3.2.2《奇偶性》课时教案
学科 数学 年级册别 高一上册 共1课时
教材 新课标人教A版 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容选自人教A版高中数学必修第一册第三章《函数的概念与性质》中的3.2.2节“奇偶性”。奇偶性是函数的重要性质之一,是在学生掌握了函数的定义、表示方法、单调性等基础知识后进一步深化函数认知的关键环节。教材通过具体函数图像的对称性引入概念,强调从“形”到“数”的抽象过程,体现了数形结合的思想。内容安排由直观感知到逻辑推理,层层递进,为后续学习三角函数、幂函数、指数函数和对数函数的性质打下基础。
学情分析
高一学生已具备基本的函数知识,能够绘制简单函数图像并理解其变化趋势,具有一定的观察归纳能力。但抽象思维仍处于发展阶段,对“对称性”的数学表达(即f(-x)与f(x)的关系)理解存在困难。此外,学生容易将奇偶性与图像美观混淆,忽视定义域关于原点对称的前提条件。针对这些问题,教学中应借助生活实例与几何直观降低认知门槛,通过对比辨析强化概念本质,并设计阶梯式问题引导学生自主建构知识体系。
课时教学目标
观察现实世界
1. 能从生活中常见的对称现象(如人体、建筑、标志图案)中抽象出轴对称与中心对称的数学模型,体会函数奇偶性在现实世界中的广泛存在。
2. 通过观察典型函数图像(如y=x , y=|x|, y=x , y=1/x),发现其关于y轴或原点的对称特征,形成对函数奇偶性的初步感性认识。
思考现实世界
1. 经历从图像对称到代数表达的转化过程,理解偶函数满足f(-x)=f(x)、奇函数满足f(-x)=-f(x)的本质含义,掌握判断函数奇偶性的基本方法。
2. 在判断过程中体会分类讨论思想的应用,明确函数可能既非奇函数也非偶函数,提升逻辑推理能力。
表达现实世界
1. 能用准确的数学语言描述函数的奇偶性,规范书写判断过程,包括验证定义域对称性和计算f(-x)两个关键步骤。
2. 能结合函数解析式与图像,解释奇偶性对函数行为的影响,如值域分布、单调区间对称性等,实现多角度表征。
应用现实世界
1. 运用奇偶性简化函数作图与运算,例如只需画出偶函数在x≥0的部分即可补全整个图像,提高解题效率。
2. 初步体会奇偶性在物理、工程等领域中的应用价值,如力的对称分布、信号处理中的偶信号与奇信号分解。
教学重点、难点
重点
1. 理解函数奇偶性的定义,掌握判断函数奇偶性的基本步骤。
2. 能根据定义判断具体函数(含解析式)是否具有奇偶性,并能说明理由。
难点
1. 深刻理解“定义域关于原点对称”是函数具有奇偶性的前提条件。
2. 准确区分奇函数与偶函数的代数特征,避免机械记忆公式而忽略本质。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法
教具准备
多媒体课件、几何画板动态演示、函数图像卡片、黑板
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入:对称之美
【5分钟】 一、生活中的对称现象引发思考 (一)、展示图片,激发兴趣。
教师利用多媒体依次展示以下五组图片:①天安门城楼正面全景;②蝴蝶展翅特写;③奔驰汽车标志;④太极阴阳图;⑤旋转风车。每张图片播放时间为8秒,随后暂停并提问:“这些事物都具有什么共同特征?”
待学生回答“对称”后,继续追问:“它们的对称方式相同吗?能否分类?”引导学生区分轴对称(前三种)与中心对称(后两种)。接着指出:“在数学中,我们不仅研究图形的对称,还研究函数图像的对称性。今天我们就来探索一类特殊的函数——具有对称性的函数。”
(二)、回顾旧知,建立联系。
教师在黑板左侧绘制平面直角坐标系,并快速草绘两个函数图像:第一个是抛物线y = x ,开口向上,顶点在原点;第二个是直线y = x,过原点斜率为1。然后提问:“同学们还记得这两个函数吗?它们的图像是什么样的?有没有对称性?”
