新人教A版必修第一册 3.2 函数的基本性质 课件(3课时)

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名称 新人教A版必修第一册 3.2 函数的基本性质 课件(3课时)
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资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2022-09-20 14:23:12

文档简介

(共37张PPT)
第二课时 函数的最大(小)值
明确目标 发展素养
1.理解函数的最大值和最小值的概念. 2.能借助函数的图象和单调性,求一些简单函数的最值. 3.能利用函数的最值解决有关的实际应用问题. 1.借助函数最值的求法,培养直观想象和数学运算素养.
2.利用函数的最值解决实际问题,培养数学建模素养.
(一)教材梳理填空
函数最大值与最小值:
最值 最大值 最小值
条件 一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足: x∈I,都有 f(x) M f(x) M
x0∈I,使得_________ 结论 M是函数y=f(x)的最大值 M是函数y=f(x)的最小值
几何意义 f(x)图象上最高点的________ f(x)图象上最低点的________


f(x0)=M
纵坐标
纵坐标
[微思考] 若函数f(x)≤M,则M一定是函数的最大值吗?
提示:不一定,只有定义域内存在一点x0,
使f(x0)=M时,M才是函数的最大值,否则不是.
(二)基本知能小试
1.判断正误:
(1)若对任意x∈I,都有f(x)≤M,则M是函数f(x)的最大值. ( )
(2)如果函数有最值,则最值一定是其值域中的一个元素. ( )
(3)如果函数的值域是确定的,则它一定有最值. ( )
(4)函数的最大值一定比最小值大. ( )
(5)若函数f(x)在区间[-1,2]上是减函数,则函数f(x)在区间[-1,2]上的最大值为f(-1). ( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√
3.设函数f(x)=3x-1(x<0),则f(x) (  )
A.有最大值        B.有最小值
C.既有最大值又有最小值 D.既无最大值又无最小值
解析:∵f(x)在(-∞,0)上单调递增,
∴f(x)<f(0)=-1,故选D.
答案:D
题型一 图象法求函数的最值问题 
[探究发现]
函数最大值或最小值与函数图象有什么关系?
提示:函数的最大值是f(x)图象上最高点的纵坐标.函数的最小值是f(x)图象上最低点的纵坐标.   
[解] (1)图象如图所示.
(2)由图象可知f(x)的单调递增区间为[-1,0],[2,5];单调递减区间为(0,2),值域为[-1,3].
[方法技巧]
利用图象求函数最值的步骤
(1)画出函数y=f(x)的图象.
(2)观察图象,找出图象的最高点和最低点.
(3)写出最值,最高点的纵坐标是函数的最大值,最低点的纵坐标是函数的最小值.  
【对点练清】
1.函数f(x)在区间[-2,5]上的图象如图所示,则此函数的最小值、最大值分别是 (  )
A.-2,f(2)     
B.2,f(2)
C.-2,f(5)
D.2,f(5)
解析:由函数的图象知,当x=-2时,有最小值-2;当x=5时,有最大值f(5).
答案:C 
题型二 利用单调性求函数最值 
【学透用活】
利用单调性求最值的常用结论
(1)如果函数f(x)在区间[a,b]上是增(减)函数,则f(x)在区间[a,b]的左、右端点处分别取得最小(大)值和最大(小)值.
(2)如果函数f(x)在区间(a,b]上是增函数,在区间[b,c)上是减函数,则函数f(x)在区间(a,c)上有最大值f(b). 
(3)如果函数f(x)在区间(a,b]上是减函数,在区间[b,c)上是增函数,则函数f(x)在区间(a,c)上有最小值f(b). 
[方法技巧]
利用单调性求函数的最大(小)值的一般步骤
(1)判断函数的单调性.
(2)利用单调性求出最大(小)值.
提醒:(1)求最值勿忘求定义域.
(2)闭区间上的最值,不判断单调性而直接将两端点值代入是最容易出现的错误,求解时一定注意.  
题型三 二次函数在区间上的最值 
[探究发现]
(1)二次函数y=ax2+bx+c的图象和解析式之间的关系,由哪些关键因素决定?
