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文档介绍
人教A高中数学必修1第2章导学案指数与指数幂的运算
§2.1.1 指数与指数幂的运算(1) 学习目标 1. 了解指数函数模型背景及实用性、必要性; 2. 了解根式的概念及表示方法; 3. 理解根式的运算性质. 学习过程 一、课前准备 (预习教材P48~ P50,找出疑惑之处) 复习1:正方形面积公式为 ;正方体的体积公式为 . 复习2:(初中根式的概念)如果一个数的平方等于a,那么这个数叫做a的 ,记作 ; 如果一个数的立方等于a,那么这个数叫做a的 ,记作 . 二、新课导学 ※ 学习探究 探究任务一:指数函数模型应用背景 探究下面实例及问题,了解指数指数概念提出的背景,体会引入指数函数的必要性. 实例1. 某市人口平均年增长率为1.25℅,1990年人口数为a万,则x年后人口数为多少万? 实例2. 给一张报纸,先实验最多可折多少次?你能超过8次吗? 计算:若报纸长50cm,宽34cm,厚0.01mm,进行对折x次后,求对折后的面积与厚度? 问题1:国务院发展研究中心在2000年分析,我国未来20年GDP(国内生产总值)年平均增长率达7.3℅, 则x年后GDP为2000年的多少倍? 问题2:生物死亡后,体内碳14每过5730年衰减一半(半衰期),则死亡t年后体内碳14的含量P与死亡时碳14关系为. 探究该式意义? 小结:实践中存在着许多指数函数的应用模型,如人口问题、银行存款、生物变化、自然科学. 探究任务二:根式的概念及运算 考察: ,那么就叫4的 ; ,那么3就叫27的 ; ,那么就叫做的 . 依此类推,若,,那么叫做的 . 新知:一般地,若,那么叫做的次方根 ( th root ),其中,. 简记:. 例如:,则. 反思: 当n为奇数时, n次方根情况如何? 例如:,, 记:. 当n为偶数时,正数的n次方根情况? 例如:的4次方根就是 ,记:. 强调:负数没有偶次方根;0的任何次方根都是0,即. 试试:,则的4次方根为 ; ,则的3次方根为 . 新知:像的式子就叫做根式(radical),这里n叫做根指数(radical exponent),a叫做被开方数(radicand). 试试:计算、、. 反思: 从特殊到一般,、的意义及结果? 结论:. 当是奇数时,;当是偶数时,. ※ 典型例题 例1求下类各式的值: (1) ; (2) ; (3); (4) (). 变式:计算或化简下列各式. (1); (2). 推广: (a0). ※ 动手试试 练1. 化简. 练2. 化简. 三、总结提升 ※ 学习小结 1. n次方根,根式的概念; 2. 根式运算性质. ※ 知识拓展 1. 整数指数幂满足不等性质:若,则. 2. 正整数指数幂满足不等性质: ① 若,则; ② 若,则. 其中N*. 学习评价 ※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为( ). A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差 ※ 当堂检测(时量:5分钟 满分:10分)计分: 1. 的值是( ). A. 3 B. -3 C. 3 D. 81 2. 625的4次方根是( ). A. 5 B. -5 C. ±5 D. 25 3. 化简是( ). A. B. C. D. 4. 化简= . 5. 计算:= ; . 课后作业 1. 计算:(1); (2) . 2. 计算和,它们之间有什么关系? 你能得到什么结论? 3. 对比与,你能把后者归入前者吗? §2.1.1 指数与指数幂的运算(2) 学习目标 1. 理解分数指数幂的概念; 2. 掌握根式与分数指数幂的互化; 3. 掌握有理数指数幂的运算. 学习过程 一、课前准备 (预习教材P50~ P53,找出疑惑之处) 复习1:一般地,若,则叫做的 ,其中,. 简记为: . 像的式子就叫做 ,具有如下运算性质: = ;= ;= . 