高三数学公开课教案数形结合_函数_人教版

余年寄山水
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2021年02月28日 02:36
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-

2021年2月28日发(作者:十字架的咒语)



高三数学公开课教案数形结合



函数


长沙县第三中学



教学目的:通过本节课的学习


,


使学生对如何寻找数学 问题中内含的几何意义


,


充分利用几何图


形的性质


,


直观、简捷地帮助解决数学问题有一定的认识和体 会


,


对数形结合解题的


思想方法有一定 的了解


,


并能用以帮助解题。



情感与技能目标:培养学生辩证的世界观和不屈不挠的探索精神。提高学生观察、分析问题能< /p>


力和实践动手能力。



教学重点:“数形 结合”解题的思想方法在解决与函数有关问题中的应用。



教学 难点:“数”与“形”的转化及变量与不变量之间的关系的探索。



教学手段:多媒体辅助教学



数学是研 究现实世界的空间形式和数量关系的科学,数与形是数学研究的两个重要方面,


在研究过 程中,数形结合既是一个重要的数学思想又是一种常用的数学方法。


“数”与“形”是< /p>


一对矛盾,它包括“以形助数”和“以数辅形”两个方面。在高中阶段较多的是“以形助数 ”


。


一般地说:


“形”是具有形象,直 观的特点,易于从整体上定性地分析问题,


“由数想形”便于


寻 求思路,化难为易;


“数”则具有严谨,准确的特点,能够严格论证和定量求解,


“数形对照”


可以弥补“形”难以精确的弊端。


“数无形时少直观,形无数时难人微



,华罗庚的诗句精辟地< /p>


指出了“数形结合



对数学研究和学习的重 要性。



数形结合的思想简言之就是代数问题几何化

< p>
,


几何问题代数化


,


充分 体现图形的直观性


,


代


数推理的逻辑性


.



一练习


:



1 .


(


04


天津)定义在


R


上的函数


f(x)


既是偶函 数又是周期函数


,


若


f(x)


的最小正周期为π


,


且


当


x


∈


[0,


5




]


时


,f(x)=sinx


,则


f(


)


的值为(


D


)



3


2


A. -


3


3


1


1


B .


C. -


D .



2


2

< br>2


2


3


5


2


∴


f(


π


)=f(


π


)=



2


3


3


y


-


π


0


π


2


π



x


解析:依据偶函数与周期函数的特征,可以画出


y=f(x)


的简图



< /p>



x



1


,


x



0

< p>


2


2.


设函数


f(x)=


,若


f(x


0


)>1


,则

< br>x


0


的取值范围是(


D


)




1




x


2


,


x



0


A. (


-


1


,


1) B.


(-


1


,+∞)

< br>


C.


(-∞,-


2

< p>
)∪(


0


,+∞)


D.


(-∞,-


1


)∪(


1


,+∞)



3.( 05


上海理


16)


< br>设定义域为为


R


的函数


f


(


x


)


< p>



|


lg


|


x



1||


x



1


< br>,则关于


x


的方程


< p>
0


x



1



f


2


(

x


)+


bf


(

x


)+


c


= 0


有


7


个不同的实数解的充要条件是

(C )



(A)


< /p>


b


<0


且


c


>0


;



(B)



b


> 0


且


c


<0


;



(C)



b


<0


且


c


=0


;



(D)



b



0


且


c


=0


。



y


1


0


2


2


解析:


f


(x)+bf(x)+c = 0


有


7


个不同的



2


实数解的充要条件是


f


(x)+bf(x)+c = 0


有一根为


0< /p>


故


c=0


且


b< 0


2


x


4.


已知


a


≥


0,


函数


f(x)=(x


-2ax)e


在< /p>


[-1,1]


上是单调函数


,

< p>
则


a


的取值范围是


___ _____.


x


2


x


解析



令


f

< br>


(


x


)



(


2


x



2


a


)


e



(


x



2


ax


)


e

< p>


0


,


解得





x



x


1



a



1



a


2



1


,


x


2


< br>a



1



a


2



1


.


易知


x


1


< /p>



1


,


x


2



0


.


2


x


由图可知


,


当


a



0

< p>
时


,


函数


f


(


x


)


< br>(


x



2


ax


)


e


在



[



1


,


1


]


上是单调函数的充要条件是

< p>
x


2



1


,


3


即


a

< br>


1



a


2



1



1



a



. < /p>


4


二


.


