江蘇省丹陽市呂叔湘中學(xué) 趙如國
函數(shù)與導(dǎo)數(shù)歷來都是高考命題的重點,“能力立意”是高考數(shù)學(xué)命題的基本思想,在這一思想的指引下,高考命題者往往會以函數(shù)為載體,整體把握高中數(shù)學(xué)的教學(xué)特點,對學(xué)生綜合性的理解和應(yīng)用能力進行考核.考慮到函數(shù)與導(dǎo)數(shù)在數(shù)學(xué)知識體系中的重要地位,命題者經(jīng)常以這部分內(nèi)容為主設(shè)計綜合題,以檢查學(xué)生的邏輯推理能力、綜合分析能力及數(shù)學(xué)思維能力.鑒于此,教師要專注學(xué)生高三復(fù)習(xí)過程中在這一模塊的具體情況,并有策略地施加引導(dǎo).
在高三復(fù)習(xí)時,由于整個高中階段的新課學(xué)習(xí)已經(jīng)結(jié)束,這時教師要引導(dǎo)學(xué)生,站在全局的高度,對導(dǎo)數(shù)與函數(shù)在高中數(shù)學(xué)中的地位有一個總體性的認識,同時更要藉此引領(lǐng)學(xué)生把握該知識模塊與其他模塊之間的聯(lián)系.
為提升學(xué)生復(fù)習(xí)時的關(guān)注度,教師還要結(jié)合近年來對高考試卷的分析,引導(dǎo)學(xué)生明確高考在函數(shù)與導(dǎo)數(shù)部分考核的側(cè)重點,讓學(xué)生知道復(fù)習(xí)過程中的著力點.一般來講,學(xué)生在進行復(fù)習(xí)時,應(yīng)該要關(guān)注導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用,能夠結(jié)合導(dǎo)數(shù)對函數(shù)的圖像特征進行研究,并由此理清函數(shù)的具體性質(zhì).在高考試卷上,此類問題往往是以初等函數(shù)為背景來設(shè)計題目,甚至?xí)旁趬狠S題的位置.這也就提醒學(xué)生復(fù)習(xí)該模塊內(nèi)容時,要兼顧到基礎(chǔ)性和綜合性兩個方面,要求學(xué)生對基本概念進行準確的把握和理解,并提醒他們注意知識和方法的融會貫通,還要能夠聯(lián)系所學(xué)內(nèi)容解決最基礎(chǔ)的實際性問題.具體來講,學(xué)生在復(fù)習(xí)時要注意以下幾個方面的問題.
(1)重視函數(shù)的圖像和基本性質(zhì),包括定義域、值域、奇偶性、單調(diào)性、最值和周期性等,尤其是指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合各類型函數(shù)的典型情形分析其函數(shù)的基本特征.
(2)重視函數(shù)、方程、不等式等內(nèi)容相互整合的綜合性問題,引導(dǎo)學(xué)生通過化歸思想、數(shù)形結(jié)合思想、分類討論思想等展開分析和處理,同時也要指導(dǎo)學(xué)生將導(dǎo)數(shù)作為基本工具,藉此來研究函數(shù)的基本性質(zhì),以及相關(guān)問題的證明.
(3)重視實際性問題的處理,引導(dǎo)學(xué)生充分利用建模思維,從實際問題情境中提煉出數(shù)學(xué)模型,并充分應(yīng)用函數(shù)與導(dǎo)數(shù)的基本理論和方法,完成問題的分析和研究.
在指導(dǎo)學(xué)生進行復(fù)習(xí)時,我們要向?qū)W生強調(diào)某項內(nèi)容的重要性,不僅要強調(diào)“重要”二字,更要讓學(xué)生明確:重要在什么地方,要復(fù)習(xí)哪些內(nèi)容,具體該做哪些事兒.這樣才能讓學(xué)生的各項工作更有針對性,才能實現(xiàn)有條不紊地推進.
函數(shù)的概念性非常強,它的性質(zhì)是數(shù)學(xué)問題處理的重要工具,定義域、值域、單調(diào)性、奇偶性等歷來都是高考命題的重點,幾乎可以說是每年必考,學(xué)生必須要靈活而深刻地掌握.圖像是函數(shù)的重要組成,能對函數(shù)性質(zhì)進行有效的刻畫,因此在復(fù)習(xí)過程中,教師要指導(dǎo)學(xué)生以數(shù)形結(jié)合思想為基礎(chǔ),深刻把握函數(shù)及圖像的關(guān)系.
在復(fù)習(xí)過程中,教師還要充分意識到,二次函數(shù)的最值討論、零點分布等都是導(dǎo)數(shù)問題的基礎(chǔ),這要求學(xué)生能夠反復(fù)過關(guān),同時還要求學(xué)生能夠結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性、奇偶性、周期性等基本性質(zhì)來描繪圖像,并領(lǐng)悟其中的數(shù)學(xué)思想.在研究函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及極值問題時,導(dǎo)數(shù)是最有效的一項工具,教師要幫助學(xué)生形成使用導(dǎo)數(shù)巧妙分析問題的相關(guān)意識和思維習(xí)慣.
