函數(shù)探究案例
[教學(xué)目標(biāo)]
探究案例一、鋼琴曲線
例1、鋼琴內(nèi)部有許多平行弦構(gòu)成,弦從長到短依次排列,第一根弦長為a,第二根弦長為aq,第三根為aq2,……,后一根與前一根的比都是q。在各弦所在平面內(nèi),以第一根弦所在直線為y軸,各弦底端與弦垂直的直線為x軸,建立直角坐標(biāo)系,將弦的另一端點(diǎn)A1,A2,A3,……,A13用一光滑曲線連接起來,如圖:
(1)寫出這些點(diǎn)(xk,yk)所在曲線的函數(shù)關(guān)系式
解答:y=aqx-1
(2)能否由一個指數(shù)函數(shù)的圖象經(jīng)過平移得到(1)中所得函數(shù)的圖象,如果可以,寫出其函數(shù)關(guān)系式,并說明平移過程
分析解答:要化成一個指數(shù)函數(shù),可設(shè)a=qc,這樣c=logqa,有y=qx+c-1=,它可以看作由y=qx沿x軸平移logqa-1個單位得到
(3)已知弦振動的頻率與弦長成反比,而且每隔12個弦,音頻變?yōu)樵瓉淼?倍(即音調(diào)提高八度),試求q的值
解答:y1=2y13, a=2aq12q==
說明:通過此例,了解函數(shù)圖象的描點(diǎn)法作圖的實(shí)際背景,進(jìn)一步把握指數(shù)與對數(shù)的運(yùn)算
探究案例二、教育儲蓄的選擇
例2、A、B、C三個家庭各有余款2萬元,準(zhǔn)備將來為子女上大學(xué)用而存入銀行教育儲蓄,教育儲蓄分三年、六年、九年三個等級,有工行和建行兩個銀行都可以存入,都不計利息稅,其年利率與結(jié)算方式見下表:
銀行
三年期%
六年期%
九年期%
結(jié)算方式
工行
2
2.25
3
以單利計息:每年只以本金計利息,即:利息=本金×年利率×年數(shù)
建行
1.75
2.25
2.75
以復(fù)利計息:每年以前幾年的本利和計息
(1)如果A、B、C三個家庭分別計劃存三年、六年、九年,試說明:三個家庭各應(yīng)選存的銀行,并求出到時取出的本利和(精確到整數(shù)元)
解答:A家庭:y工=2×(1+3×2%)=2.12(萬元)=21200元,y建=2×(1+1.75)3=2.1067(萬元)≈21067元,所以家庭A選工行,到期本利共21200元
B家庭:y工=2×(1+3×2.25%)=2.135(萬元)=21350元,y建=2×(1+2.25)3=2.1381(萬元)≈21381元,所以家庭B選建行,到期本利共21381元
C家庭:y工=2×(1+3×3%)=2.18(萬元)=21800元,y建=2×(1+2.75)3=2.1696(萬元)≈21696元,所以家庭C選工行,到期本利共21696元
(2)如果國家政策調(diào)整為:建行教育儲蓄統(tǒng)一調(diào)整為2%,工行統(tǒng)一調(diào)整為2.25%,結(jié)算方式不變,存款年限可以為1~9中的任何一年,試說明對存款者而言,在什么情況下在工行、什么情況下在建行存款更有利?
解答:設(shè)本金為a元,經(jīng)過x年,y建=a(1+2%)x=a1.02x,y工=a(1+2.25%x)=a(1+0.0225x)
作y=1.02x,與y=0.0225x+1的圖象,有交點(diǎn)為(0,1),在正整數(shù)集上恒有1.02x>0.0225x+1
故選建行
(3)由此探究在a>1時,指數(shù)函數(shù)y=ax與一次函數(shù)y=cx+d(c≠0)交點(diǎn)的個數(shù)。
(至多兩個)
說明,通過此例,體會上學(xué)不易的現(xiàn)實(shí),了解函數(shù)零點(diǎn)分布的特征與圖象的關(guān)系。
探究案例三、如何作函數(shù)y=x+(k為正常數(shù))的大致圖象?
例3、如何作函數(shù)y=x+(k為正常數(shù))的大致圖象?
