2019_2020学年高中数学第3章函数3.1.2函数的单调性（第2课时）函数的平均变化率学案新人教B版.docx

第2课时函数的平均变化率学 习 目 标核 心 素 养1.理解斜率的含义及平均变化率的概念(重点)2掌握判断函数单调性的充要条件(重点、难点)通过利用函数f(x)的平均变化证明f(x)在I上的单调性，提升数学运算和培养逻辑推理素养.1直线的斜率(1)定义：给定平面直角坐标系中的任意两点A(x1，y1)，B(x2，y2)，当x1x2时，称为直线AB的斜率；(若记xx2x1，yy2y1，当x0时，斜率记为)，当x1x2时，称直线AB的斜率不存在(2)作用：直线AB的斜率反映了直线相对于x轴的倾斜程度2平均变化率与函数单调性若I是函数yf(x)的定义域的子集，对任意x1，x2I且x1x2，记y1f(x1)，y2f(x2)，则(1)yf(x)在I上是增函数的充要条件是0在I上恒成立；(2)yf(x)在I上是减函数的充要条件是0在I上恒成立当x1x2时，称为函数yf(x)在区间x1，x2(x1x2时)或x2，x1(x1x2时)上的平均变化率通常称x为自变量的改变量，y为因变量的改变量3平均变化率的物理意义(1)把位移s看成时间t的函数ss(t)，则平均变化率的物理意义是物体在时间段t1，t2上的平均速度，即.(2)把速度v看成时间t的函数vv(t)，则平均变化率的物理意义是物体在时间段t1，t2上的平均加速度，即.1已知点A(1,0)，B(1,1)，则直线AB的斜率为()A B. C2 D2A直线AB的斜率.2如图，函数yf(x)在1,3上的平均变化率为()A1 B1 C2 D2B1.3一次函数y2x3在R上是_函数(填“增”或“减”)减任取x1，x2R且x1x2.y12x13，y22x23，20，故y2x3在R上是减函数4已知函数f(x)2x23x5，当x14，且x1时，求y的平均变化率.解f(x)2x23x5，x14，x2x1x，yf(x2)f(x1)2(x1x)23(x1x)5(2x3x15)2(x)2(4x13)x.当x14，x1时，y212(443)121.则21.平均变化率的计算【例1】一正方形铁板在0 时边长为10 cm，加热后会膨胀，当温度为t 时，边长变为10(1at)cm，a为常数试求铁板面积对温度的平均膨胀率思路点拨由正方形的边长与面积关系列出函数表达式，再求面积的平均变化率解设温度的增量为t，则铁板面积S的增量S1021a(tt)2102(1at)2200(aa2t)t100a2(t)2，所以平均膨胀率200(aa2t)100a2t.1关于平均变化率的问题在生活中随处可见，常见的有求某段时间内的平均速度、平均加速度、平均膨胀率等找准自变量的改变量和因变量的改变量是解题的关键2求平均变化率只需要三个步骤：(1)求出或者设出自变量的改变量；(2)根据自变量的改变量求出函数值的改变量；(3)求出函数值的改变量与自变量的改变量的比值1路灯距地面8 m，一个身高为1.6 m的人以84 m/min的速度在地面上从路灯在地面上的射影点C处沿直线匀速离开路灯(1)求身影的长度y与人距路灯的距离x之间的关系式；(2)求人离开路灯10 s内身影长度y关于时间t的平均变化率解(1)如图所示，设此人从C点运动到B点的位移为x m，AB为身影长度，AB的长度为y m，由于CDBE，则，即，所以y0.25x.(2)84 m/min1.4 m/s，则y关于t的函数关系式为y0.251.4t0.35t，所以10 s内平均变化率0.35(m/s)，即此人离开灯10 s内身影长度y关于时间t的平均变化率为0.35 m/s.利用平均变化率证明函数的单调性【例2】若函数yf(x)是其定义域的子集I上的增函数且f(x)0，求证：g在I上为减函数思路点拨由yf(x)在I上为增函数的充要条件可得0，再证0即可证明任取x1，x2I且x2x1，则xx2x10，yf(x2)f(x1)，函数yf(x)是其定义域的子集I上的增函数，y0，0，gg(x2)g(x2).