№ 743. Числа -3; 5; 0,5 являются нулями функции . Убедитесь в справедливости этого утверждения. Сформулируйте этот факт другими способами, используя слова «график», «значение функции», «уравнение».
Цель упражнения - в обучении переводу с одного языка на другой, умению выразить одно и то же утверждение разными способами. Убедиться в справедливости утверждения можно, подставив данные числа в формулу. Эквивалентные формулировки могут быть, например, такими: «график функции f(x) пересекает ось х в точках (-3; 0), (5; 0), (0,5; 0)», или «функция принимает значение, равное 0, при х, равном -3; 5; 0,5», или «числа -3; 5; 0,5 являются корнями уравнения ».
№ 746. Начертите график какой-нибудь функции, нулями которой являются числа:
а) -3,5; 0; 4;
б) -5; -1; 2,5; 4,5.
Можно выполнять это задание парами - соседи по парте обменяются своими графиками, и каждый из них проконтролирует, правильно ли ответил на вопрос его напарник. Дополнить упражнение можно заданием: перечислить все свойства функции, которые можно выяснить по предложенному графику.
№ 752. График какой функции изображён на рисунке 8?
,
,
, Рис. 8
.
Если использовать нули функций, то можно только отбросить функцию . Для остальных трёх нужно найти точку пересечения их графиков с осью у.
Работа сократится, если заранее заметить, что при подстановке нуля вместо х во вторую формулу получается отрицательное число и, значит, ордината точки пересечения соответствующего графика с осью у меньше нуля, а на предложенном графике она больше нуля. Остается выбрать из двух оставшихся функций h(x) и р(х).
График функции h(x) пересекает ось у в точке (0; 14), а р(х) - в точке (0; 7). Значит, на рисунке изображен график функции h(х).
В пятом пункте «Линейная функция» дано понятие линейной функции (функция, которую можно задать формулой вида y = kx + l, где k и l - некоторые числа, называется линейной) и её графика (графиком линейной функции является прямая).
Линейная функция - это первая конкретная функция, с которой знакомятся учащиеся. Так как учащиеся уже умеют строить график зависимости, заданной формулой у = kx + l (глава 4, пункты 4.1 и 4.2), то этот график служит опорой при введении всех понятий и свойств.
В ходе изучения данного пункта рассматривается большое число примеров реальных процессов и ситуаций, описываемых линейной функцией (в том числе и прямой пропорциональностью), поэтому учащиеся должны прийти к пониманию того, что величины разной природы могут быть связаны между собой зависимостью одного и того же вида. Это важно при формировании представлений о математическом моделировании, а также о практической значимости математических знаний.
Свойства линейной функции вводятся в пункте на основе конкретных графиков (расположение графика в координатных плоскостях, промежутки возрастания и убывания линейной функции). Учащиеся знакомятся еще с одним важным свойством линейной функции - описывать процессы, протекающие с постоянной скоростью.
Новой для учащихся является идея линейной аппроксимации, которая позволяет связать функциональный материал с вопросами статистики. На конкретных примерах, с опорой на графики, учащиеся знакомятся с зависимостями, которые не являются линейными, но приближенно могут быть заданы линейными функциями, что позволяет делать определенные прогнозы, получать приближенную числовую информацию.
Этот материал не является обязательным для усвоения всеми учащимися (не входит в обязательные результаты обучения) и в классах с невысокой математической подготовкой может быть опущен.
Система упражнений.
Через систему упражнений учащиеся строят график линейной функции, определяют её свойства и продолжают вырабатывать навык построения графиков кусочно-заданных функций. При этом они знакомятся с новой для них ситуацией, когда график имеет разрывы.
Комментарии к некоторым упражнениям:
№ 763. Андрей планирует поработать во время летних каникул, и у него есть две возможности. На работе А он будет получать 20 р. в день. На работе В он в первый день получит 10 р., а затем ежедневно будет получать 20 р. Какой вариант выгоднее? Составьте формулу зависимости полученной суммы денег у от числа рабочих дней х для вариантов А и В. В одной системе координат постройте прямые, которым принадлежат точки графика каждой из функций, и отметьте эти точки для . Существует ли значения х, при которых значения у равны?
Для варианта А формула очевидна. При составлении формулы для варианта В учащиеся могут ошибиться и предложить формулу . В этом случае, чтобы увидеть характер зависимости между у и х, можно составить таблицу, в которой будут записаны суммы, получаемые за каждый из нескольких первых дней работы.
День | 1 | 2 | 3 | 4 | … | х | |
Заработок (руб.) | 10 | 10+20 | … | 10+20(х-1) |
В результате получаем формулу у = 20х - 10.
Прежде чем строить прямые, целесообразно обсудить, какой масштаб следует выбрать, чтобы рисунок был понятным и аккуратным. По оси х удобно принять две клетки за единицу (один день), а по оси у - две клетки за 20 единиц (20 руб.).
Ответ на последний вопрос задачи отрицательный. Полезно обратить внимание учащихся на то, что его можно получить и, не прибегая к построению графиков. Уже из полученных формул видно, что прямые параллельны, так как имеют одинаковые угловые коэффициенты, поэтому ни при каком значении х, значения функций не будут равны.
