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在高中阶段,高中数学是学生学习的重点,也是培养学生思维的主要课程.学生的思维能力是学生的能力体现之一,其主要包括思维的严密性、批判性、深刻性和敏捷性.高中函数作为高中数学的重要内容之一,其对培养学生的数学思维发挥着不可替代的作用.其中函数的定义域是高中函数的主要内容,也是函数精髓的体现,在解决函数问题时,如果不注意定义域问题,往往会出现许多错误.因此,在高中函数的教学中,强调和引导学生对函数定义域的深入理解和掌握,对培养学生的思维具有重要意义.下面结合具体的例题,谈谈高中函数对学生思维能力的影响和培养.
一、函数关系式与学生思维的严密性
函数关系式是函数定义域和值域之间的桥梁,函数关系式的本身就包括函数的定义域和对应法则.在教学过程中,教师要向学生强调,求解函数的解析式离不开函数的定义域,脱离定义域的函数关系式是没有意义的.
例如,某公园准备修筑矩形围墙,计划可用的原材料可修筑100m围墙,问围墙内的面积S和围墙的长x有什么关系?用函数关系式表示出来.此题表面看上去比较简单,学生很容易就做出:由题意可知,长为xm,宽为(50-x)m,则面积S=x(50-x).如果这样就结束了,那么就错了,学生忽略了x的取值范围,这是学生思维不够严密的一种表现.教师在讲解时,一方面要从数学知识角度来讲,面积S是非负数,而缺少x的取值范围,S=x(50-x)就有可能取到负值;另一方面,从生活实际来讲,围墙的长是个正数,并且不能超过50m.因此,要加上x的取值范围,即S=x(50-x),(0 二、函数值域与学生思维的批判性
函数的值域简单来说就是函数的结果,是函数值的一个集合.函数的值域受到函数的定义域和对应法则的影响.在求解函数的值域时,特别要注意考虑函数的定义域,否则容易出错.
例如,函数y=4x-5 2x-3的值域是多少?此题学生容易错解为:设t=2x-3,则2x=t2 3,所以有y=2(t2 3)-5 t=2t2 t 1=2(t 14)2 78≥78,由此得出函数值域是[78, ∞).这个过程中,学生忽略了换元后的定义域,应该是有t≥0的限制,并且y=2t2 t 1在[0, ∞)上为增函数,当t=0时,ymin=1,所以正解应该是[1, ∞).
函数的定义域对于函数的值域会产生非常大的影响,这要求学生能够发现隐含的函数定义域.在做题的过程中,学生在解答之后,如果能对自己的解答过程进行检验,发现思维上的漏洞,就可以避免这个错误,这是学生批判性思维的缺少所导致的.因此,教师要培养学生养成良好的做题习惯,学会自我检查和自我批判.
三、函数单调性与学生思维的深刻性
函数的单调性是指函数值域的变化与函数定义域变化的关系,在定义域内,两者同向增加则为增函数,反之则为减函数.因此,对于函数单调性的讨论离不开函数的定义域.
例如,求函数f(x)=log2(x2 2x)的单调性.此题是复合函数,要考虑基函数的定义域.具体解答过程如下:∵x2 2x>0,∴x>0或x<-2.所以,函数定义域为(-∞,-2)∪(0, ∞).设u=x2 2x,可知:在x∈(-∞,-2)内,u为减函数;在x∈(0, ∞)内,u为增函数.又有,f(x)=log2u在[0, ∞]是增函数,所以f(x)=log2(x2 2x)在(-∞,-2)内为减函数,在(0, ∞)内为增函数.这题考查的是学生思维的深刻性,如果学生忽略了在两个定义内分别讨论函数的增减性,这是思维不够深刻的表现,对知识是一知半解,没有深入理解.教师需要加强训练,检查学生的思维深刻性,及时弥补缺陷.
四、函数的奇偶性与学生思维的敏捷性
函数的奇偶性是函数在定义域内的一种特殊表现.要讨论函数的奇偶性,就要先讨论函数的定义域是否关于原点对称,如果不对称,则不存在奇偶性,如果对称,就要进一步来讨论.
例如,求函数y=x3,x∈[-1,3]的奇偶性.此题错误解法:∵f(-x)=(-x)3=-x3=-f(x),所以y=x3,x∈[-1,3]是奇函数.而思维敏捷的学生,很容易发现原函数y=x3,x∈[-1,3]的定义域没有关于原点对称,因此根本就没有奇偶性可谈,直接就可以作出判断,无需过多证明.这题反映了一个学生的思维敏捷度,考查学生能否灵活应用所学知识去解决问题.教师要强调,做题不应该是拿到题就埋头做,而是要保持头脑清醒,用敏捷的思维去发现题目中的陷阱,避免出错.
