习题6教案
| 课程名称 | 课时安排 | 教学类型 | 授课对象 |
|---|---|---|---|
| 数学·习题6(含参函数单调性讨论) | 45分钟 | 新授课 | 高三学生(普通城市校) |
| 教材版本 | 授课教师 | 教学主题 | 课标依据 |
|---|---|---|---|
| (未指定) | __________ | 含参函数与导数综合题的重难点突破 | 数学抽象、逻辑推理、数学运算、直观想象(《普通高中课程标准(2017年版2020年修订)》) |
一、教材分析
本课围绕"含参函数单调性讨论"这一主题展开,是高中导数板块的核心内容,也是函数性质研究的深化与综合。导数作为研究函数形态的通用工具,其价值在含参问题中体现得最为充分——参数 的取值变化会导致导函数零点位置移动,进而改变函数单调区间的划分。本课承接导数的四则运算法则、复合函数求导法则等基础知识,下启不等式恒成立求参数范围、函数零点个数讨论、极值与最值综合应用等问题,在学科知识体系中处于承上启下的关键位置。
从知识结构看,含参函数单调性讨论本质上是对"导函数符号"的完整分析:给定含参函数 ,先求 ,再判断 在各区间上的符号。当 的零点或符号受参数影响时,就需要分类讨论。这一过程融合了代数运算(求导、因式分解、解不等式)、符号判断( 与 的区间对应)、逻辑划分(按参数分段不重不漏)和直观想象(由符号变化勾勒函数图像走向)等多方面素养,是检验学生综合数学能力的重要载体。本课选取的典型问题 结构简洁但内涵丰富:导函数 的两个零点 与 的大小关系随 变化,天然地引出分类讨论的必要性,适合作为高三学生系统建构"含参讨论四步法"的载体。通过本课学习,学生不仅能解决一道具体习题,更能获得可迁移到其他含参函数问题的分析方法。
二、学情分析
本课授课对象为普通城市校高三学生,班级呈现"两端分化明显、中等生为主体"的典型特征。经过高一高二的学习,绝大多数学生已经掌握了基本初等函数的导数公式和求导法则,能够对具体函数(不含参数)求导并判断单调区间,部分学生还能用导数解决简单的函数最值问题。这是本课展开的认知起点。
但面对含参函数时,学生普遍存在三个层面的障碍:一是心理层面的畏难情绪,不少学生一看到字母 就认为题目"不确定""算不下去",潜意识里回避分类讨论;二是操作层面的目标模糊,学生知道"要求导",但不知道求导之后要做什么,更不清楚"何时需要讨论、按什么标准分段"——这是含参讨论中最核心也最容易卡壳的地方;三是规范层面的漏洞,常见表现有漏掉 的情形、分类区间相互包含或遗漏、单调区间误用并集符号、忽略定义域限制等。
从思维水平看,高三学生已具备一定的抽象思维和逻辑推理能力,中等生能够理解"参数取值影响零点大小"这一直观事实,但将其转化为系统的分段判号程序仍有困难。部分优等生能够独立完成解答,但往往"会做不会说",缺乏对分类依据的自觉反思;部分学困生则连基本求导都不够熟练。因此,本课教学设计需兼顾三层:通过直观的"数轴标根"帮助中等生建立判号程序,通过变式与错误辨析促进优等生深化理解,通过分层的作业设计保障学困生获得基础成功体验。
三、教学目标(核心素养导向)
【对应核心素养:运算能力】知识与技能目标: 通过解析习题6及其变式中含参函数的求导与因式分解过程,学生能解释"先化简再判号"的运算顺序,能用自己的话复述从 的符号确定函数单调区间的完整推理依据。
【对应核心素养:符号意识】过程与方法目标: 通过对比 与 两类不同符号结构,学生能区分"参数位于因式内部"与"参数作为常数项"两种情形下的判号策略差异,能举例说明参数 的取值如何改变导函数零点的相对位置、进而改变单调区间的划分。
【对应核心素养:数感】情感态度/价值观目标: 通过辨析 、、 三类具体取值对应的函数图像走向,学生能举例描述参数数值大小与函数图像形态变化之间的对应关系,能用自己的话向同伴说明"取特殊值验证"在检查分类讨论是否完备中的作用。
四、教学重难点
| 类别 | 要点 |
|---|---|