№ 776. Самолёт начал снижение на высоте 8500 м. На графике (рис.
9) показано изменение его высоты над землёй в первые 20 мин снижения. Перечертите рисунок в тетрадь и подберите прямую, вокруг которой укладываются эти точки. Определите, сколько примерно минут длилось снижение самолёта и какова его средняя скорость снижения (в м/мин). Рис. 9
Перечерчивание графиков в тетрадь чрезвычайно полезно для совершенствования навыков работы с координатной плоскостью. Прямые, которые проведут учащиеся, будут разными, поэтому и ответы могут несколько различаться, однако вряд ли расхождение будет существенным. Время снижения самолета будет колебаться от 28 мин до 30 мин. Для нахождения средней скорости снижения нужно 8500 м разделить на полученное время снижения. Сильным учащимся можно предложить в качестве индивидуального задания записать уравнение построенной ими прямой.
В результате изучения материала учащиеся должны уметь строить график линейной функции, определять, возрастающей или убывающей она является, находить с помощью графика промежутки знакопостоянства. В несложных случаях они должны уметь моделировать реальную ситуацию, описываемую линейной функцией (записывать соответствующую формулу, строить график этой зависимости, учитывая особенности области ее определения), интерпретировать графики реальных процессов, состоящие из отрезков, в том числе определять, на каком участке процесс протекал быстрее или медленнее.
В последнем пункте «Функция », как и во всех предыдущих пунктах главы, изложение материала начинается с анализа примеров реальных зависимостей. Учащиеся рассматривают зависимость времени движения пешехода от его скорости, длины стороны прямоугольника заданной площади от длины другой его стороны, количества товара, которое можно купить на определенную сумму денег, от цены этого товара. Обобщая эти примеры, приходят к определению функции (называемой обратной пропорциональностью).
Все свойства и график функции в учебнике рассматриваются на примере конкретных функций (). По точкам строится график данной функции и вводится его название (гипербола). Из свойств выделяют только область определения, промежутки убывания и возрастания функции и делается замечание, что график данной функции не пересекает координатные оси.
Исследование проводится подробно для первого случая, когда k > 0, а для второго случая (k < 0) приведены только конечные выводы и результаты.
Традиционно построение графика обратной пропорциональности вызывает у учащихся трудности. Многие строят его небрежно, не соблюдая симметрии ветвей, ветви бывают очень короткие, очень часто в работах учащихся одна из ветвей гиперболы сначала приближается, например, к оси х, а затем удаляется от нее. Для предупреждения подобных ошибок очень важно проанализировать особенности графика, обратив внимание учащихся на то, что график состоит из двух ветвей, симметричных друг другу относительно начала координат. Каждая ветвь гиперболы по мере удаления от начала координат становится все ближе и ближе к осям, но не пересекает их. Бесконечное приближение ветвей к осям координат можно проиллюстрировать в ходе небольшого числового опыта: например, подставить в формулу вместо х несколько достаточно больших чисел в порядке их возрастания и понаблюдать, как изменяется при этом значение у. Такое мини-исследование проводится и в тексте учебника.
Система упражнений.
При выполнении упражнений повторяется весь материал, изученный в главе, - свойства функций, функциональная символика, график линейной функции.
Комментарии к некоторым упражнениям:
№ 785. Графиком какой из функций , , является гипербола? Постройте эту гиперболу.
Учащиеся должны объяснить свой ответ, например, так: функции и являются линейными (можно попросить обосновать это утверждение), их графики - прямые. Функция - это функция вида при k = 3, графиком такой функции является гипербола.
№ 792. Найдите координаты какой-нибудь точки, принадлежащей графику функции и находящийся от оси х на расстоянии, меньшем, чем 0,1; 0,01.
Это задание необходимо проверить на следующем уроке.
Решение. Точки, находящиеся от оси х на расстоянии, равном 0,1, лежат на прямых .у = 0,1 и у = -0,1. Изобразив схематически график функции и прямые у = 0,1 и у = -0,1, получим, что первая прямая пересечет правую ветвь гиперболы в некоторой точке А, а вторая пересечет левую ветвь в точке В. Они будут находиться на расстоянии 0,1 от оси х. Все точки, лежащие на гиперболе правее точки А, будут ближе к оси х, чем точка А, и, значит, на расстоянии, меньшем, чем 0,1. То же самое можно сказать обо всех точках гиперболы, находящихся левее точки В.
Ордината точки А равна 0,1. Найдем ее абсциссу, подставив это значение вместо переменной у в формулу. Она равна 50. Выбрав какое-нибудь значение абсциссы, большее 50, например 55, найдем точку с этой абсциссой, принадлежащую графику функции и удовлетворяющую нашему условию: , это точка с координатами .
