《微积分》教案 3.3 函数的单调性、极值与最值(二).docx

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课题

函数的单调性、极值与最值(二)

课时

2课时(90min)

教学目标

知识技能目标:

(1)掌握极值的第二充分条件,熟练掌握求函数极值的方法

(2)掌握函数最值的求法

(3)养成整体思维的习惯,提高应用知识解决实际问题的能力

素质目标:

(1)通过教学活动,培养学生仔细观察、善于思考、勇于创新的科学素养

(2)通过引导探究,开发学生的学习潜能,逐步培养学生养成运用数形结合、函数与方程、分类讨论等数学思想方法思考问题、解决问题的习惯

教学重难点

教学重点:求解函数的极值,函数最值的求法

教学难点:求解函数的极值和最值

教学方法

讲解法、问答法、讨论法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

课前任务

【教师】布置课前任务,和学生负责人取得联系,让其提醒同学通过APP或其他学习软件,预习本课要讲的知识

【学生】完成课前任务

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】按照老师要求签到

问题导入

【教师】提出问题:

函数极值的第一充分条件是什么?

【学生】聆听、思考、回答

传授新知

【教师】通过大家的回答,引入新的知识点,讲解极值的第二充分条件,以及函数最值的相关知识

一、极值的第二充分条件

【教师】提出极值的第二充分条件

定理3.3.3(极值的第二充分条件)设为函数的驻点,且在点处存在二阶导数,则有

(1)如果,则点是函数的极小值点;

(2)如果,则点是函数的极大值点.

证(1)由导数定义、和得

故在点的某个邻域内恒有.

所以,当时,当时.由定理3.3.2可知,为极小值.

(2)由(1)的证明,同理可证.

说明如果.极值情况无法判断.例如,对于函数,有,但点不是极值点;对于函数,有,而点却是极小值点.

【教师】通过例题,讲解函数极值的求法

例6求函数的极值.

解(1)函数的定义域为;

(2),令,得驻点,;

(3),因为,则为极小值点,且极小值为;,则为极大值点,且极大值为.

思考例4是否能用定理3.3.3(极值的第二充分条件)来判定?定理3.3.2和定理3.3.3分别适合判定哪种类型的极值问题呢?

二、函数的最大值与最小值

在数学、工程技术、经济问题以及现实生活中,常会遇到求函数最值的问题.在第1章的学习中我们知道,闭区间上的连续函数必存在最大值和最小值.最大(小)值可能在闭区间的端点处取得,也可能在内部取得.如果在闭区间内部取得,则它们一定是函数的极值.

上节我们已经掌握了判定极值的方法,因此只需将函数中可能成为极值点的驻点和不可导点,以及可能存在最值的端点在一个整体上进行比较,就可以得出函数的最值.

【教师】通过例题,讲解函数最值的求法

例7求函数在区间上的最大值和最小值.

解(1)函数定义域为,且在区间上连续,则函数必定存在最值.

(2),令,得驻点和不可导点.

(3)比较,,,得,.

此外,在实际问题所建立的目标函数中,自变量的变化范围往往是开区间.如果根据问题的性质就可断定该问题是求最大值或最小值,且在该区间内只有一个驻点,则可断定此点即为函数的最大值点或最小值点.

例8某工厂生产某种产品吨,所需要成本为(万元),将其投放市场后所得到的总收入为(万元),利润为总收入减去总成本,求该产品生产多少吨时所获得的利润最大?

解先列出函数关系式:利润=总收入-总成本,即.所以,

故 .

令,得.根据实际意义,这唯一的驻点即为所求.

其实,大家在生活中经常谈到的“如何做最节约”“如何截取最省料”“如何做最合理”“如何花费最少”“如何获利最多”等问题,都是最值问题.下面再来看一个例子.

例9现要出版一本书,每页纸张的面积为,要求上下各留出3cm的空白,左右各留出2cm的空白,试确定纸张的长和宽,使得每页纸面能安排印刷最多的内容.

解设纸张的宽度为,则长为,故有

求导得,令,得定义域内的唯一驻点.

由此可得,该书页面宽为20cm,长为30cm时可印刷最多的内容.

【学生】聆听、思考、理解、记忆

强化练习

【教师】组织学生以小组为单位,完成以下习题

(1)求下列函数的极值.

①; ②;

(2)求下列函数在给定区间的最值.

①; ②;

【学生】分组、思考、讨论、解题

【教师】公布正确答案,并讲解解题思路

【学生】聆听、思考、对比自己的计算结果和演算过程,提升解题技巧

课堂小结

【教师】简要总结本节课的要点

掌握函数极值的第二充分条件,及其应用

掌握函数最值的求法

【学生】总结回顾知识点

作业布置

【教师】布置课后作业

回顾本节课所讲知识,完成习题3.3中与本课相关的习题

【学生】完

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