摘 要:導數(shù)是高中數(shù)學的重要知識,它緊密聯(lián)系高等數(shù)學與初等數(shù)學,是解決相關問題的重要工具。通過探討導數(shù)在新課程中的地位以及在中學數(shù)學解題中的應用,提高學生分析問題和解決問題的能力。在教學解題過程中,可以利用導數(shù)處理函數(shù)(解析式、值域、最(極)值、單調(diào)區(qū)間等)問題、切線問題、不等式問題、數(shù)列問題以及實際應用等問題.
關鍵詞:導數(shù);新課程;應用
導數(shù)是高中數(shù)學的重要知識,它緊密聯(lián)系高等數(shù)學與初等數(shù)學,是解決相關問題的重要工具。本文探討的這一部分導數(shù)知識,在新課程中有重要的意義。研究導數(shù)在中學數(shù)學解題中的應用,目的在于提高學生的能力,培養(yǎng)高中學生的數(shù)學素養(yǎng)。
一、導數(shù)在高中數(shù)學新課程中的地位
在新課程下的高中數(shù)學教材中,導數(shù)有極其重要的地位,在學生進入高中階段學習函數(shù)時,一般難以理解函數(shù)的性質(zhì),函數(shù)的這些性質(zhì)如果通過函數(shù)的圖像來反映,就一目了然,非常容易學習。高中數(shù)學的導數(shù)知識,提供了研究函數(shù)問題的方法。
(一)有利于學生更好地理解函數(shù)
在高中階段學習函數(shù)時,學習函數(shù)的定義域、值域、單調(diào)性、奇偶性、周期性、有界性等。函數(shù)的性質(zhì)可以通過函數(shù)的圖像表示出來,作出函數(shù)的圖像,函數(shù)的性質(zhì)就容易掌握。
簡單的函數(shù),一般可以采用描點法作出圖像。復雜的函數(shù),可以利用函數(shù)的一階導數(shù)和函數(shù)的二階導數(shù)判定函數(shù)的凹凸區(qū)間、拐點,由此作出函數(shù)的圖像。
(二)有利于學生更好地掌握函數(shù)思想
一些中學數(shù)學上用一般方法不好處理的、難以解決的問題,可以考慮函數(shù)思想。如果用導數(shù)來解決這些問題,往往方法簡潔明了,步驟清楚,容易了解。
(三)有利于學生弄清曲線的切線問題
學生學習立體幾何時,往往認為曲線的切線,只能是與曲線有一個公共點的直線,等到高中接觸到導數(shù)的幾何意義后,就知道了函數(shù)f在點x0的導數(shù)f(x0)是曲線y=f(x)在點(x0,y0)處的切線斜率。
(四)有利于學生學好其他學科
新課程下的高中課程,大多與數(shù)學有內(nèi)在聯(lián)系,導數(shù)與物理、化學、生物等高中學科都有著深刻的邏輯關系。導數(shù)f(x)在高中物理中,可以很好地解釋做變速直線運動物體的運動方程:s=st,根據(jù)公式可以方便地算出物體的瞬時速度:V(t)=■,可以計算瞬時加速度:A(t)=■;高中化學中的反應速度,酶的催化反應,以及冷卻速度等問題,也都可以通過微積分的方法來解決。
(五)有利于發(fā)展學生的思維能力
高中數(shù)學學習導數(shù),學生接觸到從平均變化到瞬時變化,了解、領悟和運用這種思想,對學生的邏輯思維能力是一次提高??梢詷淞⒂烧w到局部的思想方法,逐步體會有限與無限、直與曲的對立與統(tǒng)一。
二、導數(shù)在解題中的應用
導數(shù)成為新教材高考試題的熱點。導數(shù)與傳統(tǒng)內(nèi)容相結合,試題貼近生活。舉例說明導數(shù)的應用。
(一)利用導數(shù)解決函數(shù)問題
1.利用導數(shù)求函數(shù)的解析式
可以用解析式表示函數(shù)關系,也可以利用導數(shù)求函數(shù)的解析式。
2.利用導數(shù)求函數(shù)的值域
采用導數(shù)來求函數(shù)的值域,較為容易。
3.利用導數(shù)求函數(shù)的最(極)值
用導數(shù)解決函數(shù)的最(極)值,解題過程簡化,容易掌握。
一般的,函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上可導,則f(x)在[a,b]上的最值求法:
(1)求函數(shù)的極值點;
(2)計算在極值點和端點的函數(shù)值;
(3)比較在極值點和端點的函數(shù)值,最大的是最大值,最小的是最小值。
4.利用導數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間
函數(shù)的單調(diào)性,是研究函數(shù)時經(jīng)常要用到的。利用導數(shù)的幾何意義,只需考慮正負即可,當滿足什么條件時,函數(shù)單調(diào)遞增;當滿足什么條件時,函數(shù)單調(diào)遞減。
(二)利用導數(shù)解決切線問題
1.求過某一點的切線方程
切線方程的幾何意義就是曲線在某點處切線的斜率,就是過某點的切線方程。
2.求兩曲線切線方程
(三)利用導數(shù)解決不等式問題
在處理不等式問題時,根據(jù)函數(shù)的性質(zhì),我們就可以利用導數(shù),作為工具很便捷地解決不等式問題。
(四)利用導數(shù)解決數(shù)列問題
數(shù)列是自變量為正整數(shù)的函數(shù),可以運用導數(shù)來處理數(shù)列求和的相關問題。
(五)利用導數(shù)解決實際問題
導數(shù)有著豐富的實際背景,我們可以把幾個變量轉化成函數(shù)關系式,進而可以想方法去構造函數(shù),然后用導數(shù)來解決問題,簡潔有效。
綜合以上內(nèi)容,學習導數(shù)及其應用,拓展了解決中學數(shù)學問題的新視野。導數(shù)進入新教材后,顯示出強大的生命力,具有深刻的意義。
參考文獻:
李秋鳳.導數(shù)在函數(shù)問題中的應用[J].中國科技信息,2006(03).
作者簡介:冶連寶,男,1978年12月出生,本科,就職于甘肅省會寧縣第一中學,研究方向:函數(shù)性質(zhì)及應用。