提示:二次函数的图象的开口方向由a决定,对称轴由a,b共同决定,c决定了函数与y轴的交点位置.
(2)求二次函数y=ax2+bx+c在区间[m,n]上的最值,关键因素有哪些?
提示:求二次函数y=ax2+bx+c在区间[m,n]上的最值,关键因素是开口方向、对称轴与区间的位置关系.
【学透用活】
[典例3] 已知函数f(x)=x2-ax+1.
(1)求f(x)在[0,1]上的最大值;
(2)当a=1时,求f(x)在闭区间[t,t+1](t∈R)上的最小值.
[方法技巧]
1.含参数的二次函数最值问题的解法
解决含参数的二次函数的最值问题,首先将二次函数化为y=a(x+h)2+k的形式,再依a的符号确定抛物线的开口方向,依对称轴x=-h得出顶点的位置,再根据x的定义区间结合大致图象确定最大或最小值.
2.含参数的二次函数最值问题的三种类型
(1)区间固定,对称轴变动(含参数),求最值.
(2)对称轴固定,区间变动(含参数),求最值.
(3)区间固定,最值也固定,对称轴变动,求参数.
通常都是根据区间端点和对称轴的相对位置进行分类讨论.  
2.已知二次函数f(x)=x2-2x+3.
(1)当x∈[-2,0]时,求f(x)的最值;
(2)当x∈[-2,3]时,求f(x)的最值;
(3)(定轴动区间)当x∈[t,t+1]时,求f(x)的最小值g(t).
解:f(x)=x2-2x+3=(x-1)2+2,其对称轴为x=1,开口向上.
(1)当x∈[-2,0]时,f(x)在[-2,0]上是减函数,
故当x=-2时,f(x)有最大值f(-2)=11;
当x=0时,f(x)有最小值f(0)=3.
(2)当x∈[-2,3]时,f(x)在[-2,3]上先递减后递增,
故当x=1时,f(x)有最小值f(1)=2.
又|-2-1|>|3-1|,
所以f(x)的最大值为f(-2)=11.
(3)①当t>1时,f(x)在[t,t+1]上是增函数,所以当x=t时,f(x)取得最小值,此时g(t)=f(t)=t2-2t+3.
②当t≤1≤t+1,即0≤t≤1时,
f(x)在[t,t+1]上先递减后递增,
故当x=1时,f(x)取得最小值,此时g(t)=f(1)=2.
题型四 函数最值的实际应用 
【学透用活】
[典例4] 一个工厂生产某种产品每年需要固定投资100万元,此外每生产1件该产品还需要增加投资1万元,年产量为x(x∈N*)件.当x≤20时,年销售总收入为(33x-x2)万元;当x>20时,年销售总收入为260万元.记该工厂生产并销售这种产品所得的年利润为y万元.(年利润=年销售总收入-年总投资)
(1)求y(万元)与x(件)的函数关系式.
(2)当该工厂的年产量为多少件时,所得年利润最大?最大年利润是多少?
[方法技巧] 求解实际问题的4个步骤
【对点练清】
1.用长为24 m的材料围一矩形场地,中间加两道隔墙,要使矩形面积最大,则隔墙的长度为_______m.
2.将进货单价为40元的商品按50元一个出售时,能卖出500个,已知这种商品每涨价1元,其销售量就减少10个,为得到最大利润,售价应为多少元?最大利润为多少?
解:设售价为x元,利润为y元,单个涨价(x-50)元,销量减少10(x-50)个,销量为500-10(x-50)=(1 000-10x)个,则y=(x-40)(1 000-10x)=-10(x-70)2+9 000.故当x=70时,ymax=9 000.
即售价为70元时,利润最大值为9 000元.
三、创新性——强调创新意识和创新思维
3.在①函数的最小值为1,②函数图象过点(-2,2),③函数的图象与y轴交点的纵坐标为2,这三个条件中任选一个,将下面问题补充完整,并求解.
已知二次函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0),满足f(x+1)-f(x)=2x+3,且满足________(填所选条件的序号).
