Урок алгебры в 11 классе по теме «Предел функции в точке. Производная функции в точке. Геометрический и физический смысл производной.»Цель урока: -
Формирование у учащихся наглядно – интуитивных представлений о пределе функции в точке.
-
Развитие внимания, памяти, логического мышления;
-
Воспитание старательности, организованности.
Ход урока.1. Организационный момент.- Здравствуйте, ребята. Тема нашего урока: «Предел функции в точке». Сегодня на уроке мы познакомимся с понятиями «предел функции в точке», «непрерывность функции», а также рассмотрим правила вычисления предела функции в точке.
2. Мотивация изучения темы.- Эта тема очень важна для дальнейшего изучения алгебры: понятие предела функции имеет большое значение для построения графиков функций. Кроме того, в дальнейшем мы будем изучать понятие производной и без знания предела функции рассмотрение этого понятия невозможно.
3. Актуализация опорных знаний.- Перед тем как начать изучать новую тему выполним следующее задание: постройте график функции если: а) при
х = 4 значение функции не существует; (рис.1) б) при
х = 4 значение функции равно
3; (рис.2) в) при
х = 4 значение функции равно
2. (рис.3)(В ходе выполнения этого упражнения учащиеся повторяют нахождение области определения функции, а также построение графика функции, которая при данном значении аргумента либо имеет значение, либо не определена).Рисунок 1
Рисунок 1Рисунок 24. Изучение нового материала.1. Предел функции в точке.- Воспользуемся построенными графиками функций. Во всех трех случаях изображена одна и та же кривая, тем не менее, это три разные функции.
- Чем они отличаются друг от друга?
(Они отличаются друг от друга своим поведением в точке х = 4).
- Как ведет себя функция в точке
х = 4 на первом графике?
(Для функции
при х = 4 значение функции не существует, функция в указанной точке не определена).- Как ведет себя функция в точке
х = 4 на втором графике?
(Для функции
при х = 4 значение функции существует, но оно отличается от естественного значения функции в указанной точке).- Как ведет себя функция в точке
х = 4 на третьем графике?
(Для функции
при х = 4 значение функции существует, и оно равно естественному значению функции в указанной точке, то есть двум).- Если мы исключим точку
х = 4 из рассмотрения, то все три функции будут тождественными.
- Для всех трех случаев используется одна и та же запись: .
- В общем случае эта запись выглядит следующим образом: .
- Эту запись читаем так: «предел функции
y=f(x) при стремлении
х к
а равен
b».
- А теперь ответьте на такой вопрос: какую из трех рассмотренных функций естественно считать непрерывной в точке
х = 4?
(Непрерывной будет третья функция)- Так как эта функция непрерывна, то она удовлетворяет условию . И функцию
f (x) называют непрерывной в точке
х = а.
- Иными словами, функцию
y = f (x) называют непрерывной в точке
х = а, если предел функции
y = f (x) при стремлении
х к
а равен значению функции в точке
х = а.
- Функция
y = f (x) называется непрерывной на промежутке
Х, если она непрерывна в каждой точке промежутка.
- При изучении различных функций (линейной, квадратичной, степенной, иррациональной, тригонометрических) мы отмечали, что они являются непрерывными либо на всей числовой прямой, либо на промежутке. Исходя из этого, можно сформулировать следующее утверждение: если выражение
f (x) составлено из рациональных, иррациональных, тригонометрических выражений, то функция
y
= f (x) непрерывна в любой точке, в которой определено выражение
f (x).
Решение задач на закрепление понятия предела.- Для закрепления понятия предела функции в точке рассмотрим несколько примеров на вычисление пределов функций.
Пример 1. Вычислить:
.Решение. Выражение
х3 – 2х2 + 5х + 3 определено в любой точке
х, в частности, в точке
х = 1. Следовательно, функция
у = х3 – 2х2 + 5х + 3 непрерывна в точке
х = 1, а потому предел функции при стремлении
х к
1 равен значению функции в точке
х = 1.Имеем: .Ответ:
7.
- Для решения следующего примера нам потребуются правила вычисления предела функции в точке.Правило 1. .Правило 2. .Правило 3. .
Пример 2. Используя эти правила, вычислим
.Решение. Выражение
определено в любой точке
х 0, в частности, в точке
х = 2. Следовательно, функция
у = f (x) непрерывна в точке
х = 2, а потому предел функции при стремлении
х к
2 равен значению функции в точке
х = 2. Имеем:
.Ответ:
0.
Вычислите: а)
; б)
; в)
; г)
.Решение. а)
. Выражение
х2 – 3х + 5 определено в любой точке
х, в частности, в точке
х = 1. Следовательно, функция
у = х2 – 3х + 5 непрерывна в точке
х = 1, а потому предел функции при стремлении
х к
1 равен значению функции в точке
х = 1.Имеем: .Ответ:
3.б)
. Выражение
определено в любой точке
х
, в частности, в точке
х =
. Следовательно, функция
у = f (x) непрерывна в точке
х =
, а потому предел функции при стремлении
х к
равен значению функции в точке
х =
. Имеем:
.Ответ:
0.в)
. Выражение
х2 + 6х – 8 определено в любой точке
х, в частности, в точке
х = - 1. Следовательно, функция
у = х2 + 6х – 8 непрерывна в точке
х = - 1, а потому предел функции при стремлении
х к
- 1 равен значению функции в точке
х = - 1.Имеем: .Ответ:
- 1.г)
. Выражение
определено в любой точке
х
, в частности, в точке
х =
. Следовательно, функция
у = f (x) непрерывна в точке
х =
, а потому предел функции при стремлении
х к
равен значению функции в точке х =
.
Имеем:
.
- Вы заметили, что в рассмотренных примерах вычисление пределов не составило значительных сложностей: достаточно было найти значение функции в точке, к которой стремится аргумент х. Но часты случаи, когда этот прием не срабатывает.
Пример 3. Вычислить
.
Решение. Если подставить значение х = - 3 в заданное выражение, то и в числителе, и в знаменателе получится 0, а на нуль делить нельзя. Но заданную алгебраическую дробь можно сократить:
.
Значит, функции
и
тождественны при условии х - 3. Но при вычислении предела функции при х - 3 саму точку х = - 3 можно исключить из рассмотрения. Значит,
.
Ответ: - 1,5.
Зарядка для глаз.
2. Задачи, приводящие к понятию производной.
Задача о скорости движения.
Рассмотрим прямолинейное движение некоторого тела. Закон движения задан формулой S = S(t), т.е. каждому моменту времени t соответствует определённое значение пройденного пути S. Найти скорость движения тела в момент времени t.
Р
ешение: Пусть в момент времени t тело находится в точке М.
Дадим аргументу t приращение Δt, за это время тело переместится в некоторую точку Р, т.е. пройдёт путь ΔS.
Итак, за время Δt тело прошло путь ΔS.
Что можно найти, зная эти два значения?
, т.е. среднюю скорость движения тела за промежуток времени
.
Определение: Средней скоростью движения тела называется отношение пройденного пути ко времени, в течение которого этот путь пройден.