例題展現(xiàn):現(xiàn)有函數(shù)f(x)=(x-1)ex-kx2,試分析:
(1)當k=1時,該函數(shù)的單調(diào)性特點;
(2)如果該函數(shù)在[0,+∞)上單調(diào)遞增,確定k的取值范圍.
思路分析:(1)若k=1,則f(x)=(x-1)ex-x2,則f′(x)=ex+(x-1)ex-2x=x(ex-2).令f′(x)=x(ex-2)>0,可以解得x>ln2或x<0;再令f′(x)=x(ex-2)<0,則有0<x<ln2,所以該函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為(-∞,0)和(ln2,+∞),單調(diào)減區(qū)間為(0,ln2).
(2)對原函數(shù)進行求導(dǎo),f ′(x)=ex+(x-1)ex-2kx=x(ex-2k),如果該函數(shù)在[0,+∞)上單調(diào)遞增,則在對應(yīng)區(qū)間內(nèi),f′(x)=x(ex-2k)≥0恒成立,可以得出ex-2k≥0,即ex≥2k恒成立.由于ex≥1,所以2k≤1,因此有當時,f′(x)=x(ex-2k)≥0,當x取0時,上述不等式取等號.則本題所要確定的實數(shù)k的取值范圍為
綜觀近幾年的高考試題,我們發(fā)現(xiàn)很多函數(shù)的問題可以從導(dǎo)數(shù)的角度展開分析,并最終獲得求解.為適應(yīng)這一需要,教師在復(fù)習(xí)教學(xué)中,應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生更進一步地研究和認識導(dǎo)數(shù),并結(jié)合課程標準的基本要求,有效展開復(fù)習(xí),尤其要避免學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中將導(dǎo)數(shù)和函數(shù)割裂開來的行為.
教師在復(fù)習(xí)過程中要積極滲透導(dǎo)數(shù)的知識,并引導(dǎo)學(xué)生從函數(shù)性質(zhì),以及圖像的變化特點出發(fā),居高臨下地對導(dǎo)數(shù)和函數(shù)的知識進行整合,積極發(fā)揮導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用.此外,教師應(yīng)該要關(guān)注導(dǎo)數(shù)的幾何意義和內(nèi)涵,并由此引導(dǎo)學(xué)生探索相關(guān)內(nèi)容與幾何的關(guān)系,從而加深他們的理解.
學(xué)生還要積極從導(dǎo)數(shù)的角度出發(fā),引領(lǐng)學(xué)生破解函數(shù)圖像的基本特點,同時也要引導(dǎo)學(xué)生分析方程的相關(guān)性質(zhì).經(jīng)過分析,學(xué)生能夠明確繪制某些函數(shù)的圖像時,直接處理難度較大,但是先從導(dǎo)數(shù)的角度出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生探明性質(zhì)、作出草圖,最后就能夠輕松完成任務(wù).
此外,學(xué)生在研究導(dǎo)數(shù)問題時,經(jīng)常會因為概念理解偏差而出現(xiàn)錯誤,因此教師必須要引導(dǎo)學(xué)生探明其實質(zhì),并有意識地引導(dǎo)學(xué)生強化訓(xùn)練,幫助學(xué)生形成充分的理解和認識.
函數(shù)與導(dǎo)數(shù)都是重要的數(shù)學(xué)模型,很多問題也都是理想化的,如果引導(dǎo)學(xué)生過分側(cè)重理想化的模型分析,則容易限制學(xué)生思維的發(fā)展,他們的認識能力也很難因此而得到發(fā)展.同時,數(shù)學(xué)教師應(yīng)該意識到當前很多高考題也習(xí)慣將數(shù)學(xué)理論和實際場景聯(lián)系起來,并由此引導(dǎo)學(xué)生展開建模處理,藉此來提升他們的能力和思維.
例題展示:某地需要建造一座橋,現(xiàn)在已經(jīng)將兩側(cè)的橋墩建好,且已知橋墩距離為m米,余下的工程僅僅對應(yīng)著現(xiàn)有橋墩之間的路面工程和中間橋墩的建造.經(jīng)過預(yù)測,橋墩的建造費用是256萬元/個,每兩個橋墩之間距離為x米的路面建造費用為x萬元.假設(shè)這些橋墩都可以視為點,而且之間的距離也都是相等的,現(xiàn)在忽略其他因素,將剩下工程所需費用記作y萬元.試分析:
(1)y關(guān)于x的函數(shù)表達式;
(2)如果m等于640,則應(yīng)該建造多少個橋墩,可以使得y的取值最?。?/p>
思路分析:(1)先假設(shè)需要新建橋墩數(shù)為n個,即(n+1)x=m,因此有,進一步可以寫出函數(shù)式y(tǒng)=
綜上所述,在高三復(fù)習(xí)過程中,教師要引導(dǎo)學(xué)生站在全局的高度,審視高中數(shù)學(xué)的知識框架和方法特點,有效指導(dǎo)他們完成對函數(shù)與導(dǎo)數(shù)的復(fù)習(xí),由此提升他們的復(fù)習(xí)質(zhì)量.