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)设g(x)=f(x)-2tx,当x∈[1,+∞)时,函数g(x)的最小值为-2,求实数t的值.(共39张PPT)
3.2.2 奇偶性
明确目标 发展素养
1.理解奇函数、偶函数的定义,了解奇函数、偶函数图象的特征. 2.掌握判断函数奇偶性的方法,会根据函数奇偶性求函数值或解析式. 3.能利用函数的奇偶性与单调性分析、解决较简单的问题. 1.借助奇(偶)函数的特征,培养直观想象素养.
2.借助函数奇偶性的判断方法,培养逻辑推理素养.
3.借助奇偶性与单调性的应用,提升逻辑推理和数学运算素养.
(一)教材梳理填空
奇偶性 偶函数 奇函数
定义 一般地,设函数f(x)的定义域为I,如果 x∈I,都有 ,且 ,那么函数f(x)就叫做偶函数 一般地,设函数f(x)的定义域为I,如果 x∈I,都有 ,且 ,那么函数f(x)就叫做奇函数
-x∈I
f(-x)=f(x)
-x∈I
f(-x)=-f(x)
图象特点 关于 对称 关于 对称
定义域特征 关于 对称 奇偶性 如果函数是奇函数或是偶函数,那么称函数f(x)具有 ________ y轴
原点
原点
奇偶性
续表
[微思考] 既是奇函数又是偶函数的函数只有f(x)=0(x∈R)这一函数吗?
提示:不是只有一个,有无数个,如f(x)=0(x∈[-1,1]),f(x)=0(x∈[-2,2]).
(二)基本知能小试
1.判断正误:
(1)f(x)是定义在R上的函数,若f(-1)=f(1),则f(x)一定是偶函数. ( )
(2)对于函数y=f(x),若存在x,使f(-x)=-f(x),则函数y=f(x)一定是奇函数. ( )
(3)若函数的定义域关于原点对称,则这个函数不是奇函数就是偶函数.( )
答案:(1)× (2)× (3)×
2.下列函数是偶函数的是 (  )
A.y=x       B.y=3x2
C.y=x-1 D.y=|x|(x∈[0,1])
解析:选项A、C中的函数是奇函数,选项B中的函数是偶函数,选项D中的函数既不是奇函数,也不是偶函数.
答案:B
3.函数y=f(x),x∈[-1,a](a>-1)是奇函数,则a等于 (  )
A.-1 B.0
C.1 D.无法确定
解析:∵奇函数的定义域关于原点对称,∴a-1=0,即a=1.
答案:C
4.函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=-x+1,则当x<0时,f(x)=________.
解析:当x<0时,-x>0,则f(-x)=-(-x)+1=x+1=-f(x),所以f(x)=-x
-1.
答案:-x-1
题型一 函数奇偶性的判断 
[探究发现]
(1)为什么奇函数、偶函数的定义域一定关于原点对称?
提示:由函数奇偶性的定义知,若x在定义域内,则-x一定也在定义域内(若-x不在定义域内,则f(-x)无意义),因此,具有奇偶性的函数的定义域必关于原点对称.
(2)是否存在函数既是奇函数又是偶函数?
提示:若f(x)既是奇函数又是偶函数,则f(-x)=-f(x),且f(-x)=f(x),f(x)=-f(x)=0,这样的函数有且只有一类,即f(x)=0,x∈D,D是关于原点对称的非空数集.   
(3)∵函数f(x)的定义域为{x|x≠1},不关于原点对称,
∴f(x)是非奇非偶函数,即f(x)既不是奇函数又不是偶函数.
(4)f(x)的定义域是(-∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称.当x>0时,
-x<0,f(-x)=1-(-x)=1+x=f(x);
当x<0时,-x>0,f(-x)=1+(-x)=1-x=f(x).
综上可知,对于x∈(-∞,0)∪(0,+∞),都有f(-x)=f(x),f(x)为偶函数.
[方法技巧]
函数奇偶性的判断方法
(1)定义法:
确定函数的奇偶性时,必须先判定函数定义域是否关于原点对称.若对称,再化简解析式后验证f(-x)=±f(x)或其等价形式f(-x)±f(x)=0是否成立.  
(2)图象法:
(3)性质法:
设f(x),g(x)的定义域分别是D1,D2,那么在它们的公共定义域上:奇+奇=奇,奇×奇=偶,偶+偶=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇.