| 教学重点 | ①函数与导数综合题中"定定义域—求导化简—找分界点—分段判号—定单调区间"的完整解题链条;②符号语言与图像语言的互译: 的符号对应单调性, 的符号对应凹凸性 |
| 教学难点 | ①含参函数单调性讨论中分界点的确定(导函数零点与定义域边界的梳理)与"不重不漏"原则;②学生常在"何时需要讨论、按什么标准分段"处卡壳,典型错误包括漏掉 、两零点大小不分段、单调区间误用并集 |
五、教学资源与准备
教师准备: 多媒体课件(含习题6原题、两道变式题、三份典型错误解法的学案);数轴标根演示板贴或几何画板动态演示文件;彩色粉笔(用于区分参数不同情形的板书)。
学生准备: 课前复习导数基本公式与四则运算法则;准备草稿纸、直尺;同桌两人为一组便于课堂讨论与互述。
六、教学过程(总时长 45 分钟)
环节1:创设情境(激活已有经验,引发认知需求)——5分钟
教师活动: 上课伊始,教师出示习题6原题:已知函数 ,讨论 的单调性。教师先要求学生不急于动笔,而是观察题目并回答:"先不看计算,大家用一句话说说这道题让我们研究什么?" 预设学生回答"研究函数的增减情况""讨论单调区间"。教师追问:"看到字母 出现在系数位置,你的第一反应是什么?" 请两三位学生站起来说,有的会说"要讨论 ",有的会面露难色说"不知道从哪下手"。教师顺势归纳:"今天我们就要解决这个'不知道从哪下手'的问题。 是一个参数,它每取一个具体的值,就对应一个具体的函数;我们要研究的,是 的不同取值如何改变函数增减的'地形'。" 教师板书课题"含参函数单调性讨论",并在课题旁画一条简易的"地形示意图"(波峰波谷),帮助学生建立直观印象。随后教师追问一个关键问题:"拿到一个函数讨论单调性,第一步是什么?是先求导还是先做什么?" 引导学生意识到要先看定义域——本函数定义域为 ,而后再求导。教师明确本课学习路径:"我们分三步走:先求导化简,再找分界点,最后分段判号。"
学生活动: 学生观察题目,用自己的话复述题意,说出"求导""讨论 ""找单调区间"等初步思路。部分学生主动承认对含参问题的畏难情绪,如"看到 就不知道该怎么写了""感觉分情况很麻烦";另有学生尝试给出直觉判断"应该先求导, 可能决定导数的正负"。学生在教师引导下确认讨论函数单调性的第一步是定义域,并将 写在草稿纸醒目位置。
设计意图: 通过"先描述、后计算"的任务设计,激活学生已有的导数解题经验,同时暴露对含参问题的畏难情绪。将抽象的含参讨论类比为"地形变化",利用生活化语言降低认知门槛,符合普通城市校中等生为主体的学情。追问"先求导还是先看定义域"意在纠正部分学生"上来就求导"的机械习惯,为后续"分界点可能来自定义域边界"埋下伏笔。
板书要点: 中央书写课题"含参函数单调性讨论";左侧标注"定义域优先";右侧画简易增减示意图。
环节2:探究新知(经历概念/法则的形成过程)——12分钟
教师活动: 教师带着学生一起完成第(1)问的完整求解,采用"每步追问依据"的方式推进。
第一步,求导并化简。教师板书:
随后追问:"这里为什么要提取公因式 ,而不是保持 的形式?" 引导学生回答:"提取公因式后变成两个因式相乘,便于判断符号。" 教师强调这是运算的"化简意识"——判号前先看每个因式的符号是否确定。
第二步,找导函数零点。令 ,得 或 。教师用彩色粉笔在数轴上标出这两个点,追问:" 和 都在数轴上,请问哪个在左边、哪个在右边?能直接确定吗?" 学生回答"不能,要看 是正是负"。教师指出:这正是需要分类讨论的根源——参数的值改变了零点的相对位置,也就改变了单调区间的划分方式。
第三步,分类讨论。教师引导按 与 的大小关系分三种情形,完整板演:
- 当 时,两根 ,数轴标根得: 时 , 时 , 时 。故增区间为 和 ,减区间为 。
- 当 时,两根 ,同理得:增区间为 和 ,减区间为 。
- 当 时,,函数在 上单调递增,无减区间。
教师特别强调:" 的情形最容易丢!此时两个零点重合,导函数恒为非负,它不是一个'小的单调区间消失',而是整个函数的增减性发生了质的变化。" 教师用几何画板演示 从负数过渡到正数的过程中函数图像从"增减增"到"一直增"再到"增减增"的变化,帮助学生直观理解 是"分界中的分界"。
