罗尔定理的线上教法分析

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  【摘要】 罗尔定理是拉格朗日中值定理和柯西中值定理的预备定理,在实际应用和中值定理的证明中有着重要的意义.本文通过对罗尔定理的线上教法的分析,培养学生的分析能力、知识迁移能力、数形结合的思想以及运用知识解决问题的能力.同时,学生还要掌握构造辅助函数和利用中值证明等式的方法,为后面中值定理的学习打下扎实的理论基础.
  【关键词】罗尔定理;线上;教法;分析
  【基金项目】广东茂名幼儿师范专科学校2020年度教育科学“十三五”规划课题——新版课程标准和教资国考背景下的《小学数学课程与教学》的课程设计与教材建设(2020GMYSKT02)
  一、引 言
  微分中值定理包括罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理和泰勒定理,它们是我们讨论怎样由导数f′(x)的已知性质来推断函数f(x)所应具有的性质的有效工具,也是数学分析中的重要内容.这部分内容理论性比较强,特别是定理的应用.因此,它们成为教师的一个教学难点.然而,大专院校的学生按来源基本上分为以下三大类:一是高考,二是3 证书,三是学业水平考试,所以他们的数学基础比较差、理解能力比较弱、自学能力也相对比较差,这无疑增加了教学的难度.在中值定理的教学过程中,首先要让学生充分理解罗尔定理,并掌握相应的数学方法,这样才能够以罗尔定理为基础,通过构造满足罗尔定理三个条件的辅助函数,证明拉格朗日中值定理和柯西中值定理.
  二、温故知新
  在讲罗尔定理之前,我们先复习极值的概念和费马定理,为接下来证明罗尔定理做铺垫,同时加深学生对这些知识点的理解.
  (极值的概念) 设函数f(x)在区间I有定义.若x0∈I,且存在x0的某邻域U(x0)I,x∈U(x0),有
  f(x)≤f(x0)(f(x)≥f(x0)),
  则称x0是函数f(x)的极大点(极小点),f(x0)是函数f(x)的极大值(极小值).
  注:
  ①极大点和极小点统称极值点,极大值和极小值统称极值;
  ②极值点必属于区间I的内部;
  ③极值是一个局部概念;
  ④若函数f(x)在区间I内部某点x0取最值,则x0必为极值点.
  (费马定理) 设函数f(x)在区间I有定义.若函数f(x)在x0可导,且x0是函数f(x)的极值点,则
  f′(x0)=0.
  三、定理讲解
  先简单介绍罗尔定理的条件和结论,再详细分析每一个条件的几何意义,得出结论的几何意义,接着举例子分析缺少一个或三个罗尔定理条件,结论是否仍然成立,最后证明罗尔定理!
  1.罗尔定理及其几何意义.
  (罗尔定理) 设函数f(x)在区间[a,b]上满足下列条件:
  (1)在闭区间[a,b]上连续;
  (2)在开区间(a,b)内可导;
  (3)f(a)=f(b).
  则在(a,b)内至少存在一点c,使得f′(c)=0.
  罗尔定理的条件及结论
  罗尔定理的几何意义
  (1)在闭区间[a,b]上连续
  在闭区间[a,b]上有连续曲线
  (2)在开区间(a,b)内可导
  曲线上每一点都存在切线
  (3)f(a)=f(b)
  曲线两个端点的高度相等
  则在(a,b)内至少存在一点c,使f′(c)=0
  则至少存在一条水平切线
  2.罗尔定理的条件分析
  定理中的三个条件都很重要,缺少一个,结论不一定成立,如下列例子:
  (1)如图2,是函数f(x)=x,0≤x
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