例题解析




例题


1.


求函数


y=


的最大值和最小值。



x



x


1


< br>


1



x



x


2



0



sin


x


2



cos


x


图



sin


x


解 :函数


y=


可视为:点


A(


-


2


,

< br>0


)与点


P(sinx,cosx)

的连线的斜率



2



cos


x



则


y


的最值即为


k


AP


的最值。而点


P


为单位圆上的一个动点,则当 直线


Ap


与单位圆相切时


k

< p>
AP


取


得最值。



设直线


AP


的方程为:


y=k(x+2)


,由圆心到直线的距离为


1


,



则有:



|


k


(0



2)



0


|

< br>1



k


2



1



解之得:k=±


3


,


3


故


y


的最大值为:


3


3



最小值为:-



3

3


(


y


1



y


2


)


入手 ,由数想形。建立坐标系,引入参数,化静为动,以动求


(


x< /p>


1



x


2


)


小结


:从数的形和构:

解。构造几何模型来求解。



例题


2.


(2003


全国卷


19)


已知


c>0


设



x


P


:函数


y = c


在


R


上单调递减



;


Q


:不等式


x+


∣


x


—


2c


∣


>1


的解集为< /p>


R.


如果


P


和


Q


有且仅有一个正确,求


c

< p>
的取值范围。



解


: < /p>


x


在


R


上单调递 减



则:


0


函数


y=c


而x+∣x-2c∣>1 等价于∣x-2c∣>1-x 的解集为


R


,



令 y=∣x-2c∣ …………①


y=1-x …………②


表示对任意的x∈R,函数①的图像恒在函数②的上方,

在如图所示的坐标系中,作出函数①和②的图像,


1


知


2c>1,


即


c>

2


1


如果


P


正确,且


Q


不正确,则


0


2


如果


P


不正确 ,且


Q


正确,则


c>


1


2



则


c


∈


(0,


小结


:


1


]


∪


[1,+


∞


)



2


2


例 题


3


:已知关于


x

的方程


x


+


(

< br>1


2



-


2m)x


+


m


-

1=0(m


是与


x


无关的实数


)


的两个实根在区间


2

[0


,


2]


内,求


m


的取值范围。



2


2



解:令


f(x)= x


+


(


1


-


2m)x


+


m


-


1


,由


f(x)=0


的两根落在区间


[0


,


2]


内,



1


1


2


2



2


m


2


2



2< /p>


m


2




x=


-



∈


[0,2] (


对称轴


) x=


-



∈


[0,2] (


对称轴


)










1





2


m




(判别式)



则有






f(


-


)


<


0


(顶点)




△>


0


2




< br>



2







(端点 )



≥


0

< br>


f(0)


≥


0


(端点)


f(0)




(端点)



≥


0


f(2)


≥


0


(端点)


f(2)










0


≤-


+2m


≤


4



1< /p>



1


2


2


2


+


m


-

< p>
1


<


0



即为



-


(


-


m )


4




< /p>


2



m


-


1


≥


0


17



1


2


4



+


(


-


2m)2


+


m


-


1


≥


0


解之得:


{m|1


≤


m


<


}


8


2< /p>





小结


:



“以形辅数”,化难为易。转化为熟悉的几何模型来求解



2












< br>思考题


:


(06


上海春


21)


设函数


f(x)=|x

< br>-4x-5|


(


1


)在区间< /p>


[-2,6]


上画出函数


f(x)


的图像


;


(


2


)


集合


A={x|f(x)


≥


5},B=(-


∞


,-2]


∪


[6,+


∞


).


试判断集合


A


和

< br>B


之间的关系


,


并给出证明


;


(


3


)当


k>2


时


,


求证在 区间


[-1,5]


上


,y=kx+3k


的图像位于函数


f(x)


图像的上方< /p>


.


21.


解


:(1)







y










8




























6




























4




























2











































-2





0











4



x









2




6





-2





























(2)


方程


f(x)=5

< br>的解分别是


2-


14


,


0


和


2+


14


,由于


f(x)


在(


-


∞,


1]


和


[ -1


,


2]


和


[5


,


+


∞)上单调递增,因此


A=(-


∞


,2-


1 4


]


∪


[2+


14


,+


∞


).

