人教版高中数学选择性必修第二册5.3.2《函数的极值与最大（小)值》（1）教学设计

5.3.2函数的极值与最大(小)值（1）本节课选自《2019人教A版高中数学选择性必修二》第四章《数列》，本节课主要学习函数的极值与最大(小)值学生已经具有导数概念、导数几何意义、导数计算、函数的单调性等相关的数学概念知识，对函数的单调性有一定的认识，对相应导数的内容也具有一定的储备。函数的极值与最值是函数的一个重要性质。在学习运用导数判断函数单调性的基础上，研究和学习函数的极值与最值是导数的一个重要应用，注意培养学生数形结合思想、特殊到一般的研究方法，发展学生直观想象、数学抽象、逻辑推理和数学运算核心素养。。课程目标学科素养A.了解函数极值的概念，会从函数图象直观认识函数极值与导数的关系.B．初步掌握求函数极值的方法．C．体会渗透在数学中的整体与局部的辩证关系．1.数学抽象：求函数极值的方法2.逻辑推理：导数值为零与函数极值的关系3.数学运算：运用导数求函数极值4.直观想象：导数与极值的关系重点：求函数极值难点：函数极值与导数的关系多媒体 教学过程教学设计意图核心素养目标一、温故知新1.函数f(x)的单调性与导函数f′(x)正负的关系定义在区间(a，b)内的函数y＝f(x)：f′(x)的正负f(x)的单调性f′(x)＞0单调递____f′(x)＜0单调递____增;减2．判断函数y＝f(x)的单调性第1步：确定函数的______；第2步：求出导数f′(x)的____；第3步：用f′(x)的____将f(x)的定义域划分为若干个区间，列表给出f′(x)在各区间上的____，由此得出函数y＝f(x)在定义域内的单调性．定义域;零点;零点;正负二、探究新知探究1：观察下图，我们发现当t=a时，高台跳水运动员距水面的高度最大，那么函数h(t)在此点处的导数是多少？此点附件的函数图象有什么特点？相应地，导数的正负有什么变化规律?放大,如图，可以看出，在的附近，当时，函数单调递增，当时，函数单调递减，.这就是说，在温故知新，提出问题，，引导学生探究运用导数研究函数的极值。发展学生数学抽象、直观想象、数学运算、数学建模的核心素养。 附近，函数值先增（当时，）后减（当时，）这样，当在的附近从小到大经过时，先正后负，且连续变化，于是有.对于一般的函数y=f(x)，是否具有同样的性质？以a，b为例进行说明.探究2：观察下图，函数y=f(x)在x=a,b,c,d,e等点的函数值与这些点附近的函数值有什么关系？y=f(x)在这些点处的导数值时多少？在这些点附近，函数y=f(x)导数的正负有什么规律？（1）函数的函数值比它在点附近其他点的函数值都小，而且在点附近的左侧，右侧;（2）函数的函数值比它在点附近其他点的函数值都大，而且在点附近的左侧，右侧1．极值点与极值(1)极小值点与极小值若函数y＝f(x)在点x＝a的函数值f(a)比它在点x＝a附近其他点的函数值都小，f′(a)＝__，而且在点x＝a附近的左侧__________，右侧_______，就把点a叫做函数y＝f(x)的极小值点，_____叫做函数y＝f(x)的极小值．通过特例，体会导数与函数极值之间的关系，发展学生直观想象、数学抽象、数学运算和数学建模的核心素养。 0;f′(x)＜0;f′(x)＞0;f(a)(2)极大值点与极大值若函数y＝f(x)在点x＝b的函数值f(b)比它在点x＝b附近其他点的函数值都大，f′(b)＝__，而且在点x＝b附近的左侧_________，右侧_______，就把点b叫做函数y＝f(x)的极大值点，______叫做函数y＝f(x)的极大值．(3)极大值点、极小值点统称为______；极大值、极小值统称为_____．0;f′(x)＞0;f′(x)＜0;f(b);极值点;极值1．函数f(x)的定义域为R，导函数f′(x)的图象如图所示，则函数f(x)(　　)A．无极大值点，有四个极小值点B．有三个极大值点，两个极小值点C．有两个极大值点，两个极小值点D．有四个极大值点，无极小值点C　[设y＝f′(x)的图象与x轴的交点从左到右横坐标依次为x1，x2，x3，x4，则f(x)在x＝x1，x＝x3处取得极大值，在x＝x2，x＝x4处取得极小值．]三、典例解析例5.求函数的极值. 解：因为的定义域为R，所以令0,解得：当变化时，，的变化情况如下表因此，当时，有极大值，极大值为=当时，有极小值，极小值为=-.函数的图像如图所示.问题1：函数的极大值一定大于极小值吗？