提醒:分段函数奇偶性的判断,要分别从x>0或x<0来寻找等式f(-x)=f(x)或f(-x)=-f(x)成立,只有当对称的两个区间上满足相同关系时,分段函数才具有确定的奇偶性.
题型二 奇函数、偶函数的图象问题 
【学透用活】
[典例2] 已知奇函数f(x)的定义域为[-5,5],且在区间[0,5]上的图象如图所示.
(1)画出在区间[-5,0]上的图象;
(2)写出使f(x)<0的x的取值集合.
[解] (1)因为函数f(x)是奇函数,所以y=f(x)在[-5,5]上的图象关于原点对称.
由y=f(x)在[0,5]上的图象,可知它在[-5,0]上的图象,如图所示.
(2)由图象知,使f(x)<0的x的取值集合为(-2,0)∪(2,5).
[方法技巧]
巧用奇函数、偶函数的图象求解问题
(1)依据:奇函数 图象关于原点对称,偶函数 图象关于y轴对称.
(2)求解:根据奇函数、偶函数图象的对称性可以解决诸如求函数值或画出奇函数、偶函数图象的问题.  
题型三 利用函数的奇偶性求解析式 
【学透用活】
[典例3] (1)若函数f(x)=ax2+bx+3a+b是偶函数,定义域为[a-1,2a],则a=________,b=________.
(2)已知函数f(x)=ax2+2x是奇函数,则实数a=________.
[方法技巧]
1.利用奇偶性求参数的常见类型
(1)定义域含参数:奇函数、偶函数f(x)的定义域为[a,b],根据定义域关于原点对称,利用a+b=0求参数.
(2)解析式含参数:根据f(-x)=-f(x)或f(-x)=f(x)列式,比较系数利用待定系数法求解.
2.利用函数奇偶性求函数解析式的3个步骤
(1)“求谁设谁”,即在哪个区间上求解析式,x就应在哪个区间上设.
(2)转化到已知区间上,代入已知的解析式.
(3)利用f(x)的奇偶性写出-f(x)或f(-x),从而解出f(x). 
【对点练清】
1.若f(x)=(x+a)(x-4)为偶函数,则实数a=________.
解析:法一:f(x)=(x+a)(x-4)=x2+(a-4)x-4a,f(-x)=(-x+a)(-x-4)=x2-(a-4)x-4a,两式恒相等,则a-4=0,即a=4.
法二:f(x)=(x+a)(x-4)=x2+(a-4)x-4a,要使函数为偶函数,只需多项式的奇次项系数为0,即a-4=0,则a=4.
答案:4
2.已知f(x)是R上的奇函数,且当x∈(0,+∞)时,f(x)=x(1+x),求f(x)的解
析式.
3.设f(x)是偶函数,g(x)是奇函数,且f(x)+g(x)=x2+2x,求函数f(x),g(x)的解析式.
解:∵f(x)是偶函数,g(x)是奇函数,
∴f(-x)=f(x),g(-x)=-g(x),
由f(x)+g(x)=2x+x2,   ①
用-x代替x,
得f(-x)+g(-x)=-2x+(-x)2,
∴f(x)-g(x)=-2x+x2, ②
(①+②)÷2,得f(x)=x2;(①-②)÷2,得g(x)=2x.
题型四 函数单调性与奇偶性的应用 
[探究发现]
(1)如果奇函数f(x)在区间(a,b)上单调递增,那么f(x)在(-b,-a)上的单调性如何?如果偶函数f(x)在区间(a,b)上单调递减,那么f(x)在(-b,-a)上的单调性如何?
提示:如果奇函数f(x)在区间(a,b)上单调递增,那么f(x)在(-b,-a)上单调递增;如果偶函数f(x)在区间(a,b)上单调递减,那么f(x)在(-b,-a)上单调递增.
(2)你能否把上述问题所得出的结论用一句话概括出来?
提示:奇函数在关于原点对称的区间上单调性相同,偶函数在关于原点对称的区间上单调性相反.
(3)若偶函数f(x)在(-∞,0)上单调递增,那么f(3)和f(-2)的大小关系如何?若f(a)>f(b),你能得到什么结论?