< br>由于


2+


14


<6, 2-


14


>-2,


∴


B



A < /p>


2


(3)[


解法一


]


当


x


∈


[ -1,5]


时


,f(x)=-x


+4x +5


2


g(x)=k(x+3)-( -x


+4x+5)


2


=x


+(k-4)x+(3k-5)


4



k


2 < /p>


k


2



20


k



36


=(x-


)



,

4


2


4



k


<1 ,


又


-1

< br>≤


x


≤


5,

< br>2


4



k


①当


-1


≤


<1,


即


2


时


,


2


∵


k>2,

∴


k


2



20


k



36


4



k


1


2< /p>


取


x=


, g(x)

< br>min


=



=

< br>


[(


k


10)



64]



4


2


4


∵

16


≤


(k-10)


<64 ,


∴


(k-10)


-64<0 ,


则


g(x)


min

>0



2


2



②当< /p>


4



k


<-1< /p>


,既


k>6


时,取


x= -1


,


g(x)


min


=2k>0


2


由①②可知,当

< p>
k>2


时,


g(x)>0


,


x


∈


[-1


,


5]


因此,在


[-1


,


5]


上,


y=kx+3k


的图像位于函数


f(x)


图像的上方< /p>


.


2


[


解法二


]


当


x


∈


[-1 ,5]


时


,f(x)=-x


+4x+5



y



k


(


x



3)


2



,得


x


+(k-4)x+(3k-5)=0


,



由



2



y




x



4


x


< br>5


令△


= (k-4)


-4(3 k-5)=0


,解得


k=2


或


k=18,


在区间


[-1


,


5]


上,当


k=2


时,


y=2(x+3)


的图像与函数


f(x)


的图像只交于一点


(1,8);



当

k=18


时,


y=18(x+3)


的图像与函数


f(x)


的图像没有交点。



如图可知,由于直线


y=k(x+3)

过点


(-3,0)


,当


k>2


时,直线


y=k(x+3)


是由直线


y=2(x+3)


绕点


(-3,0)


逆时针方向旋转得到,因此在区间


[-1


,


5]


上,


y=k(x+3)


的图像位于函数


f(x)


图像的上方。



小



结



数形结合的思想,其实质是将抽象 的数学语言与直观的图形结合起来,使抽象思维和形象


思维结合,通过对图形的认识、数 形的转化,可以培养思维的灵活性、形象性。通过数形结合,


可以使复杂问题简单化,抽 象问题具体化。



一.数形结合的信息转化的三个途径:



(


1


)建立坐标系,引入参数,化静为动,以动求解;



(


2


) 转化为熟悉的几何模型来求解;



(


3


)构造几何模型来求解。



二.常用的数学模型:



(

< p>
1


)


一元二次函数的图像;



(


2


)

< br>一元一次函数的图形;



(


3


)定比分点公式;


(


4


)斜率公式;



(


5


)两点间的距离公式;

< p>


(


6


)点 到直线的距离公式



课后练习



x


b


1


.

< p>
(


05


福建理


5


)



函数


f

< p>
(


x


)


a


的图象如图,其中



a


、


b


为常数,则下列结论正确的是


( B )



A



a


>1


,


b


<0


;



B


0<


a


<1


,


b


<0



C


0<


a


<1


,


b


>0


;



D


< br>a


>1


,


b

>0


本题考查指数形函数的性质,分类讨论,的思想和解



决问题的能力,考查数形结合的思想,也可由图用特



值法求解。



2


.


(


05


广东


9


)在同一平面直角坐标系中,函数



y



f


(


x


)


和



y



g


(


x


)


的图象关于直线


y



x


对称


.


现将


y



g


(


x


)


的图象沿


x


轴向左平


移


2

个



单位,再沿


y


轴向上平移


1


个单位,所得的图象是由两条线段组成的 折线(如图


2


所示)


,则


函



数


f

< br>(


x


)


的表达式为(

< p>
A


)



2




2


x



2


,



1



x



0



A

< br>.


f


(


x


)




x




2


,


0



x



2




2



2


x



2

< br>,



1



x



0



B


.


f


(


x


)




x




2


,


0



x


< br>2




2






2


x



2


,


1



x



2



C


.


f


(


x


)

< br>



x




1


,


2



x



4




2



2


x



6


,


1



x


< br>2



D


.


f


(


x


)




x




3


,


2



x



4




2



本题主要考查分段 函数的图像、图像平移、反函数、采用排除法,关键是取恰当的点,本题


取端点。



3


.