引导学生观察发现:y = x 的图像关于y轴对称,而y = x的图像关于原点对称。此时教师顺势引出课题:“像这样具有特定对称性的函数,我们就称之为偶函数和奇函数。接下来,我们将深入研究它们的数学定义。” 1. 观察图片,回答对称现象。
2. 区分轴对称与中心对称。
3. 回忆函数图像特征。
4. 思考对称性的数学表达。
评价任务 识别对称:☆☆☆
分类准确:☆☆☆
联想函数:☆☆☆
设计意图 以生活实例切入,增强数学亲和力,唤醒学生已有经验;通过图像回顾自然过渡到新知,实现知识衔接;设置问题链激发探究欲望,为概念生成做好铺垫。
新知探究:从形到数
【15分钟】 一、观察图像,归纳共性 (一)、分组活动:图像配对游戏。
教师将事先准备好的六张函数图像卡片分发给六个小组(每组一张),卡片上分别绘制了以下函数的图像片段(仅显示部分):① f(x) = x ;② f(x) = |x|;③ f(x) = x ;④ f(x) = 1/x(x≠0);⑤ f(x) = x + 1;⑥ f(x) = x + x。要求各小组观察本组图像,回答两个问题:① 图像是否具有某种对称性?如果是,是关于y轴还是原点?② 如果给你一个点P(a, f(a))在图像上,你能确定另一个对称点的坐标吗?
教师巡视指导,鼓励学生动手描点验证。约5分钟后,请前三组代表发言描述其图像的对称特征,后三组补充或反驳。特别关注第五、六组是否意识到其图像无明显对称性。
(二)、几何画板动态演示验证。
教师使用几何画板软件现场操作,首先输入f(x) = x ,绘制完整图像,然后选取任意一点A(x, x ),再构造点B(-x, (-x) ),即(-x, x ),连接AB并测量其中点坐标。拖动点A沿曲线移动,实时显示中点始终位于y轴上,从而直观验证图像关于y轴对称。同理,对f(x) = x 进行演示:取点C(x, x ),构造D(-x, -x ),连接CD,中点恒为原点,验证中心对称。
在此过程中,教师不断强调:“当我们说图像关于y轴对称时,意味着对于定义域内的每一个x,只要(x, f(x))在图像上,那么(-x, f(-x))也应该在图像上,并且f(-x)必须等于f(x)。”
二、抽象概括,形成定义 (一)、引导学生尝试定义。
基于上述观察,教师提出驱动性问题:“能否用数学符号语言精确描述‘图像关于y轴对称’这一性质?”鼓励学生大胆表达。可能出现的回答有:“f(-x) = f(x)”、“左边和右边一样高”等。教师肯定合理成分,并引导全班共同完善:
“如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有-x也在定义域内,且f(-x) = f(x),那么函数f(x)就叫做偶函数。”
同样地,引导得出奇函数定义:“如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有-x也在定义域内,且f(-x) = -f(x),那么函数f(x)就叫做奇函数。”
教师板书两个定义,并重点圈出“任意一个x”、“-x也在定义域内”、“f(-x)=f(x)”或“f(-x)=-f(x)”三个关键要素。
(二)、辨析概念,澄清误区。
教师设问:“是不是所有函数都有奇偶性?”让学生思考并举例。引导学生发现f(x)=x+1、f(x)=x +x等函数既不满足f(-x)=f(x),也不满足f(-x)=-f(x),因此既不是奇函数也不是偶函数。进一步提问:“若一个函数定义域是[0, +∞),它可能是奇函数或偶函数吗?”通过反例说明定义域必须关于原点对称,否则无法谈论奇偶性。例如f(x)=√x,虽然f(-x)无意义,故不能称为偶函数。 1. 小组合作观察图像。
2. 描述对称特征并预测对称点。
3. 参与讨论,倾听他人观点。
4. 尝试用数学语言表达对称规律。
评价任务 观察能力:☆☆☆
表达能力:☆☆☆
理解深度:☆☆☆
设计意图 通过动手操作与合作探究,促进知识主动建构;利用信息技术增强直观体验,突破空间想象局限;通过正反例对比,深化对定义前提与本质的理解,防止片面化认知。
典例剖析:规范表达
【12分钟】 一、典型例题讲解 (一)、判断函数奇偶性的一般步骤示范。