复习2:整数指数幂的运算性质. (1) ;(2) ; (3) . 二、新课导学 ※ 学习探究 探究任务:分数指数幂 引例:a>0时,, 则类似可得 ; ,类似可得 . 新知:规定分数指数幂如下 ; . 试试: (1)将下列根式写成分数指数幂形式: = ; = ; = . (2)求值:; ; ; . 反思: ① 0的正分数指数幂为 ;0的负分数指数幂为 . ② 分数指数幂有什么运算性质? 小结: 规定了分数指数幂的意义后,指数的概念就从整数指数推广到了有理数指数,那么整数指数幂的运算性质也同样可以推广到有理数指数幂. 指数幂的运算性质: () ·; ; . ※ 典型例题 例1 求值:;; ;. 变式:化为根式. 例2 用分数指数幂的形式表示下列各式: (1); (2); (3). 例3 计算(式中字母均正): (1); (2). 小结:例2,运算性质的运用;例3,单项式运算. 例4 计算: (1) ; (2) ; (3). 小结:在进行指数幂的运算时,一般地,化指数为正指数,化根式为分数指数幂,对含有指数式或根式的乘除运算,还要善于利用幂的运算法则. 反思: ① 的结果? 结论:无理指数幂.(结合教材P53利用逼近的思想理解无理指数幂意义) ② 无理数指数幂是一个确定的实数.实数指数幂的运算性质如何? ※ 动手试试 练1. 把化成分数指数幂. 练2. 计算:(1); (2). 三、总结提升 ※ 学习小结 ①分数指数幂的意义;②分数指数幂与根式的互化;③有理指数幂的运算性质. ※ 知识拓展 放射性元素衰变的数学模型为:,其中t表示经过的时间,表示初始质量,衰减后的质量为m,为正的常数. 学习评价 ※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为( ). A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差 ※ 当堂检测(时量:5分钟 满分:10分)计分: 1. 若,且为整数,则下列各式中正确的是( ). A. B. C. D. 2. 化简的结果是( ). A. 5 B. 15 C. 25 D. 125 3. 计算的结果是( ). A. B. C. D. 4. 化简= . 5. 若,则= . 课后作业 1. 化简下列各式: (1); (2). 2. 计算:. §2.1.1 指数与指数幂的运算(练习) 学习目标 1. 掌握n次方根的求解; 2. 会用分数指数幂表示根式; 3. 掌握根式与分数指数幂的运算. 学习过程 一、课前准备 (复习教材P48~ P53,找出疑惑之处) 复习1:什么叫做根式? 运算性质? 像的式子就叫做 ,具有性质: = ;= ;= . 复习2:分数指数幂如何定义?运算性质? ① ; . 其中 ② ; ; . 复习3:填空. ① n为 时,. ② 求下列各式的值: = ; = ;= ; = ; = ; = ;= . 二、新课导学 ※ 典型例题 例1 已知=3,求下列各式的值: (1); (2); (3). 补充:立方和差公式. 小结:① 平方法;② 乘法公式; ③ 根式的基本性质(a≥0)等. 注意, a≥0十分重要,无此条件则公式不成立. 例如,. 变式:已知,求: (1); (2). 例2从盛满1升纯酒精的容器中倒出升,然后用水填满,再倒出升,又用水填满,这样进行5次,则容器中剩下的纯酒精的升数为多少? 变式:n次后? 小结:① 方法:摘要→审题;探究 → 结论; ② 解应用问题四步曲:审题→建模→解答→作答. ※ 动手试试 练1. 化简:. 练2. 已知x+x-1=3,求下列各式的值. (1); (2). 练3. 已知,试求的值. 三、总结提升 ※ 学习小结 1. 根式与分数指数幂的运算; 2. 乘法公式的运用. ※ 知识拓展 1. 立方和差公式: ; . 2. 完全立方公式: ; . 学习评价 ※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为( ). A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差 ※ 当堂检测(时量:5分钟 满分:10分)计分: 1. 