Тема. Застосування похідної.
Мета. Перевірити знання учнями формул для знаходження похідної та вміння застосовувати їх до розв’язування задач; розвивати творче мислення учнів; виховувати наполегливість, уважність і зосередженість.
Тип. Урок-форум
Обладнання. Мультимедійна дошка, картки для індивідуальних завдань
Хід уроку
Математика цікава тоді, коли дає
поживу нашій винахідливості
й здатності до міркувань.
Д.Пойа
І Організаційний момент
Вдома учні повинні були повторити теоретичний матеріал, що стосується даної теми, а також переглянути у своїх зошитах задачі, які розв’язували на попередніх уроках.
Учнів заздалегідь попереджено про урок-форум і поділено на дві команди, приблизно однакового рівня підготовки. Команди обирають капітанів. На урок запрошують двох експертів-учителів і двох спостерігачів(учнів з паралельних класів).
Форум проводиться у шість турів:
І тур „Великий ерудит“;
ІІ тур „Поспішайте знайти“;
ІІІ тур „Вибираємо правильну відповідь“;
ІV тур „Малювалки“ ;
V тур „Бліц-турнір“;
VІ тур „Обганялки“.
За підсумками всіх турів експерти та спостерігачі визначають команду-переможницю, а також „щасливчиків“ (учнів, які одержали 12 балів) і „зірок“ першої, другої та третьої величини (учнів, які одержали 15 і більше балів).
Перед початком форуму повідомляється його тема, мета і правила проведення, яких слід дотримуватися; знайомляться присутні з капітанами команд, представляються експерти та спостерігачі.
І тур „Великий ерудит“
Беруть участь капітани команд, які повідомляють історичну довідку про похідну (2 б).
Історична довідка.
До відкриття похідної незалежно один від одного прийшли два відомих вчених – І.Ньютон і Г. Лейбніц наприкінці Х VІІ ст.
Архімед І.Ньютон Г. Лейбніц
І.Ньютон, означаючи похідну, виходить із задач механіки, а Г. Лейбніц – із геометричних задач. Г. Лейбніц розв’язав задачу про побудову дотичної, а І.Ньютон – прийшов до поняття похідної, виходячи з положень механіки і визначаючи миттєву швидкість під час нерівномірного прямолінійного руху.
Проте ще задовго до цього Архімед розв’язав задачу про побудову дотичної до кривої та знайшов максимум функції
f(x)= x2(a-x)
Похідна – це швидкість зміни функції. Нехай матеріальна точка рухається вздовж координатної прямої х за законом х=х(t). Тоді похідна від координати за часом у даний момент є швидкістю руху в цей момент часу. У цьому і полягає її механічний зміст.
У Г. Лейбніца первісним поняттям для похідної була дотична. Існування похідної функції у= f(x) у точці х0 рівносильне існуванню дотичної (не вертикальної) у даній точці графіка, кутовий коефіцієнт якої дорівнює f'(x0). Це і є геометричним змістом похідної.
ІІ тур „Поспішайте знайти“
На дошці подана таблиця. Команди повинні визначити, яке завдання „заховане“ в таблиці і виконати його усно. За кожну правильну відповідь команді нараховується 1 бал.
№ |
Функція |
? |
1 |
f(x)= х2+cos x |
2x-sinx |
2 |
f(x)= sin2x |
? |
3 |
f(x)= |
? |
4 |
f(x)= ctg x |
? |
5 |
f(x)= cos2x cos5x+ sin2x sin5x |
? |
6 |
f(x)= |
? |
ІІІ тур „Вибираємо правильну відповідь“
Для кожної команди на дошку проектується таблиця з тестами. Кожен учень на окремому аркуші записує відповідь. За кожну правильну відповідь учнім нараховується 1 бал. Аркуші здаються на перевірку спостерігачам. Кожен учень одержує свої бали, а команді ставиться середній бал.
Тести.
І команда
1. Кутовий коефіцієнт дотичної до графіка функції у= sinx у точці х0= дорівнює:
а) ; б) - ; в) ; г) -.
2. Функція у= - х2 +2х-3 спадає на проміжку:
а) [1; +∞) ; б)(- ∞; 1]; в) (- ∞;1] [1; +∞); г) (-∞;+∞).
