的障礙.

2.零點存在性的判斷.正因為f(a)·f(b)<0且圖象在區(qū)間[a,b]上連續(xù)不斷,是函數f(x)在區(qū)間[a,b]上有零點的充分而非必要條件,容易引起思維的混亂就是很自然的事了.

3.零點(或零點個數)的確定.學生會作二次函數的圖象,但是要作出一般的函數圖象(或圖象的交點)就比較困難,而在這一節(jié)課最重要的恰恰就是利用函數圖象來研究函數的零點問題.這樣就在零點(或零點個數)的確定上給學生帶來一定的困難.

基于上述分析,確定本節(jié)課的教學難點是:準確認識零點的概念,在合情推理中讓學生體會到判定定理的充分非必要性,能利用適當的方法判斷零點的存在或確定零點.

四、教學支持條件分析

考慮到學生的知識水平和理解能力,教師可借助計算機工具和構建現實生活中的模型,從激勵學生探究入手,講練結合,直觀演示能使教學更富趣味性和生動性.

通過讓學生觀察、討論、辨析、畫圖,親身實踐,在函數與方程的聯系中體驗數形結合思想、轉化思想的意義和價值,發(fā)展學生對變量數學的認識,體會函數知識的核心作用.

五、教學過程設計

(一)引入課題

問題引入:求方程3x2+6 x-1=0的實數根。

變式:解方程3x5+6x-1=0的實數根. (一次、二次、三次、四次方程的解都可以通過系數的四則運算,乘方與開方等運算來表示,但高于四次的方程不能用公式求解。大家課后去閱讀本節(jié)后的“閱讀與思考”,還有如lnx+2x-6=0的實數根很難下手,我們尋求新的角度——函數來解決這個方程的問題。)

設計意圖:從學生的認知沖突中,引發(fā)學生的好奇心和求知欲,推動問題進一步的探究。通過簡單的引導,讓學生課后自己閱讀相關內容,培養(yǎng)他的自學能力和更廣泛的興趣。開門見山的提出函數思想解決方程根的問題,點明本節(jié)課的目標。

(二)新知探究

1、零點的概念

問題1 求方程x2-2x-3=0的實數根,并畫出函數y=x2-2x-3的圖象;

   方程x2-2x-3=0的實數根為-1、3。函數y=x2-2x-3的圖象如圖所示。

 問題2 觀察形式上函數y=x2-2x-3與相應方程x2-2x-3=0的聯系。

函數y=0時的表達式就是方程x2-2x-3=0。

問題3 由于形式上的聯系,則方程x2-2x-3=0的實數根在函數y=x2-2x-3的圖象中如何體現?

y=0即為x軸,所以方程x2-2x-3=0的實數根就是y=x2-2x-3的圖象與x軸的交點橫坐標。

設計意圖:以學生熟悉二次函數圖象和二次方程為平臺,觀察方程和函數形式上的聯系,從而得到方程實數根與函數圖象之間的關系。理解零點是連接函數與方程的結點。

初步提出零點的概念:-1、3既是方程x2-2x-3=0的根,又是函數y=x2-2x-3在y=0時x的值,也是函數圖象與x軸交點的橫坐標。-1、3在方程中稱為實數根,在函數中稱為零點。

問題4 函數y=x2-2x+1和函數y=x2-2x+3零點分別是什么?

函數y=x2-2x+1的零點是-1。函數y=x2-2x+3不存在零點。

設計意圖:應用定義,加深對概念的理解。

提出零點的定義:對于函數,把使成立的實數叫做函數的零點.(zero point)

2、函數零點的判定:

研究方程的實數根也就是研究相應函數的零點,也就是研究函數的圖象與x軸的交點情況。         (Ⅰ)

問題5 如果把函數比作一部電影,那么函數的零點就像是電影的一個瞬間,一個鏡頭。有時我們會忽略一些鏡頭,但是我們仍然能推測出被忽略的片斷,F在我有兩組鏡頭(如圖),哪一組能說明他的行程一定曾渡過河?                           (Ⅱ)

第Ⅰ組能說明他的行程中一定曾渡過河,而第Ⅱ組中他的行程就不一定曾渡過河。

設計意圖:從現實生活中的問題,讓學生體會動與靜的關系,系統(tǒng)與局部的關系。

問題6 將河流抽象成x軸,將前后的兩個位置視為A、B兩點。請問當A、B與x軸怎樣的位置關系時,AB間的一段連續(xù)不斷的函數圖象與x軸一定會有交點?