又f(x)0，f(x1)f(x2)0且f(x1)f(x2)0，g0，0，故g在I上为减函数单调函数的运算性质若函数f(x)，g(x)在区间I上具有单调性，则：(1)f(x)与f(x)C(C为常数)具有相同的单调性.(2)f(x)与af(x)，当a0时具有相同的单调性；当a0时具有相反的单调性.(3)当f(x)恒为正值或恒为负值时，f(x)与具有相反的单调性.(4)在f(x)，g(x)的公共单调区间上，有如下结论：f(x)g(x)f(x)g(x)f(x)g(x)增函数增函数增函数不能确定单调性增函数减函数不能确定单调性增函数减函数减函数减函数不能确定单调性减函数增函数不能确定单调性减函数2已知函数f(x)1，x3,5，判断函数f(x)的单调性，并证明解由于yx2在3,5上是增函数，且恒大于零，因此，由性质知f(x)1为增函数证明过程如下：任取x1，x23,5且x1x2，即xx2x10，则yf(x2)f(x1)1.(x12)(x22)0，y0，0，故函数f(x)在3,5上是增函数二次函数的单调性最值问题探究问题1二次函数f(x)ax2bxc(a0)的对称轴与区间m，n可能存在几种位置关系，试画草图给予说明？提示：2求二次函数f(x)ax2bxc在m，n上的最值，应考虑哪些因素？提示：若求二次函数f(x)在m，n上的最值，应考虑其开口方向及对称轴x与区间m，n的关系【例3】已知函数f(x)x2ax1，求f(x)在0,1上的最大值思路点拨 解因为函数f(x)x2ax1的图像开口向上，其对称轴为x，当，即a1时，f(x)的最大值为f(1)2a；当，即a1时，f(x)的最大值为f(0)1.1在题设条件不变的情况下，求f(x)在0,1上的最小值解(1)当0，即a0时，f(x)在0,1上单调递增，f(x)minf(0)1.(2)当1，即a2时，f(x)在0,1上单调递减，f(x)minf(1)2a.(3)当01，即0a2时，f(x)在上单调递减，在上单调递增，故f(x)minf1.2在本例条件不变的情况下，若a1，求f(x)在t，t1(tR)上的最小值解当a1时，f(x)x2x1，其图像的对称轴为x，当t时，f(x)在其上是增函数，f(x)minf(t)t2t1；当t1，即t时，f(x)在其上是减函数，f(x)minf(t1)2t2t1；当tt1，即t时，函数f(x)在上单调递减，在上单调递增，所以f(x)minf.二次函数在闭区间上的最值设f(x)ax2bxc(a0)，则二次函数f(x)在闭区间m，n上的最大值、最小值有如下的分布情况：对称轴与区间的关系mn，即(，m)mn，即(m，n)mn，即(n，)图像最值f(x)maxf(n)，f(x)minf(m)f(x)maxmaxf(n)，f(m)，f(x)minff(x)maxf(m)，f(x)minf(n)1平均变化率中x，y，的理解(1)函数f(x)应在x1，x2处有定义；(2)x2在x1附近，即xx2x10，但x可正可负；(3)注意变量的对应，若xx2x1，则yf(x2)f(x1)，而不是yf(x1)f(x2)；(4)平均变化率可正可负，也可为零但是，若函数在某区间上的平均变化率为0，并不能说明该函数在此区间上的函数值都相等2判断函数yf(x)在I上单调性的充要条件(1)yf(x)在I上单调递增的充要条件是0恒成立；(2)yf(x)在I上单调递减的充要条件是0恒成立.1思考辨析(1)一次函数yaxb(a0)从x1到x2的平均变化率为a.()(2)函数yf(x)的平均变化率的几何意义是过函数yf(x)图像上两点A(x1，f(x1)，B(x2，f(x2)所在直线的斜率()(3)在a，b上，yax2bxc(a0)任意两点的平均变化率都相等()答案(1)(2)(3)2函数f(x)从1到4的平均变化率为()A.B.C1 D3Ay1，x413，则平均变化率为.3李华在参加一次同学聚会时，他用如图所示的圆口杯喝饮料，李华认为：如果向杯子中倒饮料的速度一定(即单位时间内倒入的饮料量相同)，那么杯子中饮料的高度