3. Для функції у= х2 +2х-3 екстремумом буде:
а) уmax = у(-1)= -4 ; б) ymin= у(-1)= -4; в) уmax = у(2)= 7; г) ymin= у(-2)= -9.
4. Найбільше і найменше значення функції у= х3 -3х на відрізку [0;2] дорівнює
а) 2 і -2; б) -2 і 4; в) 4 і -4; г) 2 і -4.
5. На малюнку зображено графік функції
у= f(x). На яких проміжках області визначення функції похідна її від’ємна:
а) (-∞;+∞); б) (- ∞; 0) (0; +∞);
в) (0; +∞); г) інша відповідь.
ІІ команда
1. Кутовий коефіцієнт дотичної до графіка функції у= соsx у точці х0= дорівнює:
а) ; б) - ; в) ; г) -.
2. Функція у= х2 - 2х+3 зростає на проміжку:
а) [1; +∞) ; б)(- ∞; 1]; в) ( -∞;1] [1; +∞); г) (-∞;+∞).
3. Для функції у= - х2 +4х+3 екстремумом буде:
а) уmax = у(-1)= -4 ; б) ymin= у(-1)= -4; в) уmax = у(2)= 7; г) ymin= у(-2)= -9.
4. Найбільше і найменше значення функції у= 6х - 2х3 на відрізку [0;2] дорівнює
а) 2 і -2; б) -2 і 4; в) 4 і -4; г) 2 і -4.
5. На малюнку зображено графік функції
у= f(x). На яких проміжках області визначення функції похідна її додатна:
а) (-∞;+∞); б) (- ∞; 0) (0; +∞);
в) (0; +∞); г) інша відповідь.
ІV тур „Малювалки“
На слайді подано графік функції у= f(x).
Знайти графік похідної цієї функції:
а)
б) у в) у
х х
-2
г)
Команда, яка швидше і правильно виконає завдання, отримає 1 бал.
V тур „Бліц-турнір“
Учні виконують самостійну роботу, яку перевіряють експерти та спостерігачі. Команді нараховується середній бал.
Варіант 1.
1 (1б). Точка рухається за законом S(t)=3t2 -2t+4, де t – час у секундах, S-переміщення у метрах. Знайти швидкість руху у момент часу t=2.
2(2б). Число 48 подайте у вигляді суми двох додатних чисел так, щоб їх добуток був найбільшим.
Варіант 2.
1 (1б). Точка рухається за законом S(t)=4t2 -2t+1, де t – час у секундах, S-переміщення у метрах. Знайти швидкість руху у момент часу t=2.
2(2б). Число 36 подайте у вигляді суми двох додатних чисел так, щоб їх добуток був найбільшим.
У цей час по одному сильному учню від команд розв’язують на дошці задачі.
1. Число 54 записане у вигляді суми трьох додатних чисел. Відомо, що перше у 2 рази більше від другого. Знайти ці числа,знаючи, що їх добуток найбільший. (3 бала).
2. Знайти найбільше і найменше значення функції на даному проміжку:
у= 2 sin 2 х – соsx, [ -].
VІ тур „Обганялки“
Це тур- естафета, в якій беруть учать по 8 учнів від кожної команди. Їм необхідно дослідити функцію та побудувати її графік. (8 кроків). Кожна правильна відповідь -1 бал.
Перша команда Друга команда
Дослідити функцію та побудувати її графік:
f(x)= 3х –х3 f(x)= х4 -4х2
Підсумок уроку та оцінювання.
Експерти визначають команду-переможницю та оцінюють роботу кожного учня; за кількістю набраних балів визначають „щасливчиків“ та зірок турніру.
Відповіді до завдань.
ІІ тур
№ |
Функція |
? |
1 |
f(x)= х2+cos x |
2x-sinx |
2 |
f(x)= sin2x |
2 соs 2x ? |
3 |
f(x)= |
? |
4 |
f(x)= ctg x |
-? |
5 |
f(x)= cos2x cos5x+ sin2x sin5x |
= (cos3x)'= -3sin3x? |
6 |
f(x)= |
= (tg4x)'=? |
ІІІ тур
Варіант 1. 1. в); 2. а); 3. б); 4. а); 5. б).
Варіант 2. 1. б); 2. а); 3. в); 4. в); 5. г).
