指数函数·幂函数·对数函数增长快慢的比较(案例)

指数函数·幂函数·对数函数增长快慢的比较(案例)
一.背景:
时间:2009年5月
俄狄浦斯杀父娶母地点:西安市远东第一中学
参与人员:王军红老师        高一(7)班学生
建设项目环境保护分类管理名录起因:在高一第一学期学完幂函数,指数函数,对数函数后,课本有一节研究性学习课,《指数函数,幂函数,对数函数增长的比较》,本课涉及到画函数图象,比较函数值的大小,但因局部图形的对比难以体现基本关系,且数据计算量很大所以,准备以惠普计算器辅助教学
我准备用不同的方式对两个班级分别进行教学。在高一(7)班利用惠普计算器指导学生进行探究,在高一(5)班用常规方法教学,想从学生兴趣,学习效果,学生体会异同几个方面进行教学效果对比。
二.主题:
排放因子
本案例是教师指导学生利用惠普计算器,通过画函数图象,列出函数值表,观察指数函数,幂函数,对数函数增长的快慢,发现,体会“指数爆炸”这一函数值极速增长的现象,培养数形结合的数学思想,激发学生主动探究问题的兴趣,提高自主学习能力,并鼓励学生尝试写出研究小论文。
三.教学过程:
提出问题:
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当a>1时,指数函数y=x
a 为增函数;
当n>0,x>0时,幂数函数y=n x 为增函数;
当a>1时,对数函数y=log a x 为增函数;
它们那个增长的较快? 实验一:
比较函数212322,,log x y y x y x ===(只考虑x>0的情况)增长的快慢 。
输入函数解析式,画图。(指导学生动手操作,学生参与积极,并能与他人合作交流。)
引导学生观察图像,发现,对数函数增长显然先快后慢,而幂函数和指数函数增长的快慢则交替出现。
求得2122,x y y x ==的第一个交点是(2,4)。
利用光标跟踪,发现当x>2时,22y x =的图像在12x y =图像的上方,总是如此吗? 引导学生改变坐标单位倍数,求得2122,x y y x ==的第二个交点是(4,16)。
适当对坐标进行缩放:
当x>4时,图像观察不是很方便,光标跟踪效果不好,指导学生利用数据表进行比较:
观察数据表,学生好奇而惊讶的发现:当x>4时,12x y =的函数值比22y x =的函数值增长的越来越快,直至呈“爆炸”性增长。
实验二:
比较函数100122,x y y x ==(只考虑x>0的情况)增长的快慢。故障树分析
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学生动手输入函数解析式,画图。但画不出1002y x =的图像。
因数据过大,溢出pc 计算能力,画不出1002y x =的图像,指导学生所以利用数据表进行比较:
指导学生输入不同的自变量值,让学生观察12x y =的函数值和1002y x =的函数值的变化情况,学生发现当自变量值较小时,12x y =的函数值远小于1002y x =的函数值,而当自变量值较大,x>996时, 12x y =的函数值大于1002y x =的函数值,且12x y =的函数值极速增大。
结论:
x>0时,对数函数增长显然先快后慢,而幂数函数和指数函数增长的快慢则交替出现。
存在实数t, 当x>t 时,指数函数y=x
a 的函数值极速增大,称“指数爆炸”。 练习:
比较函数200123,,lg x y e y x y x ===(只考虑x>0的情况)增长的快慢 。
探索研究:
函数12,l g x a y a y o x ==的交点个数?
四.结果:
两个班级学生的感受差异较大,对比班高一(5)班学生对指数函数,幂函数,对数函数增长的快慢仅仅有了一个初步的了解,对图像和函数值的观察体会仅限于静态的,局部的,自变量较小时的状况,学习效果一般。
实验班高一(7)班学生利用惠普计算器,动态情形下验证了有关猜想和判断,从函数值的迅速增大,图像的激素变化,体会“指数爆炸”的意义,收到了很好的教学效果。同时,实验班学生对问题继续进行深入,全面的探究,他们兴趣浓厚,还在课后交流合作,写出了多篇研究性学习小论文(附后若干)。
五.评析:
学生的学习贵在自身的感受,只有切身体会了知识和方法的产生和应用过程,才能真正提高能力。常规的数学教学多限于抽象的逻辑推断,但若能借助某些较好的教学媒体,将数学问题动态化,利用图形,数据的观察,比较发现并归纳出一些结论,易于学生理解和掌握,并能很大程度激发学生学习和研究的兴趣,提高学生参与的主动性,积极性,从而使学生感受更深,收获更大。本节课利用惠普计
算器辅助教学,形象,生动,具有说服力的探究了指数函数,幂函数,对数函数增长的快慢,增强了学生的探究意识和分析,归纳能力。学生参与性强,积极性高,体会深刻,教学效果好。

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