提示:f(-2)>f(3);若f(a)>f(b),则|a|<|b|.   
[方法技巧]
比较大小的求解策略
(1)若自变量在同一单调区间上,直接利用函数的单调性比较大小.
(2)若自变量不在同一单调区间上,需利用函数的奇偶性把自变量转化到同一单调区间上,然后利用单调性比较大小.  
角度(二) 解不等式问题 
[典例5] 已知定义在[-2,2]上的奇函数f(x)在区间[0,2]上是减函数,若f(1-m)[方法技巧]
解有关奇函数f(x)的不等式f(a)+f(b)<0,先将f(a)+f(b)<0变形为f(a)<-f(b)=f(-b),再利用f(x)的单调性去掉“f”,化为关于a,b的不等式.另外,要特别注意函数的定义域.由于偶函数在关于原点对称的两个区间上的单调性相反,因此我们要利用偶函数的性质f(x)=f(|x|)=f(-|x|)将f(g(x))中的g(x)全部化到同一个单调区间内,再利用单调性去掉符号f,使不等式得解.  
【对点练清】
1.设偶函数f(x)的定义域为R,当x∈[0,+∞)时,f(x)是增函数,则f(-2),f(π),f(-3)的大小关系是 (  )
A.f(π)>f(-3)>f(-2) B.f(π)>f(-2)>f(-3)
C.f(π)<f(-3)<f(-2) D.f(π)<f(-2)<f(-3)
解析:由偶函数与单调性的关系知,若x∈[0,+∞)时,f(x)是增函数,则x∈(-∞,0)时,f(x)是减函数,故其图象的几何特征是自变量的绝对值越小,则其函数值越小,∵|-2|<|-3|<π,∴f(π)>f(-3)>f(-2).
答案:A 
2.函数f(x)是定义在实数集上的偶函数,且在[0,+∞)上是增函数,f(3)A.(1,+∞) B.(-∞,-2)
C.(-∞,-2)∪(1,+∞) D.(-1,2)
解析:因为函数f(x)是定义在实数集上的偶函数,且f(3)1或a<-2.
答案:C 
【课堂思维激活】
一、综合性——强调融会贯通
1.已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x≥0 时,f(x)=x2-2x.
(1)求f(x)的解析式,并画出f(x)的图象.
(2)设g(x)=f(x)-k,利用图象讨论:当实数k为何值时,函数g(x)有一个零点?两个零点?三个零点?
(2)由g(x)=f(x)-k=0可得f(x)=k.
结合函数的图象可知:
①当k<-1或k>1时,y=k与y=f(x)的图象有1个交点,即g(x)=f(x)-k有1个零点.
②当k=-1或k=1时,y=k与y=f(x)有2个交点,即g(x)=f(x)-k有2个零点.
③当-1<k<1时,y=k与y=f(x)有3个交点,即g(x)=f(x)-k有3个零点.(共29张PPT)
3.2 函数的基本性质
3.2.1 单调性与最大(小)值
第一课时 函数的单调性
明确目标 发展素养
1.理解函数的单调性的概念,能运用函数图象理解和研究函数的单调性. 2.会用函数单调性的定义判断(证明)一些函数的单调性. 3.会求一些具体函数的单调区间. 1.借助单调性的证明,培养逻辑推理素养.
2.通过求单调区间及应用单调性解题,培养直观想象和数学运算素养.
(一)教材梳理填空
1.增函数与减函数的定义:
条件 一般地,设函数f(x)的定义域为I,区间D I:如果 x1,x2∈D,当x1<x2时 都有___________ 都有 __________
结论 那么就称函数f(x)在区间D上是 函数 那么就称函数f(x)在区间D上是 函数
f(x1)<f(x2)
f(x1)>f(x2)


[微思考] 
(1)所有的函数在定义域上都具有单调性吗?
提示:不是.
图示
续表
(2)增(减)函数定义中的x1,x2有什么特征?
提示:定义中的x1,x2有以下3个特征.
①任意性,即“任意取x1,x2”中“任意”二字绝不能去掉,证明时不能以特殊代替一般;②有大小,通常规定x12.单调性与单调区间:
如果函数y=f(x)在区间D上单调递增或单调递减,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,区间D叫做y=f(x)的 .