A、B兩點在x軸的兩側。

設計意圖:將現實生活中的問題抽象成數學模型,進行合情推理,將原來學生只認為靜態(tài)的函數圖象,理解為一種動態(tài)的過程。

問題7 A、B與x軸的位置關系,如何用數學符號(式子)來表示?

A、B兩點在x軸的兩側?梢杂胒(a)·f(b)<0來表示。

設計意圖:由原來的圖象語言轉化為數學語言。培養(yǎng)學生的觀察能力和提取有效信息的能力。體驗語言轉化的過程。

問題8 滿足條件的函數圖象與x軸的交點一定在(a,b)內嗎?即函數的零點一定在(a,b)內嗎?

一定在區(qū)間(a,b)上。若交點不在(a,b)上,則它不是函數圖象。

設計意圖:讓學生體驗從現實生活中抽象成數學模型時,需要一定修正。加強學生對函數動態(tài)的感受,對函數的定義有進一步的理解。

通過上述探究,讓學生自己概括出零點存在性定理:

一般地,我們有:

如果函數y=f(x)在區(qū)間[a,b]上的圖象是連續(xù)不斷的一條曲線并且有f(a)·f(b)<0,那么函數y=f(x)在區(qū)間(a,b)內有零點,即存在c∈(a,b),使得f(c)=0,這個c也就是方程f(x)=0的根.

(三)新知應用與深化

例題1  觀察下表,分析函數在定義域內是否存在零點?

-2

-1

0

1

2

-109

-10

-1

8

107

分析:函數圖象是連續(xù)不斷的,又因為,所以在區(qū)間(0,1)上必存在零點。我們也可以通過計算機作圖(如圖)幫助了解零點大致的情況。

設計意圖:初步應用零點的存在性定理來判斷函數零點的存在性問題。并引導學生探索判斷函數零點的方法,通過作出x,的對應值表,來尋找函數值異號的區(qū)間,還可以借助計算機來作函數的圖象分析零點問題。而且對函數有一個零點形成直觀認識.

例題2  求函數的零點個數.

分析:用計算器或計算機作出x,的對應值表和圖象。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

-4.0

-1.3

1.1

 3.4

 5.6

 7.8

 9.9

12.1

14.2

由表可知,f (2)<0,f (3)>0,則,這說明函數在區(qū)間(2,3)內有零點。結合函數的單調性,進而說明零點是只有唯一一個.

設計意圖:學生應用例題1方法來解決例題2的零點存在性問題,并結合函數的單調性,從圖象的直觀上去判斷零點的個數問題。

練習:判斷下列函數是否存在零點,指出零點所在的大致區(qū)間?

① f(x)=2xln(x-2)-3;

②f(x)= 2x+2x-6.

(四)總結歸納設計

通過引導讓學生回顧零點概念、意義與求法,以及零點存在性判斷,鼓勵學生積極回答,然后老師再從數學思想方面進行總結.

(五)目標檢測設計

必作題:

1.教材P92習題3.1(A組)第2題;

2.求下列函數的零點:

(1)               (2);

(3)         (4)

3.求下列函數的零點,圖象頂點的坐標,畫出各自的簡圖,并指出函數值在哪些區(qū)間上大于零,哪些區(qū)間上小于零:

(1)              (2).

4.已知.

(1)為何值時,函數的圖象與軸有兩個零點;

(2)如果函數至少有一個零點在原點右側,求的值.

選做題:設函數.

(1)利用計算機探求和時函數的零點個數;

(2)當時,函數的零點是怎樣分布的?


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