分析:作一個函數(shù)圖象,用描點(diǎn)法難于畫出時,一般先考慮函數(shù)的性質(zhì),如:如果奇偶性,可以先畫出原點(diǎn)一側(cè)圖象,另一側(cè)對稱即可;畫一側(cè)時,可以先考慮單調(diào)性,再考慮它們近似于學(xué)過的哪個函數(shù)的圖象。
(1)判斷函數(shù)y=x+的奇偶性
解答:定義域?yàn)閧x|x≠0,x∈R},關(guān)于原點(diǎn)對稱。而f(-x)=-f(x)所以函數(shù)為奇函數(shù)
(2)判斷函數(shù)y=x+在x>0上的單調(diào)性
解:對于任意x2>x1>0,f(x2)-f(x1)= (x1x2-k), >0,而x22>x1x2>x12,f(x2)>f(x1),∴如果x12≥k,則x1x2-k>0, f(x2)>f(x1),f(x) ↑,此時x1≥;如果x22<k,x1x2-k<0,f(x2)<f(x1),f(x) 單調(diào)減 ,此時x2<.從而,在x>0上,函數(shù)y=x+的單調(diào)增區(qū)間是,減區(qū)間為
(3)函數(shù)f(x)= x+在x>0上位置如何?又如何彎曲?
解:f(x)= x+>x,說明在x>0上,函數(shù)的圖象在y=x的上方;其次,在x無限增大時,f(x)無限趨近于x,說明函數(shù)圖象無限趨近y=x;在無限趨近于0時,f(x)無限趨近于,說明它與一個反比例函數(shù)圖象很接近。
(4)作出函數(shù)在x>0上的草圖,從而得到在定義域上草圖。通過圖象說明函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及最值情況。
解:草圖如圖:
函數(shù)f(x)=x+的單調(diào)增區(qū)間是:及;單調(diào)減區(qū)間是及。函數(shù)在定義域內(nèi)沒有最值。
說明:通過此例,將二分法近似思想用到函數(shù)圖象上,也對這一常見函數(shù)有了更清楚的認(rèn)識。
四、同步試題與解答:
1、在函數(shù)單調(diào)增的定義中,對區(qū)間D任意x1、x2,如果 x1<x2,f(x1)<f(x2),稱函數(shù)y=f(x)在區(qū)間D上單調(diào)增。如果令x2-x1=d,x1=x,則此定義變形為“對區(qū)間D內(nèi)任意x及正數(shù)d,x+d在D中,若f(x+d)>f(x),則函數(shù)y=f(x)在區(qū)間D上單調(diào)增”。仿此,寫出函數(shù)y=f(x)在區(qū)間D上單調(diào)減的變形定義_________
2、我們學(xué)習(xí)的函數(shù)多數(shù)是可以用列表法、圖象法或解析法表示的,這種函數(shù)稱具體函數(shù),相應(yīng)的不能用這三種表示方法中任何一種表示的稱抽象函數(shù)。有些抽象函數(shù)也有其實(shí)例背景,如:一個函數(shù)y=f(x)對任意a,b滿足f(a+b)=f(a)+f(b),這里沒有明確指明是那個函數(shù),屬于抽象函數(shù),但是我們知道,一個函數(shù)y=ax(a≠0)是滿足這個給出的條件的,我們稱此函數(shù)y=ax(a≠0)為抽象函數(shù)的背景函數(shù)。根據(jù)此規(guī)定,寫出滿足下列條件的一個背景函數(shù)(只寫出一個即可,不必寫全)
(1)對任意a,b,f(ab)=f(a)+f(b);(2) 對任意a,b,f(a+b)=f(a).f(b);(3) 對任意a,b,f(ab)=f(a).f(b)
3、一個函數(shù)y=f(x)既是奇函數(shù),又是偶函數(shù),這樣的函數(shù)解析式為_______,這樣的函數(shù)有________個
4、心理學(xué)家發(fā)現(xiàn),一般情況下,學(xué)生注意力隨教師講課時間的變化而變化:講課開始時,學(xué)生注意力逐步增加,中間有段時間學(xué)生的注意力保持較為理想狀態(tài),以后學(xué)生注意力逐漸分散。研究發(fā)現(xiàn),注意力y隨時間t(分鐘)的函數(shù)關(guān)系如下:
y=f(t)=
(1)講課開始后第5分鐘與第25分鐘比較,何時更為集中?