单调区间
(二)基本知能小试
1.判断正误:
(1)所有函数在定义域上都具有单调性. ( )
(2)因为f(-1)<f(2),所以函数f(x)在[-1,2]上单调递增. ( )
(3)若f(x)是R上的减函数,则f(-3)>f(2). ( )
(4)若函数f(x)在区间(1,2]和(2,3)上均单调递增,则函数f(x)在区间(1,3)上也单调递增. ( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)×
2.函数y=f(x)的图象如图所示,其增区间是 (  )
A.[-4,4]
B.[-4,-3]∪[1,4]
C.[-3,1]
D.[-3,4]
解析:由图可知,函数y=f(x)的单调递增区间为[-3,1],选C.
答案:C
[方法技巧] 利用定义证明函数单调性的四个步骤
题型二 求函数的单调区间 
【学透用活】
(1)如果函数f(x)在其定义域内的两个区间A,B上都是增(减)函数,则两个区间用“,”或“和”连接,不能用“∪”连接.
(2)书写单调区间时,若函数在区间的端点处有定义,则写成闭区间、开区间均可.但若函数在区间的端点处无定义,则必须写成开区间.
[典例2] 画出函数y=-x2+2|x|+3的图象,并指出函数的单调区间.
2.将本例中“y=-x2+2|x|+3”改为“y=|-x2+2x+3|”,如何求解?
解:函数y=|-x2+2x+3|的图象如图所示.
由图象可知其单调递增区间为[-1,1],[3,+∞);单调递减区间为
(-∞,-1),(1,3).
题型三 函数单调性的应用 
[探究发现]
(1)已知f(x)的定义域为[a,b]且为增函数,若f(m)>f(n),则m,n满足什么关系?
【学透用活】
[典例3] (1)已知函数f(x)=-x2-2(a+1)x+3.
①若函数f(x)在区间(-∞,3]上是增函数,则实数a的取值范围是________;
②若函数f(x)的单调递增区间是(-∞,3],则实数a的值为________.
(2)若函数f(x)=x2+ax+b在区间[1,2]上不单调,则实数a的取值范围为________.
[方法技巧]
函数单调性的应用策略
(1)比较函数值的大小:解决此类问题时,应根据函数的性质(如对称性等)将自变量转化到函数的同一个单调区间上,利用单调性比较大小.
(2)解函数不等式:求解此类问题,主要是利用函数的单调性将“f”符号脱掉,使其转化为具体的不等式求解.此时应特别注意函数的定义域.
(3)求参数范围:其方法是根据函数的单调性,构建含参数的方程(组)或不等式(组)进行求解,或先得到图象的升降情况,再结合图象求解.  
【对点练清】
1.函数f(x)是R上的增函数且f(a)+f(b)>f(-a)+f(-b),则 (  )
A.a>b>0 B.a-b>0
C.a+b>0 D.a>0,b>0
解析:当a+b>0时,a>-b,b>-a.
∵函数f(x)是R上的增函数,
∴f(a)>f(-b),f(b)>f(-a),
∴f(a)+f(b)>f(-a)+f(-b).故选C.
答案:C 
3.已知函数f(x)=x2+ax+b在(-∞,1]上单调递减,在[1,+∞)上单调递增,且f(m+2)二、应用性——强调学以致用
2.向一个圆台形的容器(如图所示)中倒水,且任意相等的时间间隔内
所倒的水体积相等,记容器内水面的高度y随时间t变化的函数为
y=f(t),则以下函数图象中,可能是y=f(t)的图象是 (  )
解析:向圆台形容器(下底比上底直径小)注水,由题意知是匀速注水,容器内水面的高度y随时间t的增加而增加,但越往上直径越大,故高度升高得越来越慢.故选D.
答案:D 
三、创新性——强调创新意识和创新思维
3.是否存在函数f(x),其在定义域上既不是增函数,也不是减函数?如果不存在,说明理由;如果存在,举出实例.
提示:存在,如:f(x)=c(c为常数),f(x)=x2在定义域R上既不是增函数,也不是减函数.(答案不唯一)