一般地，求函数y＝f(x)的极值的步骤(1)求出函数的定义域及导数f′(x)；(2)解方程f′(x)＝0，得方程的根x0(可能不止一个)；(3)用方程f′(x)＝0的根，顺次将函数的定义域分成若干个开区间，可将x，f′(x)，f(x)在每个区间内的变化情况列在同一个表格中；(4)由f′(x)在各个开区间内的符号，判断f(x)在f′(x)＝0的各个根处的极值情况：如果左正右负，那么函数f(x)在这个根处取得极大值；如果左负右正，那么函数f(x)在这个根处取得极小值；如果导数值在这个根左右两侧同号，那么这个根不是极值点.问题2：导数为0的点一定是极值点吗？通过典型例题的分析和解决，帮助学生掌握运用导数求函数极值的一般方法，发展学生数学运算，直观想象和数学抽象的核心素养。 [提示]　不一定，如f(x)＝x3，f′(0)＝0，但x＝0不是f(x)＝x3的极值点．所以，当f′(x0)＝0时，要判断x＝x0是否为f(x)的极值点，还要看f′(x)在x0两侧的符号是否相反．跟踪训练1求下列函数的极值：(1)y＝x3－3x2－9x＋5；(2)y＝x3(x－5)2.[解]　(1)∵y′＝3x2－6x－9，令y′＝0，即3x2－6x－9＝0，解得x1＝－1，x2＝3.当x变化时，y′，y的变化情况如下表：x(－∞，－1)－1(－1，3)3(3，＋∞)y′＋0－0＋y↗极大值↘极小值↗∴当x＝－1时，函数y＝f(x)有极大值，且f(－1)＝10；当x＝3时，函数y＝f(x)有极小值，且f(3)＝－22.(2)y′＝3x2(x－5)2＋2x3(x－5)＝5x2(x－3)(x－5)．令y′＝0，即5x2(x－3)(x－5)＝0，解得x1＝0，x2＝3，x3＝5.当x变化时，y′与y的变化情况如下表：x(－∞，0)0(0，3)3(3，5)5(5，＋∞)y′＋0＋0－0＋y↗无极值↗极大值108↘极小值0↗∴x＝0不是y的极值点；x＝3是y的极大值点，y极大值＝f(3)＝108；x＝5是y的极小值点，y极小值＝f(5)＝0. 三、达标检测1.函数f(x)的定义域为R，它的导函数y＝f′(x)的部分图象如图所示，则下面结论错误的是(　　)A．在(1，2)上函数f(x)为增函数B．在(3，4)上函数f(x)为减函数C．在(1，3)上函数f(x)有极大值D．x＝3是函数f(x)在区间[1，5]上的极小值点D　[由题图可知，当1＜x＜2时，f′(x)＞0，当2＜x＜4时，f′(x)＜0，当4＜x＜5时，f′(x)＞0，∴x＝2是函数f(x)的极大值点，x＝4是函数f(x)的极小值点，故A，B，C正确，D错误．]2．设函数f(x)＝xex，则(　　)A．x＝1为f(x)的极大值点B．x＝1为f(x)的极小值点C．x＝－1为f(x)的极大值点D．x＝－1为f(x)的极小值点D　[令f′(x)＝ex＋x·ex＝(1＋x)ex＝0，得x＝－1.当x＜－1时，f′(x)＜0；当x＞－1时，f′(x)＞0.故当x＝－1时，f(x)取得极小值．]3．已知函数f(x)＝x3＋3ax2＋3(a＋2)x＋1既有极大值又有极小值，则实数a的取值范围是________．(－∞，－1)∪(2，＋∞)　[f′(x)＝3x2＋6ax＋3(a＋2)，∵函数f(x)既有极大值又有极小值，∴方程f′(x)＝0有两个不相等的实根，∴Δ＝36a2－36(a＋2)＞0，即a2－a－2＞0，解得a＞2或a＜－1.]4．已知函数f(x)＝2ef′(e)lnx－，则函数f(x)的极大值为______．2ln2　[f′(x)＝－，故f′(e)＝－，通过练习巩固本节所学知识，通过学生解决问题，发展学生的数学运算、逻辑推理、直观想象、数学建模的核心素养。 解得f′(e)＝，所以f(x)＝2lnx－，f′(x)＝－.由f′(x)＞0得0＜x＜2e，f′(x)＜0得x＞2e.所以函数f(x)在(0，2e)单调递增，在(2e，＋∞)单调递减，故f(x)的极大值为f(2e)＝2ln2e－2＝2ln2.]四、小结求可导函数y＝f(x)的极值的方法解方程f′(x)＝0，当f′(x0)＝0时：(1)如果在x0附近的左侧f′(x)＞0，右侧f′(x)＜0，那么f(x0)是极大值；(2)如果在x0附近的左侧f′(x)＜0，右侧f′(x)＞0，那么f(x0)是极小值．五、课时练通过总结，让学生进一步巩固本节所学内容，提高概括能力。运用“问题探究式”“观察发现式”“讨论式”的教学方法，本节课在前一节所学利用导数求单调性的基础上，引导学生通过生活实例、观察图象，自己探究归纳、总结出函数的极值定义及利用导数求极值的方法。让学生主动地获得知识，老师只是进行适当的引导，而不进行全部的灌输。为突出重点，突破难点，这节课主要选择以合作探究式教学法组织教学。