Поскольку в задаче требуется указать координаты какой-нибудь одной точки гиперболы, находящейся на расстоянии, меньшем, чем 0,1 от оси х, то ответ на вопрос уже получен. Однако, полезно заметить, что точка левой ветви гиперболы, симметричная найденной, - точка также находится от оси х на расстоянии, меньшем 0,1. Число 55 было взято в качестве примера, очевидно, что ответы учащихся будут различаться. Для самопроверки полезно предложить учащимся указать расстояние от найденной ими точки до оси х и убедиться в том, что оно меньше 0,1. Так, в данном случае . Аналогичные рассуждения можно провести для расстояния, равного 0,01. Вполне возможно, что некоторые учащиеся будут решать эту задачу методом проб, подбирая требуемое значение х. Такое решение вполне допустимо, но все же полезно показать им и приведенное здесь рассуждение.
№ 793. Постройте график функции:
а) ;
б) .
Эта задача является достаточно трудной для восьмиклассников. За образец можно принять рассуждение, проведенное при построении графика в 7 классе (учебник [1], глава 5, пункт 5.4).
Приведем эти рассуждения:
При х = 0 функция не определена. Проанализируем формулу отдельно для положительных и отрицательных чисел.
Модуль положительного числа равен самому числу. Значит, при х > 0 выполняется равенство . Модуль отрицательного числа равен противоположному ему числу. Значит, при х < 0 формула принимает вид . Поэтому условие можно записать следующим образом:
Таким образом, требуется построить график кусочно-заданной функции.
В результате изучения этого пункта учащиеся должны уметь строить и читать график функции .
2.4. Методические рекомендации по изучению функциональной линии в 9 классе.
В учебнике 9 класса содержится одна глава, посвящённая функциям: «Квадратичная функция».
Эта глава разделена на пять пунктов, четыре из которых посвящены функциональной линии:
1. Какую функцию называют квадратичной.
2. График и свойства функции .
3. Сдвиг графика функции вдоль осей координат.
4. График функции .
5. Квадратные неравенства.
Основные цели этой главы - познакомить учащихся с квадратичной функцией как с математической моделью, описывающей многие зависимости между реальными величинами, научить строить её график и читать по нему свойства этой функции, сформировать умение использовать данные графика для решения квадратных неравенств.
Изучение темы начинается с общего знакомства с функцией у = ах2 + bх + с. На готовом чертеже выявляются основные особенности её графика. В небольшом историческом экскурсе «раскрывается» геометрическое «происхождение» параболы и приводятся примеры использования её свойств в технике. Этот вводный фрагмент, сопровождаемый серией разнообразных заданий, делает дальнейшее изучение темы осознанным и целенаправленным.
Далее изложение материала осуществляется следующим образом: сначала рассматриваются свойства и график функции у = ах2. Затем изучается вопрос о графиках функций у = ах2 + q, у = а(х + р)2, у = а(х + р)2 + q, которые получаются с помощью сдвига вдоль осей координат «стандартной» параболы у = ах2. Наконец, доказывается теорема о том, что график любой функции вида у = ах2 + bх + с может быть получен путем сдвигов вдоль координатных осей параболы у = ах2.
Теперь учащиеся по коэффициентам квадратного трехчлена ах2 + bх + с могут представить общий вид соответствующей параболы и вычислить координаты её вершины.
В системе упражнений значительное место отводится задачам прикладного характера. Завершается тема рассмотрением вопроса о решении квадратных неравенств, используемый при этом прием основан на использовании графиков.
Примерное распределение учебного материала
(Всего на тему отводится 20 ч)
Название пунктов в учебнике | Число уроков | |
2.1. Какую функцию называют квадратичной | 3 | |
2.2. График и свойства функции у = ах2 | 3 | |
2.3. Сдвиг графика функции у = ах2 вдоль осей координат | 4 | |
2.4. График функции у = ах2 + bх + с | 5 | |
2.5. Квадратные неравенства | 4 | |
Зачет | 1 |
Изучение первого пункта «Какую функцию называют квадратичной» преследует две цели:
1) создание первоначальных представлений о графике квадратичной функции, знакомство с параболой как с геометрической фигурой;
2) повторение некоторых общих сведений о функциях, известных учащимся из курса 8 класса.
Этот пункт очень важен для осознанного изучения дальнейшего материала. При работе с теоретической частью и выполнении заданий учащиеся должны будут проводить наблюдение, выдвигать гипотезы, рассуждать, доказывать, переходить от одной системы терминов к другой.
Вначале приводится определение квадратичной функции (квадратичной функцией называют функцию, которую можно задать формулой вида , где a, b и c - некоторые числа, причём a?0), которое иллюстрируется примерами зависимостей из геометрии и физики. Авторы делают замечание, что данная функция необязательно должна состоять из трёх слагаемых, главное, чтобы было слагаемое, содержащее квадрат независимой переменной.
Затем отмечается, что график любой квадратичной функции - это парабола и приведены различные виды парабол (из жизни).
После этого рассматривается построение графика функции . Здесь же вводится понятие области значений функции.
При этом сначала рассуждения проводятся с использованием геометрической терминологии и с опорой на график, а затем те же самые факты формулируются на алгебраическом языке. Таким образом, формирование таких понятий, как наименьшее (или наибольшее) значение квадратичной функции, неограниченность сверху (или снизу) происходит с опорой на наглядные представления. Авторы учебника замечают, что рассуждения, проведенные для конкретной функции у = х2 -2х - 3, носят общий характер.