第四步,归纳。教师提问:"回顾刚才的过程,我们是按什么标准来分类的?" 引导学生概括:分类标准是导函数零点的大小关系变化点,即令两个零点相等()解出的参数值 。这个值就是分类的分界点。
学生活动: 学生跟随教师板演同步动笔,每步变形后都要在括号里写出理由,如"提取 ,因为要因式分解"" 的零点是 "。在教师追问"0 和 a 谁大"时,学生回答"取决于 a 的正负",并自主说出"分 、、 三种情况"。部分学生最初漏掉 ,在教师演示图像变化后主动修正,并记录"两根重合时也要单独讨论"。学生尝试用自己的话概括策略:"判号之前先看每个因式的符号是不是确定的,不确定的就以那个参数为讨论对象。"
设计意图: 让学生完整经历"求导—化简—找零点—比较大小—分段判号"的形成过程,理解每一步操作的逻辑必然性而非机械套用。通过几何画板动态演示,帮助中等生在直观层面理解 的特殊性,弥补纯符号推理的抽象性。归纳环节将隐性经验显性化,为后续变式和错误辨析提供方法支架。
板书要点: 中央板演 ;下方分三栏书写 、、 三种情形的单调区间;右侧标注"分界点来源:导函数零点大小关系变化的参数值"。
环节3:变式练习(多角度巩固,防止单一思维定势)——10分钟
教师活动: 教师出示两道变式,要求学生先独立完成求导与初步判号,再同桌交流。
变式①:(参数从二次项系数位置移到一次项系数位置)。求导得:
教师追问:"这个导函数还能直接因式分解吗?" 学生发现当 时可分解为 ,当 时 恒成立。讨论标准从"比较两个零点大小"变为"判别式是否为正",本质是参数影响了导函数是否有零点。
变式②:(参数进入指数位置)。求导得:
教师追问:" 的符号确定吗?" 学生回答恒正。教师再问:"那判号实际上只需关注哪个因式?" 学生答"只需关注 "。于是讨论标准变为 即 是否落在定义域内,需分 、、 三种情形,其中 时 。
教师组织同桌对比三道题(原题、变式①、变式②),完成一个口头总结:"参数的位置改变了,讨论的触发点一样吗?" 引导学生发现共同本质——把所有因式的符号确定性排查一遍,符号不确定的因式就是讨论的对象。
学生活动: 学生独立完成两道变式的求导,写出判号过程。在变式①中,部分学生写出 后停顿,教师巡视时听到学生小声说"不好因式分解",随后在同伴提示下意识到要分 的正负;在变式②中,学生能较快识别 恒正,将讨论聚焦到 。同桌交流时,预设学生回答:"变式①要讨论 是否大于0,因为 要有根必须有 ""变式②虽然 在指数上,但只要 恒正,讨论反而简单了"。
设计意图: 通过参数在不同位置的变式设计,打破学生可能形成的思维定势(以为含参讨论都是"比较零点大小"),帮助学生抽象出更一般的策略:"排查因式符号确定性,锁定讨论对象"。两道变式均由学生独立或合作完成,符合"变式练习"环节的多角度巩固功能,同时为后续错误辨析提供对比素材。
板书要点: 左侧写变式① ,标注"讨论 的符号决定判别式";右侧写变式② ,标注" 恒正,只需讨论 ";下方写共同结论"符号不确定的因式 = 讨论对象"。
环节4:错误辨析(针对本节课典型易错点)——8分钟
教师活动: 教师发放学案,呈现三份典型错误解法,要求全班学生担任"诊断医生",分组讨论错因并给出修正方案。
错误一(漏讨论 ):某生对 的解答只写了 和 两种情形,没有单独讨论 。教师提问:"这位同学漏掉的情形,会导致什么后果?" 引导学生发现 时函数退化为 ,并非'两种情形中任何之一的特例',因为 时导函数 恒成立,函数单调递增,与 、 的单调性结构都不同。参数取临界值时,函数形态往往发生质变,必须单独讨论。
错误二(分类区间重复与并集误用):某生写出 时"增区间为 "。教师追问:"单调区间能不能写并集?闭区间端点这样取合理吗?" 引导学生辨析:单调区间是开区间表达的习惯,且两个增区间之间被减区间隔断,不能视为一个整体,应分别写作 和 ,不能用并集符号连接。