的值为( ). A. B. C. 3 D. 729 2. (a>0)的值是( ). A. 1 B. a C. D. 3. 下列各式中成立的是( ). A. B. C. D. 4. 化简= . 5. 化简= . 课后作业 1. 已知, 求的值. 2. 探究:时, 实数和整数所应满足的条件. §2.1.2 指数函数及其性质(1) 学习目标 1. 了解指数函数模型的实际背景,认识数学与现实生活及其他学科的联系; 2. 理解指数函数的概念和意义; 3. 能画出具体指数函数的图象,掌握指数函数的性质(单调性、特殊点). 学习过程 一、课前准备 (预习教材P54~ P57,找出疑惑之处) 复习1:零指数、负指数、分数指数幂怎样定义的? (1) ; (2) ; (3) ; . 其中 复习2:有理指数幂的运算性质. (1) ;(2) ; (3) . 二、新课导学 ※ 学习探究 探究任务一:指数函数模型思想及指数函数概念 实例: A.细胞分裂时,第一次由1个分裂成2个,第2次由2个分裂成4个,第3次由4个分裂成8个,如此下去,如果第x次分裂得到y个细胞,那么细胞个数y与次数x的函数关系式是什么? B.一种放射性物质不断变化成其他物质,每经过一年的残留量是原来的84%,那么以时间x年为自变量,残留量y的函数关系式是什么? 讨论:上面的两个函数有什么共同特征?底数是什么?指数是什么? 新知:一般地,函数叫做指数函数(exponential function),其中x是自变量,函数的定义域为R. 反思:为什么规定>0且≠1呢?否则会出现什么情况呢? 试试:举出几个生活中有关指数模型的例子? 探究任务二:指数函数的图象和性质 引言:你能类比前面讨论函数性质时的思路,提出研究指数函数性质的内容和方法吗? 回顾: 研究方法:画出函数图象,结合图象研究函数性质. 研究内容:定义域、值域、特殊点、单调性、最大(小)值、奇偶性. 作图:在同一坐标系中画出下列函数图象: , 讨论: (1)函数与的图象有什么关系?如何由的图象画出的图象? (2)根据两个函数的图象的特征,归纳出这两个指数函数的性质. 变底数为3或后呢? 新知:根据图象归纳指数函数的性质. a>1 00,a≠1)的图象恒过定点( ). A. B. C. D. 3. 指数函数①,②满足不等式 ,则它们的图象是( ). 4. 比较大小: . 5. 函数的定义域为 . 课后作业 1. 求函数y=的定义域. 2. 探究:在[m,n]上,值域? §2.1.2 指数函数及其性质(2) 学习目标 1. 熟练掌握指数函数概念、图象、性质; 2. 掌握指数型函数的定义域、值域,会判断其单调性; 3. 培养数学应用意识. 学习过程 一、课前准备 (预习教材P57~ P60,找出疑惑之处) 复习1:指数函数的形式是 , 其图象与性质如下 a>1 00,a≠1)的图象与函数y=bx (b>0,b≠1)的图象关于y轴对称,则有( ). A. a>b B. a1)在R上递减 C. 若a>a,则a>1 D. 若>1,则 4. 比较下列各组数的大小: ; . 5. 在同一坐标系下,函数y=ax, y=bx, y=cx, y=dx的图象如右图,则a、b、c、d、1之间从小到大的顺序是 . 课后作业 1. 已知函数f(x)=a-(a∈R),求证:对任何, f(x)为增函数. 2. 求函数的定义域和值域,并讨论函数的单调性、奇偶性. §2.2.1 对数与对数运算(1) 学习目标 1. 理解对数的概念; 2. 能够说明对数与指数的关系; 3. 掌握对数式与指数式的相互转化. 学习过程 一、课前准备 (预习教材P62~ P64,找出疑惑之处) 复习1:庄子:一尺之棰,日取其半,万世不竭. (1)取4次,还有多长? (2)取多少次,还有0.125尺? 复习2:假设2002年我国国民生产总值为a亿元,如果每年平均增长8%,那么经过多少年国民生产 是2002年的2倍? (只列式) 二、新课导学 ※ 学习探究 探究任务:对数的概念 问题:截止到1999年底,我国人口约13亿. 