4.4.3  不同函数增长差异
教学目标:
  利用信息技术,通过列表法和图象法,探究不同函数增长速度的各自特点及差异,并总结其中的规律.
教学重点:一次函数、对数函数和指数函数各自增长的特点.
教学难点:归纳总结出不同函数增长的差异.体会对比地研究多个函数的过程.
教学过程:
  引导语:在4.2.1的例2的第(1)小问中,进一步研究了这一节的问题1,比较了A,B两地旅游收入的长期变化情况,A地为一次函数的增长,B地为指数函数的增长,两种增长方式存在很大的差异.那么该如何研究一次函数、指数函数和对数函数增长的差异?
 
  1.指数函数与一次函数的增长差异
  问题5:选取适当的指数函数与一次函数,探索它们在区间[0,+∞)上的增长差异.你能描述一下指数函数增长的特点吗?
  追问1:不妨以函数和y=2x为例,列出这两个函数的自变量与函数值的对应表,并在同一直角坐标系中画出它们的图象.通过观察图象,这两个函数的图象在位置上有什么关系?这说明了什么?
  师生活动:先由学生独立完成.然后展示,教师可以利用信息技术,予以补充完善。对应表如表3所示,函数图象如图10所示.
 
  学生独立思考之后互相讨论,最后在教师的帮助下得出结果.从图象上,发现函数和y=2x有两个交点(1,2),(2,4),并且这两个交点将区间[0,+∞)分成了三段,两个函数的图象位置在这三段有所不同.这表明,虽然这两个函数在[0,+∞)上都单调递增,但他们的增长速度不同,函数y=2x的增长速度保持不变,而函数的增长速度在变化.高中数学教案
    
  追问3:在更大的范围内,列出这两个函数的自变量与函数值的对应表,并在同一直角坐标系中画出它们的图象,观察它们的增长情况,从图象上和数据上,你能发现什么?
  师生活动:有了前面的经验,借助计算工具和信息技术,教师引导并演示,全班集体完成即可.对应表如表5所示,函数图象如图11所示.
 
 
  师生活动:学生根据上述要求完成.
  追问5:通过对特定的指数函数和一次函数的研究,推广到一般情况,你能得到什么结论?
   
  设计意图:通过观察图象结合数据分析,数形结合地抽象出一次函数与指数函数的增长差异.
  练习6.如图12所示,(1)(2)(3)分别是函数y=和y=5x在不同范围的图象,借助计算工具估计出使>5x的x的取值范围(精确到0.01).
解:通过计算,如表6所列数据.
  表6
x
y=3x
y=5x
0.26
1.33
1.30
0.27
1.35
1.35
2.17
10.85
10.85
2.18
10.97
10.90
  因此使>5x的x的取值范围是[0,0.26]∪[2.18,+∞].
  设计意图:通过观察图象,并借助计算工具估计出使>5x的x的取值范围,进一步体会指数函数与一次函数增长的特点和差异.
  2.对数函数与一次函数的增长差异
  问题6:选取适当的对数函数与一次函数,探索它们在区间[0,+∞)上的增长差异.你能描述一下对数函数增长的特点吗?
  追问1:类比问题5,你计划怎样研究这个问题?
  师生活动:学生通过类比规划研究方案:先取特殊的函数进行研究,然后归纳得到一般结论.
  追问2:既如此,不妨以函数y=lgx和为例,列出这两个函数的自变量与函数值的对应表,并在同一直角坐标系中画出它们的图象.
  师生活动:先由学生独立完成,然后教师利用信息技术予以补充完善.对应表如表7所示,函数图象如图13所示.
 
  追问3:通过观察图象,这两个函数的图象在位置上有什么关系?这说明了什么?
  师生活动:教师提出问题,学生讨论得出结果.从图象上,发现函数y=lgx和虽然在[0,+∞)上都单调递增,但增长速度存在着明显的差异.随着x的增大,函数的图象离x轴越来越远,而函数y=lgx的图象越来越平缓,就象与x轴平行一样.
  追问5:如果将lgx放大1000倍,再对函数y=1000lgx和的增长情况进行比较,那么仍然有前面所述的规律吗?