原函数与导函数的关系

1、课题：探究原函数与导函数的关系首师大附中 数学组 王建华设计思路这节课是在学完导数和积分之后， 学生从大量的实例中对原函数和导函数的关系有了一 定的认识的基础上展开教学的。 由于这部分内容课本上没有， 但数学内部的联系规律和对称 美又会使学生既觉得有挑战性又充满探究的兴趣。 备这个课的过程中我虽然参考了大量已有 的资料，但需要做更深入地思考这些命题间的联系，以什么方式展开更利于学生拾级而上， 最终登上高峰体会一览众山小的乐趣和成就感。 教师实际上是在引导学生进行一次理论的探 险，大胆地猜，小心地证，谨慎地修改条件，步步逼近真理。最终学生能否记住这些结论并 不重要， 重要的是研究相互关联的事物的

2、一般思路和方法。对优秀生或热爱数学的学生来说会有更多的收获。整个教学流程1. 从经验观察发现，猜想得命题 p,q. 这两个命题为真命题，证明它们的方法用复合函数 求导，比较容易上手。2. 学生自然会想到这个命题的逆命题是否成立，尝试证明。证明的思路也要逆向思考。发 现由于导数确定后原函数不能唯一确定， 有上下平移的可能， 这样关于 y 轴对称的性质能够 保持，但关于原点对称的性质就不能保证了。3. 函数的平移不改变函数图象的对称性，因此将奇函数的性质拓展为关于中心对称，将偶 函数的性质拓展为关于直线 x a 对称，研究前面的四个命题还是否成立。研究方法可以类 比迁移前面的方法。 能成立的严格证

3、明， 不能成立的举出反例， 并尝试通过改变条件使之成 为真命题。4. 已有成果的应用：利用二次函数的对称性性质研究三次函数的对称性。教学目标在这个探究过程中1. 加强学生对导函数与原函数相生相伴的关系的理解；2. 增强学生对函数对称性的理解和抽象概括表达能力；3体验研究事物的角度，一个新定理是怎样诞生的，怎样才是全面地认识了一个事物。4.培养学生的思辨能力，分析法解决问题的能力，举反例的能力等等。教学重点以原函数与导函数的对称性的联系为载体让学生体验观察发现、概括猜想、辨别真伪的过程。教学难点灵活运用所学知识探索未知领域。新课引入前面解题时我们常根据导函数的符号示意图画出原函数的单调性示意图，

4、你能根据原函数的图像画出导函数的示意图吗一.探究由原函数的奇偶性能否推出导函数的奇偶性。问题1已知函数y f(x)的图像，请尝试画出其导函数的图像示意图。X导函数的实质是原函数的瞬时变化率，导函数的正负反应了原函数的单调性，导函数的 大小反应了原函数增减的快慢。从图像的整体性质上看，你还有什么发现猜想p :可导的奇函数的导函数是偶函数，猜想q:可导的偶函数的导函数是奇函数。问题2你能根据图象上解释一下你的猜想吗奇函数关于原点中心对称，它的曲线在原点两侧等距离处升降速度相同，即切线斜率相等；偶函数关于y轴对称，它的曲线在y轴两侧等距离处升降速度绝对值相等，即切线斜率互为相反数。问题3尝试证明你的

5、猜想P：已知y f(x)是可导的奇函数，求证y f(x)时偶函数分析1：欲证y f (x)时偶函数，只需证 f ( x) f (x)若将f( x)理解将f(x)中的x替换为 x得到的函数，可以用导数定义证明。证明：当y f (x)是奇函数时，对疋义域中的任意 x都有f( x)f ( x x) f ( x)f (x x) f (x)f(x) f(x x)limxlimxlimxf (x)x 0xx 0xx 0x所以yf (x)时偶函数分析2.用复合函数求导证明：当yf (x)是奇函数时，对定义域中的任意x都有f ( x) f (x)两边对 X求导得f( x) f(x)，即 f( x) ( 1)f

6、(x)得f ( x) f (x)，所以y f (x)时偶函数命题q同理可证.思考：看来已知原函数的奇偶性，我们可以确定导函数的奇偶性，那么已知导函数的奇偶性能否推知原函数的奇偶性呢命题p和q的逆命题是否成立呢.探究由导函数的奇偶性能否推出原函数的奇偶性。问题4 p和q的逆命题是否成立f(x)奇函数x是奇函数，而原函数 y f(x)丄X2 C2导函数是唯一确定的，而同一个导函数的原函p的逆命题：若y f(x)是偶函数，则y 此命题不正确，可举出反例：如 y f(x) 当c不为0时，原函数不是偶函数。这是什么原因造成的呢因为原函数定了， 数有无穷多个。一个函数向上或向下平移后导函数是不变的，直观理

7、解是切线的斜率不变。而函数上下平移就不能保证图象关于原点中心对称了。q的逆命题：若y f(x)是奇函数，则y f(x)偶函数证明：y f(x)是奇函数时f(x) f ( x) f(x) f( x)( 1) f (x)f( x) 0能否推出f (x) f( x) 0只能推出f (x) f ( x) c,思考c是确定的值吗能求吗问题转化为导函数是0,原函数是什么可以举出分段的常数函数，为使此命题成立，我们加强一下条件，将命题改为“对于在R上连续可导的函数，若y f(x)是奇函数，则 y f(x)偶函数”。 此时y f(x)在x 0处有定义，则f(0) f( 0) c 0,此时可得f(x) f( x