如果今后能将人口年平均增长率控制在1%,那么多少年后人口数可达到18亿,20亿,30亿? 讨论:(1)问题具有怎样的共性? (2)已知底数和幂的值,求指数 怎样求呢?例如:由,求x. 新知:一般地,如果,那么数 x叫做以a为底 N的对数(logarithm). 记作 ,其中a叫做对数的底数,N叫做真数 试试:将复习2及问题中的指数式化为对数式. 新知:我们通常将以10为底的对数叫做常用对数(common logarithm),并把常用对数简记为lgN 在科学技术中常使用以无理数e=2.71828……为底的对数,以e为底的对数叫自然对数,并把自然对数简记作lnN 试试:分别说说lg5 、lg3.5、ln10、ln3的意义. 反思: (1)指数与对数间的关系? 时, . (2)负数与零是否有对数?为什么? (3) , . ※ 典型例题 例1下列指数式化为对数式,对数式化为指数式. (1) ;(2);(3); (4) ; (5); (6)lg0.001=; (7)ln100=4.606. 变式: lg0.001=? 小结:注意对数符号的书写,与真数才能构成整体. 例2求下列各式中x的值: (1); (2); (3); (4). 小结:应用指对互化求x. ※ 动手试试 练1. 求下列各式的值. (1) ; (2) ; (3)10000. 练2. 探究 三、总结提升 ※ 学习小结 ①对数概念;②lgN与lnN;③指对互化;④如何求对数值 ※ 知识拓展 对数是中学初等数学中的重要内容,那么当初是谁首创“对数”这种高级运算的呢?在数学史上,一般认为对数的发明者是十六世纪末到十七世纪初的苏格兰数学家——纳皮尔(Napier,1550-1617年)男爵. 在纳皮尔所处的年代,哥白尼的“太阳中心说”刚刚开始流行,这导致天文学成为当时的热门学科. 可是由于当时常量数学的局限性,天文学家们不得不花费很大的精力去计算那些繁杂的“天文数字”,因此浪费了若干年甚至毕生的宝贵时间. 纳皮尔也是当时的一位天文爱好者,为了简化计算,他多年潜心研究大数字的计算技术,终于独立发明了对数. 学习评价 ※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为( ). A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差 ※ 当堂检测(时量:5分钟 满分:10分)计分: 1. 若,则( ). A. 4 B. 6 C. 8 D. 9 2. = ( ). A. 1 B. -1 C. 2 D. -2 3. 对数式中,实数a的取值范围是( ). A. B.(2,5) C. D. 4. 计算: . 5. 若,则x=________,若,则y=___________. 课后作业 1. 将下列指数式化成对数式,对数式化成指数式. (1); (2); (3) (4); (5); (6); (7). 2. 计算: (1); (2); (3); (3); (4). §§2.2.1 对数与对数运算(2) 学习目标 1. 掌握对数的运算性质,并能理解推导这些法则的依据和过程; 2. 能较熟练地运用对数运算法则解决问题.. 学习过程 一、课前准备 (预习教材P64~ P66,找出疑惑之处) 复习1: (1)对数定义:如果,那么数 x叫做 ,记作 . (2)指数式与对数式的互化: . 复习2:幂的运算性质. (1) ;(2) ; (3) . 复习3:根据对数的定义及对数与指数的关系解答: (1)设,,求; (2)设,,试利用、表示·. 二、新课导学 ※ 学习探究 探究任务:对数运算性质及推导 问题:由,如何探讨和、之间的关系? 问题:设, , 由对数的定义可得:M=,N= ∴MN==, ∴MN=p+q,即得MN=M + N 根据上面的证明,能否得出以下式子? 如果 a > 0,a ¹ 1,M > 0, N > 0 ,则 (1); (2); (3) . 反思: 自然语言如何叙述三条性质? 