微课设计
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制作者:陕西省凤翔中学 王海
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教学内容:高三数学教学中,使用导数工具判断函数的单调性时,用例子说明如何数形结合破解函数的单调性;
教学对象:高三学生
教学环境:教室的电脑浏览器(带网络支撑)
制作工具:利用博客园平台,DESMOS+HTML等;
以下为简单的教学过程:
关于用导数法判断函数的单调性问题,教材上所举例子是通过解不等式[从数的角度]求解导函数的正负,从而判断原函数的单调性,所以学生就依葫芦画瓢,碰到这类问题都这样做,但是他会发现在高三中的大多数同类题目都不能求解,思路自然会受阻而放弃,其实只需要老师做这样的引导:
思考方法和途径:先求定义域,解得\(f\'(x)\),
其一,令\(f\'(x)>0\)或\(f\'(x)<0\),看能不能从数的角度突破,如果可以就通过解不等式得到单调区间;
其二,如果\(f\'(x)>0\)不能解再看是否可以考虑从形的角度入手分析,做出导函数的图像或其部分图像,从而得到单调区间;
其三,如果以上都行不通,不妨考虑通过求二阶导来判断一阶导的正负,从而知道单调性。
储备待用
以下的知识点在用导数法判断单调性时很可能会用到,请大家逐个复习回顾。
①常见的初等函数的动态图像,需要理解掌握。
- \(f(x)=e^x+a\);\(f(x)=(x+1)(x+m)\);\(f(x)=ln(x+a)\);\(f(x)=x^2+a\);\(g(x)=a\cdot x^2\);\(h(x)=a\cdot e^x\);
②符号法则;
③求导法则和常用求导公式,复合函数的求导法则;
④用图读图能力;
⑤整体和部分的转化意识;
⑥分类讨论的技巧;先简单后复杂;
案例解析
(1)讨论\(f(x)\)的单调性;
分析:利用导数求导解决,
\(f\'(x)=e^x(e^x-a)+e^x\cdot e^x-a^2=\)\(2e^{2x}-e^xa-a^2=(e^x-a)\cdot (2e^x+a)\),
以下针对\(a\)分类讨论如下:
当\(a=0\)时,\(f\'(x)>0\)恒成立,\(f(x)\)在区间\((-\infty,+\infty)\)上单调递增。
当\(a >0\)时,令\(f\'(x)=0\),解得\(x=lna\),
则\(x\in(-\infty,lna)\)时,\(f\'(x)<0\),即在区间\((-\infty,lna)\)上函数\(f(x)\)单调递减;
\(x\in(lna,+\infty)\)时,\(f\'(x)>0\),即在区间\((lna,+\infty)\)上函数\(f(x)\)单调递增;
当\(a <0\)时,令\(f\'(x)=0\),解得\(x=ln(-\cfrac{a}{2})\),
则\(x\in(-\infty,ln(-\cfrac{a}{2})\)时,\(f\'(x)<0\),即在区间\((-\infty,ln(-\cfrac{a}{2}))\)上函数\(f(x)\)单调递减;
\(x\in(ln(-\cfrac{a}{2}),+\infty)\)时,\(f\'(x)>0\),即在区间\((ln(-\cfrac{a}{2}),+\infty)\)上函数\(f(x)\)单调递增;
综上所述,
当\(a<0\)时,函数\(f(x)\)的单减区间是\((-\infty,ln(-\cfrac{a}{2}))\),单增区间是\((ln(-\cfrac{a}{2}),+\infty)\);
当\(a=0\)时,单增区间是\((-\infty,+\infty)\),无单减区间;
当\(a>0\)时,函数\(f(x)\)的单减区间是\((-\infty,lna)\),单增区间是\((lna,+\infty)\);