(2)講課開始后多少分鐘,學(xué)生的注意力最集中?能持續(xù)多少分鐘?
(3)一道綜合題,需要講解24分鐘,但要求學(xué)生注意力最低達(dá)到180,能否經(jīng)過適當(dāng)安排,老師在學(xué)生注意力達(dá)到所需狀態(tài)下講完此題?說明理由。
5、已知函數(shù)f(x)= (1)計算f(-7),f(0),f(-4)的值;(2)寫出當(dāng)6≤x<10,2≤x<6,-2≤x<2時函數(shù)f(x)的解析式; (3)(選作)由此推測f(x)的解析式
6、銷售甲、乙兩種商品所得的利潤分別是P萬元和Q萬元,它們與投入資金t萬元關(guān)系有經(jīng)驗(yàn)公式:P=t,Q=.今將3萬元投入經(jīng)營甲、乙兩種商品,其中對甲商品投入x萬元
(1)寫出總利潤y萬元與x的函數(shù)關(guān)系式
(2)問對甲商品投資多大時,總利潤最大,最大為多少萬元?
7、某市現(xiàn)有人口100萬,如果年自然增長率為1.2%.(1)寫出該市人口數(shù)y萬與年份x年的函數(shù)關(guān)系式;(2)計算10年后該市的人口總數(shù)(精確到0.1萬人);(3)大約多少年后,人口總數(shù)達(dá)到120萬?(4)要使20年后,該市人口不超過120萬人,年自然增長率應(yīng)控制在多少?
8(選作) (1)作出點(diǎn)(-1,2)、(1,2)、(2,4)關(guān)于直線y=x的對稱點(diǎn),由此可以得到點(diǎn)(x0,y.0)關(guān)于直線y=x的對稱點(diǎn)是什么?
(2)由于直線y=x+1相當(dāng)于將直線y=x向左平移一個單位(或向上平移一個單位)得到,相應(yīng)的對稱點(diǎn)也進(jìn)行了平移。以上各點(diǎn)關(guān)于直線y=x+1的對稱點(diǎn)呢?
(3)點(diǎn)(x0,y0)關(guān)于y=x+b對稱點(diǎn)為什么呢?
(4)仿上方法探究點(diǎn)(x0,y0)關(guān)于直線y=-x+b的對稱點(diǎn)又是什么?
(5)由上面你能得到什么一般結(jié)論?
[答案]1、對區(qū)間D內(nèi)任意x及正數(shù)d,x+d在D中,若f(x+d)<f(x),則函數(shù)y=f(x)在區(qū)間D上單調(diào)減
2、(1)寫一個對數(shù)函數(shù)即可;(2)寫一個指數(shù)函數(shù);(3)寫一個冪函數(shù)
3、f(x)=0,無數(shù)個(定義域關(guān)于原點(diǎn)對稱即可,隨意)
4、(1)25分鐘; (2)10,10; (3)求出180之上的時間為28.57-4>24可以完成
5、(1)f(7)=14,f(0)=15,f(-4)=15
(2) 6≤x<10時,f(x)=x+7;2≤x<6時,f(x)=x+11;-2≤x<2時,f(x)=x+15
(3)f(x)=
6、(1)y=,0≤x≤3;(2)甲投入0.75萬元,最大利潤1.05萬元
7、(1)y=100×1.012x;(2)112.7;(3)15年;(4)0.9%之內(nèi)
8、(1)關(guān)于y=x的對稱點(diǎn)分別是(2,-1),(2,1),(4,2)如圖1,猜想:點(diǎn)(x0,y.0)關(guān)于y=x的對稱點(diǎn)為(y0,x0)
(2) 關(guān)于直線y=x+1的對稱點(diǎn)分別為(1,0),(1,2),(3,3).如圖2
(y0-b,x0+b)
(3) (y0-b,x0+b)
(4)點(diǎn)(x0,y0)關(guān)于y=-x+b對稱點(diǎn)為(b-y0,b-x0)
(5)關(guān)于直線y=±x+b對稱點(diǎn)規(guī)律:從對稱軸方程中解出 x,y,再將原來點(diǎn)的坐標(biāo)代入方程的右邊,即可得到對稱點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)
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