8、)，原 函数是偶函数。三探究由原函数的对称性能否推出导函数的对称性对于连续的可导函数, 原函数的奇偶性可以推出导函数的奇偶性, 而逆命题中当导函数 为奇函数时,原函数是偶函数, 但当导函数为偶函数时, 原函数不一定是奇函数, 那么此时 原函数虽然不是奇函数了, 它是不是也有什么性质呢它的图像应该是中心对称的。 能否将刚 才的结论推广一下问题 5 奇函数图象特征是关于原点中心对称,偶函数图象特征是关于 y 轴对称, 能否将上述命题推广一下P的推广命题r :若可导函数y f (x)关于(a,b)对称，则它的导函数关于直线 x a对称。 证明：y f (x)关于(a,b)对称，则 f(x) f (2

9、a x) 2b，f (x) f (2a x)( 1)0即f(x) f (2a x)，所以其导函数关于直线 x a对称。q的推广命题s :若可导函数y f (x)关于x a对称，则它的导函数关于 (a,b)对称证明：y f (x)关于x a对称，则f(x) f (2a x)，f (x) f (2a x)( 1)即 f (x) f (2a x)所以其导函数关于(a,0)对称导函数的对称中心在 x轴上修改命题s.若可导函数y f(x)关于x a对称，则它的导函数关于 (a,0)对称令f (x) f (2a x)中x a可得f (a)0，能否从图像中找到解释四探究由导函数的对称性能否推出原函数的对称性

10、问题6 思考：命题r, s逆命题是否成立命题r的逆命题：对于在R上可导的函数y f(x)，若它的导函数关于直线 x a对称，则 原函数关于(a,b)对称证明： y f (x) 关于直线 x a 对称，则 f (a x) f (a x)而f (a x) f (a x) f (a x) f (a x) 0得 f (a x) f (a x) c当 x 0时可得 c 2f(a) ，所以 f(a x) f(a x) 2f(a)，即函数 y f (x) 关于 (a, f(a) 对称。对称中心在函数图像上。命题 s 的逆命题：(课上只写出命题，判断验证留作课后思考题)对于在R上连续可导的函数 y f (x)

11、，若它的导函数关于 (a,b)对称，则原函数关于直线x a对称证明： y f (x) 关于直线 (a, f (a) 对称，则 f (a x) f (a x) 2b而f (a x) f (a x) f (a x) f (a x) 2b得 f (a x) f (a x) 2bx c当 b 0 时，此命题不成立。当 b 0时，由 x 0时可得 c 0 ，所以 f(a x) f(a x) 0，即函数 y f (x) 关于 x a 对称。命题r的逆命题需要 修正，若对于在 R上连续可导的函数 y f(x)，若它的导函数关于 (a,0)对称，则原函数关于直线x a对称五原函数与导函数对称性联系的应用1.

12、我们知道二次函数都是有对称轴的， 而二次函数又是三次函数的导函数， 你能由此得出三 次函数具有什么性质分析：由命题s的逆命题知三次函数必有对称中心。对称中心的横坐标与导函数的对称轴的横坐标相同。求任意三次多项式函数 y ax3 bx2 ex d的对称中心。解：y ax3 bx2 ex d 3ax2 2bx e，其对称轴是x ，将此值代入解析式可3a得对称中心纵坐标。即函数y ax3 bx2 ex d的对称中心为(一,f ().3a 3a2.若f(x) asi n( x) bsi n(x)(ab 0)是偶函数，则a, b的关系是44解：由其导函数是奇函数，且在0处有定义，可得f(0) 0,得a

13、b 0,代回检验。小结：整体结构：数 函 导 =数 函 原数 函 原 n数 函 导奇偶性数 数 函 函偶 一亍 X X 若f(:f( :逆 p y q y对称性b)对 于 对 (a真关 辽 于 X ( 关 f( 线 y 关 M 数驱 y 关 函 导 数 数 导 的 B艮 可 則 真 仍 的 上 上 陀 R ( 仆乩 若ax r:X对称 s X 称 - 寸 X)则 数)真 f 称 寸 wa,o 对 对 辟 用 ya) 洁： 叉B 可 丁 a 攵 a 上 走 1 xf(“ 如 X 的 克 a 函( 在俏選 tw于 于 于 邛F1 RbI 、 对 花 U 数 关 ：若孙 钿 数 攻 加 : 函M)逆,， H 若 原 Sy 称证明上述命题的思路：1. 由原函数研究导函数用符合函数求导；2. 由导函数研究原函数从要证的式子出发寻找原函数的性质。课后思考研究：判断s逆是否正确，如果正确尝试证明，若不正确举出反例。教学反思：学生对这样的课很感兴趣，一方面可以在探索的过程中加深对导数概念的理解，另一方面可以感受到数学内部的严谨性和对称美。命题的产生来自经验，命题的证明需要用复合函数的导数这一工具沟通原函数和导函数的对应关