性质的证明思路?(运用转化思想,先通过假设,将对数式化成指数式,并利用幂运算性质进行恒等变形;然后再根据对数定义将指数式化成对数式) ※ 典型例题 例1用, , 表示下列各式: (1); (2) . 例2计算: (1); (2); (3); (4)lg. 探究:根据对数的定义推导换底公式(,且;,且;). 试试:2000年人口数13亿,年平均增长率1℅,多少年后可以达到18亿? ※ 动手试试 练1. 设,,试用、表示. 变式:已知lg2=0.3010,lg3=0.4771,求lg6、lg12. lg的值. 练2. 运用换底公式推导下列结论. (1);(2). 练3. 计算:(1);(2). 三、总结提升 ※ 学习小结 ①对数运算性质及推导;②运用对数运算性质;③换底公式. ※ 知识拓展 ① 对数的换底公式; ② 对数的倒数公式. ③ 对数恒等式:, ,. 学习评价 ※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为( ). A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差 ※ 当堂检测(时量:5分钟 满分:10分)计分: 1. 下列等式成立的是( ) A. B. C. D. 2. 如果lgx=lga+3lgb-5lgc,那么( ). A.x=a+3b-c B. C. D.x=a+b3-c3 3. 若,那么( ). A. B. C. D. 4. 计算:(1) ; (2) . 5. 计算: . 课后作业 1. 计算: (1); (2). 2. 设、、为正数,且,求证: . §2.2.1 对数与对数运算(3) 学习目标 1. 能较熟练地运用对数运算性质解决实践问题; 2. 加强数学应用意识的训练,提高解决应用问题的能力. 学习过程 一、课前准备 (预习教材P66~ P69,找出疑惑之处) 复习1:对数的运算性质及换底公式. 如果 a > 0,a ¹ 1,M > 0, N > 0 ,则 (1) ; (2) ; (3) . 换底公式 . 复习2:已知 3 = a, 7 = b,用 a,b 表示56. 复习3:1995年我国人口总数是12亿,如果人口的年自然增长率控制在1.25℅,问哪一年我国人口总数将超过14亿? (用式子表示) 二、新课导学 ※ 典型例题 例1 20世纪30年代,查尔斯.里克特制订了一种表明地震能量大小的尺度,就是使用测震仪衡量地震能量的等级,地震能量越大,测震仪记录的地震曲线的振幅就越大. 这就是我们常说的里氏震级M,其计算公式为:,其中A是被测地震的最大振幅,是“标准地震”的振幅(使用标准地震振幅是为了修正测震仪距实际震中距离造成的偏差). (1)假设在一次地震中,一个距离震中100千米的测震仪记录的地震最大振幅是20,此时标准地震的振幅是0.001, 计算这次地震的震级(精确到0.1); (2)5级地震给人的振感已比较明显,计算7.6级地震最大振幅是5级地震最大振幅的多少倍?(精确到1) 小结:读题摘要→寻找数量关系→利用对数计算. 例2当生物死亡后,它机体内原有的碳14会按确定的规律衰减,大约每经过5730年衰减为原来的一半,这个时间称为“半衰期”.根据些规律,人们获得了生物体碳14含量P与生物死亡年数t之间的关系.回答下列问题: (1)求生物死亡t年后它机体内的碳14的含量P,并用函数的观点来解释P和t之间的关系,指出是我们所学过的何种函数? (2)已知一生物体内碳14的残留量为P,试求该生物死亡的年数t,并用函数的观点来解释P和t之间的关系,指出是我们所学过的何种函数? (3)长沙马王墓女尸出土时碳14的余含量约占原始量的76.7%,试推算古墓的年代? 反思: ① P和t之间的对应关系是一一对应; ② P关于t的指数函数,则t关于P的函数为 . ※ 动手试试 练1. 计算: (1); (2). 练2. 我国的GDP年平均增长率保持为7.3%,约多少年后我国的GDP在2007年的基础上翻两番? 三、总结提升 ※ 学习小结 1. 