ІV тур
г)
V тур
Варіант 1.
1. S(t)=3t2 -2t+4, t =2с. ν(t)= S'(t)=6t-2. ν(2)= 6∙2-2=10(м/с)
2. Нехай перший доданок х, тоді другий – 48-х. Їх добуток П(х)=48х-х2.
П'(х)=48-2х. П'(х)=0, 48-2х=0. 2х=48, х=24.
0≤х≤48. П(0)=0; П(24)=24∙24=576; П(48)= 48∙0=0.
Добуток найбільший, якщо кожен з доданків дорівнює 24.
Варіант 2.
1. S(t)=4t2 -2t+1, t =2с. ν(t)= S'(t)=8t-2. ν(2)= 8∙2-2=14(м/с)
2. Нехай перший доданок х, тоді другий – 36-х. Їх добуток П(х)=36х-х2.
П'(х)=36-2х. П'(х)=0, 36 -2х=0. 2х=36, х=18.
0≤х≤36. П(0)=0; П(18)=18∙18=324; П(36)= 36∙0=0.
Добуток найбільший, якщо кожен з доданків дорівнює 18.
Індивідуальні завдання:
Картка 1, 2. (по 3 бала кожне завдання)
1. Нехай друге перше число х, тоді перше 2х, а третє –(54-3х). Їх добуток П(х)=2х∙х∙(54-3х)= 108х2-6х3.
П'(х)=216х-18х2.
П'(х)=0, 216х-18х2=0. 12х-х2=0, х(12-х)=0, х1=0, х2=12.
0≤х≤54. П(0)=0; П(12)= 108∙122-6∙123= 15552-10368=5184; П(54)= 108∙542--6∙543= 542 (108-324)=2916∙(-216)=-629 856.
Отже, друге число 12, перше - 24, а третє – 18.
Відповідь. 24; 12; 18.
2. Знайти найбільше і найменше значення функції на даному проміжку:
у= 2 sin 2 х – соsx, [ -].
Розв’язання.
у' =2∙2sin2x cos x+2 sin2x= 4 sin2x.
у' =0, 4 sin2x=0. sin2x=0; 2x=πn, nZ, x=, nZ.
Проміжку [ -] належить х=0.
у(-)=2 sin2(-)-cos 2(-)=2∙-0=1;
у(0)= 2 sin20-cos 0 = -1;
у()=2 sin2-cos =2∙-0=1.
min y = y(0)=-1, max y= y (-)=y()=1.
[-] [-]
VІ тур
Варіант 1.
f(x)= 3х –х3
Розв’язання.
1. D(f)=R
2. Парність. f(-x)=3(-x)-(-x3) = -3x+x3 = -(3x-x3)= -f(x). Отже, функція непарна.
3. Нулі функції: 0; -; .
Проміжки знакосталості функції:
f(x)>0, якщо х (-∞;-) (0; ); f(x)< 0, якщо х (-;0) (;+∞).
4. f ' (x)=3-x2 = 3(1-х)(1+х).
5. Критичні точки. f ' (x)=0; 3(1-х)(1+х)=0, х=1, х=-1.
6. Знаки похідної і поведінка функції на проміжках, на які розбили область визначення критичні точки:
f ' (x) - + -
f(x) -1 1 х
7. Екстремуми.
ymin= y(-1)=-2, ymax= y(1)=2,
8.
y
2
1
-2 -1 0 1 2 x
-1
-2
Варіант 2.
f(x)= х4-4x2
Розв’язання.
1. D(f)=R
2. Парність. f(-x)=(-x)4-4(-x)2 = x4-4x2 = f(x). Отже, функція парна.
3. Нулі функції: 0; -2; 2.
Проміжки знакосталості функції:
f(x)>0, якщо х (-∞;-2) (2;+ ∞); f(x)< 0, якщо х (-2;0) (0;2).
4. f ' (x)= 4x3 - 8x.
5. Критичні точки. f ' (x)=0; 4x3 - 8x =0, х=0, х=-, x=
6. Знаки похідної і поведінка функції на проміжках, на які розбили область визначення критичні точки:
f ' (x) - + - +
f(x) - 0 х
7. Екстремуми.
ymin= y(-)=y()=-4, ymax= y(0)=0,
8. y
-2 -1 0 1 2 x
-1
-4