教师投影出示例题1:判断下列函数的奇偶性:
(1) f(x) = x - 2x
(2) g(x) = x + {1}{x} (x ≠ 0)
(3) h(x) = x + x + 1
教师边讲解边板书,严格按照“三步走”策略:第一步,检查定义域是否关于原点对称;第二步,计算f(-x);第三步,比较f(-x)与f(x)或-f(x)的关系。
以第(1)题为例:定义域为R,关于原点对称;计算f(-x) = (-x) - 2(-x) = x - 2x = f(x),所以f(x)是偶函数。
第(2)题:定义域{x|x≠0}关于原点对称;g(-x) = (-x) + {1}{-x} = -x - {1}{x} = -(x + {x}) = -g(x),故为奇函数。
第(3)题:定义域为R;h(-x) = (-x) + (-x) + 1 = x - x + 1,既不等于h(x),也不等于-h(x),因此是非奇非偶函数。
(二)、易错点提醒与变式训练。
教师强调常见错误:忽略定义域检验、误认为多项式次数决定奇偶性(如以为偶次幂一定是偶函数)、混淆f(-x)与-f(x)的符号处理。随即给出变式题:f(x) = {x^2 - 1}{x - 1},先化简再判断。引导学生发现该函数可化为f(x) = x + 1(x ≠ 1),定义域不关于原点对称(缺少x=-1),故无法判断奇偶性,再次强化前提条件的重要性。
同时指出:“奇偶性是整体性质,必须对定义域内所有x成立,不能仅凭个别点判断。” 1. 听讲并记录解题步骤。
2. 分析每一步的依据。
3. 辨别易错陷阱。
4. 完成变式题思考。
评价任务 步骤完整:☆☆☆
计算准确:☆☆☆
判断正确:☆☆☆
设计意图 通过规范示范建立清晰的解题流程;利用典型错误警示提升思维严谨性;变式训练加深对定义域前提的理解,培养学生批判性思维。
巩固练习:迁移应用
【8分钟】 一、课堂即时练习 (一)、独立完成基础判断题。
教师发放练习单,包含以下四道题:
1. 判断函数f(x) = |x| + x 的奇偶性。
2. 已知函数f(x) = ax + bx(a,b∈R),试讨论其奇偶性。
3. 若函数f(x)是定义在R上的奇函数,且f(2) = 3,求f(-2)的值。
4. 函数f(x) = {1 - x^2}的图像关于哪个轴对称?说明理由。
要求学生在8分钟内独立完成,教师巡视,重点关注第2题中参数讨论是否全面,第4题是否注意到定义域[-1,1]关于原点对称且f(-x)=f(x)。
(二)、小组互评与反馈。
时间到后,教师邀请四位学生依次上台展示解答过程,其他同学对照自己的答案进行核对。教师适时点评,尤其表扬第2题中能分情况讨论a、b取值影响的学生,指出:“当b=0时,f(x)=ax 为奇函数;当a=0时,f(x)=bx也为奇函数;只有当a=b=0时才是既是奇函数又是偶函数的特殊情况。”对于第3题,强调奇函数性质f(-x)=-f(x)的直接应用,f(-2)=-3。 1. 独立完成练习题。
2. 计算f(-x)并比较关系。
3. 应用性质解决数值问题。
4. 参与展示与互评。
评价任务 独立完成:☆☆☆
方法迁移:☆☆☆
结果正确:☆☆☆
设计意图 通过分层练习实现知识巩固与能力提升;独立完成培养自主学习能力;展示互评促进交流反思,及时纠正偏差,增强课堂参与感。
课堂总结:升华认知
【4分钟】 一、结构化回顾与哲理升华 (一)、系统梳理本节要点。
教师站在讲台中央,缓缓说道:“今天我们穿越了对称之门,从生活走进数学,从图像走向代数。我们学会了如何用f(-x)=f(x)刻画‘左右一致’的稳重之美——那是偶函数的庄重对称;也学会了用f(-x)=-f(x)描绘‘旋转半周’的灵动之姿——那是奇函数的中心呼应。更重要的是,我们明白了:定义域的对称是前提,任意性的验证是核心,两者缺一不可。”
(二)、引用名言激励思维成长。
教师深情地说:“数学家克莱因曾说:‘音乐能激发或抚慰情怀,绘画使人赏心悦目,诗歌能动人心弦,哲学让人获得智慧,而数学则能提供以上一切。’今天我们所学的奇偶性,不仅是解题工具,更是一种看待世界的视角。它告诉我们:在这个纷繁复杂的世界里,许多看似不同的事物背后,往往隐藏着深刻的对称与秩序。愿你们今后不仅能识别函数的奇偶性,更能发现生活中的平衡之美,在不对称中寻找和谐,在变化中把握不变。” 1. 静心聆听总结。