应用建模思想(审题→设未知数→建立x与y之间的关系→求解→验证); 2. 用数学结果解释现象. ※ 知识拓展 在给定区间内,若函数的图象向上凸出,则函数在该区间上为凸函数,结合图象易得到; 在给定区间内,若函数的图象向下凹进,则函数在该区间上为凹函数,结合图象易得到. 学习评价 ※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为( ). A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差 ※ 当堂检测(时量:5分钟 满分:10分)计分: 1. (a≠0)化简得结果是( ). A.-a B.a2 C.|a| D.a 2. 若 log7[log3(log2x)]=0,则=( ). A. 3 B. C. D. 3. 已知,且,则m 之值为( ). A.15 B. C.± D.225 4. 若3a=2,则log38-2log36用a表示为 . 5. 已知,,则 ; . 课后作业 1. 化简: (1); (2). 2. 若,求的值. §2.2.2 对数函数及其性质(1) 学习目标 1. 通过具体实例,直观了解对数函数模型所刻画的数量关系,初步理解对数函数的概念,体会对数函数是一类重要的函数模型; 2. 能借助计算器或计算机画出具体对数函数的图象,探索并了解对数函数的单调性与特殊点; 3. 通过比较、对照的方法,引导学生结合图象类比指数函数,探索研究对数函数的性质,培养数形结合的思想方法,学会研究函数性质的方法. 学习过程 一、课前准备 (预习教材P70~ P72,找出疑惑之处) 复习1:画出、的图象,并以这两个函数为例,说说指数函数的性质. 复习2:生物机体内碳14的“半衰期”为5730年,湖南长沙马王堆汉墓女尸出土时,碳14的残余量约占原始含量的76.7%,试推算马王堆古墓的年代.(列式) 二、新课导学 ※ 学习探究 探究任务一:对数函数的概念 问题:根据上题,用计算器可以完成下表: 碳14的含量P 0.5 0.3 0.1 0.01 0.001 生物死亡年数t 讨论:t与P的关系? (对每一个碳14的含量P的取值,通过对应关系,生物死亡年数t都有唯一的值与之对应,从而t是P的函数) 新知:一般地,当a>0且a≠1时,函数叫做对数函数(logarithmic function),自变量是x; 函数的定义域是(0,+∞). 反思: 对数函数定义与指数函数类似,都是形式定义,注意辨别,如:, 都不是对数函数,而只能称其为对数型函数;对数函数对底数的限制 ,且. 探究任务二:对数函数的图象和性质 问题:你能类比前面讨论指数函数性质的思路,提出研究对数函数性质的内容和方法吗? 研究方法:画出函数图象,结合图象研究函数性质. 研究内容:定义域、值域、特殊点、单调性、最大(小)值、奇偶性. 试试:同一坐标系中画出下列对数函数的图象. ;. 反思: (1)根据图象,你能归纳出对数函数的哪些性质? a>1 01时,在同一坐标系中,函数与的图象是( ). 2. 函数的值域为( ). A. B. C. D. 3. 不等式的解集是( ). A. B. B. D. 4. 比大小: (1)log 67 log 7 6 ; (2)log 31.5 log 2 0.8. 5. 函数的定义域是 . 课后作业 1. 已知下列不等式,比较正数m、n的大小: (1)m<n ; (2)m>n; (3)m>n (a>1) 2. 求下列函数的定义域: (1);(2). §2.2.2 对数函数及其性质(2) 学习目标 1. 解对数函数在生产实际中的简单应用; 2. 进一步理解对数函数的图象和性质; 3. 学习反函数的概念,理解对数函数和指数函数互为反函数,能够在同一坐标上看出互为反函数的两个函数的图象性质. 学习过程 一、课前准备 (预习教材P72~ P73,找出疑惑之处) 复习1:对数函数图象和性质. a>1 01 00 B.<0 C.=0 D.不能确定 2. 函数的图象是( ). A. B. C. D. 3. 若,那么下列不等式成立的是( ). A.查看更多