错误三(判号时忽略定义域):某生对 求导得 后,直接写出" 时递减, 时递增",没有排除 的部分。教师提问:"这个函数的定义域是什么?" 学生齐答 ""。教师追问:"把 代入 有意义吗?" 学生摇头。教师总结:"分界点不仅来自导函数的零点,还来自定义域的边界。判号必须在定义域内进行。"
最后教师引导学生归纳三条检查标准:①有没有讨论参数临界值;②单调区间是否分别表述、不用并集;③是否在定义域内判号。
学生活动: 学生分组讨论三份错误解法,每小组认领一份"诊断"。预设学生回答:对错误一,"漏了 ,因为两根重合时函数单调递增,跟 、 都不一样,必须单独写";对错误二,"增区间之间隔着减区间,不能并起来,要分开写";对错误三," 要求 ,所以 根本不在定义域里,单调区间不能写到负半轴"。各小组派代表汇报诊断结论,其他组补充。教师追问"'取特殊值验证'对你检查分类有什么帮助?" 学生举例:"算 时 恒正,就知道不能把它并入 那类。"
设计意图: 针对含参讨论中最易失分的三个典型问题——漏临界值、区间并集误用、忽视定义域——通过"诊断他人错误"的方式,让学生从被动接受转向主动建构。纠错过程中嵌入"取特殊值验证"的策略,既呼应数感维度的目标,又为学生的自我检查提供可操作手段。此环节与教学难点"不重不漏"直接对应,是突破难点的关键一环。
板书要点: 中央写"错误诊断";分三栏列出错误类型:"漏 ""区间误并""忽略定义域";下方写检查标准三条。
环节5:总结提升(建构知识结构,梳理思想方法)——6分钟
教师活动: 教师引导学生回顾本节课从原题到变式再到错误辨析的完整经历,共同提炼"含参函数单调性讨论四步法":
① 定定义域——先看函数有无对数、分母、根式等限制; ② 求导化简——将 整理成因式积的形式,逐一判断因式符号是否确定; ③ 找分界点——分界点来自两类:导函数的零点、定义域边界;令各零点相等解出参数临界值; ④ 分段判号——按临界值将参数分段,在每一段内用数轴标根法确定 的符号,写出单调区间(注意不使用并集; 临界值单独讨论)。
教师给出记忆口诀:"先定义域后求导,因式分解判号跑不了;零点重合别漏掉,不重不漏要记牢。"
随后请学生同桌互述四步法,并各举一个"需要讨论参数"和"不需要讨论参数"的例子。预设学生举例: 不含参数,直接求导判号即可; 含参数,需要讨论。教师追问:"这两个例子的本质区别是什么?" 引导学生说出:"参数是否影响导函数零点的存在性或大小关系。" 最后教师将本课方法上升为一般认识:"含参讨论不是'题目刁难你',而是我们对一个'动态函数'做分段的静态分析——每个确定的 值对应一个确定的函数,讨论只是把无穷多个函数按形态分组。"
学生活动: 学生跟随教师的引导回顾各环节关键词,在笔记本上整理四步法框架。同桌互述环节中,学生用自己的话向同伴解释四步法,并尝试举例。预设学生回答:"定义域一定要先看, 这种就必须写 ""找分界点就是看导函数零点在哪,还要看零点之间谁大谁小"" 这种重合情况要单独写,不能偷懒"。部分学生能主动提出疑问:"如果导函数零点带根号,比如 ,分界点是不是就是 ?" 教师肯定并说明这正是 使根号内为0的临界情形。
设计意图: 将零散的操作经验上升为可迁移的方法结构,帮助学生从"做一道题"走向"会一类题"。四步法的提炼不是教师单向灌输,而是在学生回顾、举例、互述的基础上共同建构,符合理解层级目标中"能用自己的话表述、能举例"的要求。同桌互述环节为每位学生提供低风险的表达机会,便于教师即时检测目标达成情况。
板书要点: 中央写"四步法:定义域→求导化简→找分界点→分段判号";右侧写口诀;下方留白作为学生举例区。
环节6:作业设计(分层布置,控制时长)——4分钟
教师活动: 教师分层布置课后作业,并对每题给出完成建议。
基础作业(必做): 已知函数 ,讨论 的单调性。要求写出完整的求导、化简、找分界点、分段判号过程,并画出 与 两种情形下的大致图像。教师说明:"这道题就是课堂上分析的原题,请独立再做一遍,重点检查 有没有遗漏、单调区间有没有误用并集。预计用时 15 分钟。"
提高作业(选做): 已知函数 在 上单调递增,求实数 的取值范围。教师提示:"可以转化为 在 上恒成立,试试分离参数和直接讨论两条路径,比较它们的取舍。预计用时 10 分钟。"