总之,在高中函数的教学中,引导学生思考函数的定义域与函数的关系式、值域、奇偶性、单调性的关系,挖掘定义域对解题的影响,能发现学生的思维漏洞,提高学生的辨别能力,培养学生的数学思维,使学生具备较强的思维能力,从而提高学生的综合素质.
一、函数关系式与学生思维的严密性
函数关系式是函数定义域和值域之间的桥梁,函数关系式的本身就包括函数的定义域和对应法则.在教学过程中,教师要向学生强调,求解函数的解析式离不开函数的定义域,脱离定义域的函数关系式是没有意义的.
例如,某公园准备修筑矩形围墙,计划可用的原材料可修筑100m围墙,问围墙内的面积S和围墙的长x有什么关系?用函数关系式表示出来.此题表面看上去比较简单,学生很容易就做出:由题意可知,长为xm,宽为(50-x)m,则面积S=x(50-x).如果这样就结束了,那么就错了,学生忽略了x的取值范围,这是学生思维不够严密的一种表现.教师在讲解时,一方面要从数学知识角度来讲,面积S是非负数,而缺少x的取值范围,S=x(50-x)就有可能取到负值;另一方面,从生活实际来讲,围墙的长是个正数,并且不能超过50m.因此,要加上x的取值范围,即S=x(50-x),(0
函数的值域简单来说就是函数的结果,是函数值的一个集合.函数的值域受到函数的定义域和对应法则的影响.在求解函数的值域时,特别要注意考虑函数的定义域,否则容易出错.
例如,函数y=4x-5 2x-3的值域是多少?此题学生容易错解为:设t=2x-3,则2x=t2 3,所以有y=2(t2 3)-5 t=2t2 t 1=2(t 14)2 78≥78,由此得出函数值域是[78, ∞).这个过程中,学生忽略了换元后的定义域,应该是有t≥0的限制,并且y=2t2 t 1在[0, ∞)上为增函数,当t=0时,ymin=1,所以正解应该是[1, ∞).
函数的定义域对于函数的值域会产生非常大的影响,这要求学生能够发现隐含的函数定义域.在做题的过程中,学生在解答之后,如果能对自己的解答过程进行检验,发现思维上的漏洞,就可以避免这个错误,这是学生批判性思维的缺少所导致的.因此,教师要培养学生养成良好的做题习惯,学会自我检查和自我批判.
三、函数单调性与学生思维的深刻性
函数的单调性是指函数值域的变化与函数定义域变化的关系,在定义域内,两者同向增加则为增函数,反之则为减函数.因此,对于函数单调性的讨论离不开函数的定义域.
例如,求函数f(x)=log2(x2 2x)的单调性.此题是复合函数,要考虑基函数的定义域.具体解答过程如下:∵x2 2x>0,∴x>0或x<-2.所以,函数定义域为(-∞,-2)∪(0, ∞).设u=x2 2x,可知:在x∈(-∞,-2)内,u为减函数;在x∈(0, ∞)内,u为增函数.又有,f(x)=log2u在[0, ∞]是增函数,所以f(x)=log2(x2 2x)在(-∞,-2)内为减函数,在(0, ∞)内为增函数.这题考查的是学生思维的深刻性,如果学生忽略了在两个定义内分别讨论函数的增减性,这是思维不够深刻的表现,对知识是一知半解,没有深入理解.教师需要加强训练,检查学生的思维深刻性,及时弥补缺陷.
四、函数的奇偶性与学生思维的敏捷性
函数的奇偶性是函数在定义域内的一种特殊表现.要讨论函数的奇偶性,就要先讨论函数的定义域是否关于原点对称,如果不对称,则不存在奇偶性,如果对称,就要进一步来讨论.
例如,求函数y=x3,x∈[-1,3]的奇偶性.此题错误解法:∵f(-x)=(-x)3=-x3=-f(x),所以y=x3,x∈[-1,3]是奇函数.而思维敏捷的学生,很容易发现原函数y=x3,x∈[-1,3]的定义域没有关于原点对称,因此根本就没有奇偶性可谈,直接就可以作出判断,无需过多证明.这题反映了一个学生的思维敏捷度,考查学生能否灵活应用所学知识去解决问题.教师要强调,做题不应该是拿到题就埋头做,而是要保持头脑清醒,用敏捷的思维去发现题目中的陷阱,避免出错.
总之,在高中函数的教学中,引导学生思考函数的定义域与函数的关系式、值域、奇偶性、单调性的关系,挖掘定义域对解题的影响,能发现学生的思维漏洞,提高学生的辨别能力,培养学生的数学思维,使学生具备较强的思维能力,从而提高学生的综合素质.