(

< p>
05


重庆


3.



若函数


f


(


x


)


是定义在


R


上的偶函 数,在


(





,


0


]


上是减函数,且


f


(2)


0


,则使


得


f


(


x


)<0


的


x


的取值范围是


( D )



A


(


,2)


;







B


(2,



C


(


,


2)


( 2,


)


;





D


(


解析


:



4.(05


浙江理


8)


已知


k


<-


4


,则函数


y


=


cos2


x< /p>


+


k


(cos


x


-


1)


的最小值是

( A )


(A) 1 (B)


-


1 (C) 2


k


+


1 (D)


-


2


k


+


1


本题考查含参二次函数的最值、二倍角公式、换元法、转化的思想、数形 结合的思想,运


算能力。



5


.方程


sinx =


x



的解的个数为



(


C


)



2


)


;



2,2)


。



y


0


x


A


.


1 B. 2 C. 3 D. 4


2


6.


若函数


f(x)=ax


+


bx


+


c , (a


≠


0),


若


f(x)=0


的两根分别在区间(


1


,


2


)和(


2


,


3


)内,则

< p>
以下不等式中正确的是(


B


)



A. f(1)f(2)>0


B. f(1)f(2)<0


C. f(1)f(3)<0



D. f(2)f(3)>0


7.


已知


f


(


x


)


是实数集


R


上的奇函数


,


且在区间

< p>
(


0


,





)


上是单调递增函数


,


若< /p>


f


(


)



0


,


且


< p>
1


2



ABC

< p>
的内角


A


满足


f


(cos


A


)



0


,


则


A

< p>
的取值范围是


( )


2

< br>





2





2



,



)


(B)


(


,


)


(C)


(


,


)


(D)


(


,


)



(


,



)< /p>



3


3


2


2


3


3


2

< p>
3


解析



由于函数


f


(


x


)

< p>
是一个抽象函数


,


因此可根据函数有关性质由题< /p>



(A)


(


意构 造出符合条件的一个特殊函数图象


,


如图


5


所示


,


由图象及三角形

< p>


内角范围可知


:


0



cos


A



y


1


1


或



1



cos


A




,

< p>
故选


D.


2


2


1


O




2


1



2


x


8.(05

北京理


13


)对于函数


f


(


x


)


定义域中任意的


x


1


,


x


2


(


x


1


≠


x


2


)


,有如下结论:




①



f


(


x


1


+


x


2


)=


f


(

< p>
x


1


)


·


f


(


x


2

)


;



②



f


(< /p>


x


1


·


x


2


)=


f


(


x


1


)+


f

< p>
(


x


2


)


;




③



图


5 < /p>


f


(


x


1


)



f


(

< p>
x


2


)


x



x


2


f

(


x


1


)



f


(


x


2< /p>


)


>0


;



④



f


(


1


. < /p>


)



x


1



x


2


2

< p>
2



当


f


(


x


)=l


gx< /p>


时,上述结论中正确结论的序号是



②③


.


2


9.


当不等式

2



x



px



1


5



6


中恰好有一个解时


,


实数


p


的值是


____.


2


y


提示



抛物线


y



x



px



1< /p>


5


和直线


y


< /p>


6


相切


.


方程< /p>



x


2



px



9



0


有相等的两实根


,




p


2



3


6



0



p




6


.


10.


< p>
若不等式


4


x



x


2



ax

< p>
的解集是


(


0


,


4


]


,


求实数


a


的取值范围


.


解析



作函数


y


1



a


< /p>


0



4


x



x


2


,

< p>
y


2



ax


的图象


(


如图


6).


由图


6


知


,


要使


y


1



y


2


的解集是


(


0


,


4


]

< p>
,


应有


a



0


.


2


0


1


a



0



4


x


a



0



图


6


11.


(


2005


年湖北卷)已知向量


a


= (


x


,


x


+ 1)


,


b


= (1


–



x


,


t


).


-


-


-


-


-


-


-


-