2. 回顾知识脉络。
3. 感悟数学美学。
4. 思考现实联系。
评价任务 理解本质:☆☆☆
感悟思想:☆☆☆
情感共鸣:☆☆☆
设计意图 通过诗意语言整合知识结构,提升数学审美;引用名家言论拓展视野,激发学习热情;将数学思维与人生哲理融合,实现情感态度价值观的升华。
作业设计
一、基础巩固题
1. 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x) = x^6 - 3x^2 + 1
(2)g(x) = {x^3 - x}{x^2 + 1}
(3)h(x) = {x^2 + 1}
(4)k(x) = x^2 + {1}{x} (x ≠ 0)
二、能力提升题
2. 已知函数f(x)是定义在(-2, 2)上的奇函数,且当x ∈ (0, 2)时,f(x) = x^2 - 2x。求当x ∈ (-2, 0)时,f(x)的解析式。
三、拓展探究题
3. 设函数f(x)满足f(-x) = f(x)且f(x+2) = f(x),请举例说明一个满足条件的非常数函数,并画出其大致图像。
4. 查阅资料了解“傅里叶级数”中奇函数与偶函数的展开特点,简述其在信号处理中的应用(不少于100字)。
【答案解析】
一、基础巩固题
1.(1)偶函数。理由:定义域R对称,f(-x)=(-x)^6-3(-x)^2+1=x^6-3x^2+1=f(x)
(2)奇函数。理由:定义域R对称,g(-x)= {(-x)^3 - (-x)}{(-x)^2 + 1}= {-x^3 + x}{x^2 + 1}=-( {x^3 - x}{x^2 + 1})=-g(x)
(3)偶函数。理由:定义域R对称,h(-x)= {(-x)^2 + 1}= {x^2 + 1}=h(x)
(4)非奇非偶函数。理由:定义域{x|x≠0}对称,k(-x)=(-x)^2 + \frac{1}{-x}=x^2 - \frac{1}{x},既不等于k(x),也不等于-k(x)
二、能力提升题
2. 解:∵ f(x)是奇函数,∴ f(-x) = -f(x)
当x ∈ (-2, 0)时,令t = -x,则t ∈ (0, 2),f(t) = t^2 - 2t
∴ f(x) = f(-t) = -f(t) = -(t^2 - 2t) = -((-x)^2 - 2(-x)) = -(x^2 + 2x) = -x^2 - 2x
故当x ∈ (-2, 0)时,f(x) = -x^2 - 2x
板书设计
§3.2.2 奇偶性
【左侧区域】
一、生活对称 → 数学对称
轴对称:天安门、蝴蝶 —— 关于y轴对称
中心对称:风车、太极 —— 关于原点对称
【中间主区】
二、函数奇偶性定义
1. 偶函数:
条件:① 定义域关于原点对称
② x∈D, f(-x) = f(x)
示例:f(x)=x , g(x)=|x|
2. 奇函数:
条件:① 定义域关于原点对称
② x∈D, f(-x) = -f(x)
示例:f(x)=x , g(x)=1/x
【右侧区域】
三、判断步骤
Step 1:查定义域是否关于原点对称
Step 2:算 f(-x)
Step 3:比 f(-x) 与 f(x) 或 -f(x)
四、结论类型
偶函数
奇函数
非奇非偶函数
教学反思
成功之处
1. 以生活对称现象导入,有效激发了学生的学习兴趣,实现了数学与生活的深度融合。
2. 采用“图像观察—动态验证—抽象定义—辨析澄清”的探究路径,符合高一学生的认知规律,帮助学生逐步构建概念。
3. 典例讲解中突出“三步法”,并通过变式题强化定义域前提,显著降低了学生常见错误率。
不足之处
1. 小组活动时间略显紧张,部分学生未能充分表达观点,合作深度有待加强。
2. 对“既是奇函数又是偶函数”的特殊情况(仅零函数)提及不够深入,可增加一道思考题拓展认知边界。
3. 信息技术虽有使用,但学生亲自操作几何画板的机会较少,未来可设计探究性微项目提升数字化学习能力。