教师强调作业质量重于数量:"基础题是保底,每位同学都要做;提高题是挑战,做不出来不丢人,但要把你的思路写到卡住的地方为止。" 同时预告下节课将从作业中选取典型解答进行展示与点评。
学生活动: 学生记录作业要求,明确必做与选做范围。有学生追问:"基础题要不要画 的图像?" 教师回应:"可以画, 时 是单调递增的,图像要体现这一点。" 另有学生问提高题"能不能用 直接解不等式",教师引导其课后先尝试分离参数,再对比两种路径的繁简。
设计意图: 落实"双减"要求,控制作业总量,基础题与提高题合计约 25 分钟,符合高三学生的合理课外负担。分层设计让不同水平学生各有所获:基础题保障学困生和中等生巩固四步法,提高题指向恒成立问题的转化思想,为学有余力的学生提供思维挑战。同时要求学生画图,将符号语言与图像语言互译,呼应教学目标中的数感维度。
板书要点: 左侧写"必做:原题完整过程 + 图像";右侧写"选做: 恒成立问题";下方标注"提示:分离参数或直接讨论"。
七、板书设计
| 板书区域 | 内容要点 |
|---|---|
| 中央主题 | 含参函数单调性讨论(习题6) |
| 左分支(原题区) | → 分界点: :增 、;减 :增 、;减 : 上单调递增 |
| 右分支(方法区) | 四步法:①定定义域 ②求导化简 ③找分界点 ④分段判号 口诀:先定义域后求导,因式分解判号跑不了;零点重合别漏掉,不重不漏要记牢 |
| 下方变式区 | 变式① (讨论判别式) 变式② ( 恒正) |
| 警示栏 | 分界点来源:导函数零点 + 定义域边界 单调区间分别表述,不用并集;临界参数值单独讨论 |
八、作业设计
基础作业(必做):
- 已知函数 ,讨论 的单调性。要求:写出完整求导、化简、判号与分类讨论过程,并画出 与 两种情形下的大致图像。(预估用时:15分钟)
拓展作业(选做):
- 已知函数 在 上单调递增,求实数 的取值范围。提示:转化为 恒成立问题,体会"分离参数"与"直接讨论"两种路径的取舍。(预估用时:10分钟)
合计预估时长:25 分钟
九、核心公式速查表
| 序号 | 公式/定理名称 | LaTeX 表达式 | 适用范围 |
|---|---|---|---|
| 01 | 幂函数求导 | 幂函数及多项式求导 | |
| 02 | 指数函数求导 | ; | 含指数因式的函数求导 |
| 03 | 对数函数求导 | 含对数项的函数求导 | |
| 04 | 导数乘法法则 | 两个函数乘积求导 | |
| 05 | 复合函数链式法则 | 复合函数求导 | |
| 06 | 单调性判定定理 | 若在区间 上 ,则 在 上单调递增;若 ,则单调递减 | 利用导函数符号判断单调性 |
| 07 | 恒成立转化 | 在 上恒成立 (分离参数后) | 已知单调性求参数范围 |
教学反思模板(课后填写)
- 目标达成情况:(学生是否达到"理解"层级目标——能否用自己的话复述四步法、能否区分不同参数位置下的判号策略)
- 学生参与情况:(中等生是否跟上探究节奏,学困生在错误辨析环节的表现)
- 教学调整记录:(变式题难度是否适中、错误辨析的选取是否典型、时间分配是否需要调整)
- 下节课改进方向:(结合作业批改情况,确定是否需要补充练习或强化某一环节)
本教案由 BestTeach AI 辅助生成,依据《人工智能生成合成内容标识办法》(国信办通字〔2025〕2号)第四条标识。教师应独立审核修改后使用。
常见问题
高三数学《习题6》的教学目标是什么?
本教案依据教育部2017年版(2020年修订)普通高中课程方案,从知识技能、过程方法、核心素养三维度设定习题6的可观测教学目标,完整目标见教案正文「教学目标」部分。
《习题6》这节课的教学重点和难点是什么?
教案正文「教学重点」「教学难点」部分针对习题6给出了具体的重难点分析与突破策略,结合高三学生认知特征设计。
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