内容正文:
3.2.2 奇偶性
教学目标
(1)通过观察具体函数的图象,经历从图形特征抽象出函数奇偶性概念的过程,理解偶函数与奇函数的定义,能用符号语言精确刻画函数图象的对称性特征。
(2)理解记号的数学意义。
(3)会根据定义判断给定函数的奇偶性。
(4)通过从具体函数图象特征归纳出奇偶性定义的抽象概括活动,培养数学抽象与逻辑推理核心素养,体会数形结合与从特殊到一般的数学思想方法,感受对称美在数学研究中的价值。
教学重难点
教学重点:函数奇偶性的概念,偶函数与奇函数的定义及其判断方法,函数图象对称性与代数关系式的联系。
教学难点:用符号语言精确描述函数图象的对称性特征,理解定义域关于原点对称的必要性。
教学准备
教学流程设计
自然界与日常生活中随处可见对称现象,如蝴蝶翅膀的左右对称、建筑物的轴对称设计、雪花图案的中心对称等。这些对称现象不仅给人以美的感受,也蕴含着深刻的数学规律。将这种对称性反映在函数研究中,就体现为函数图象关于坐标轴或原点的对称性。前面我们用符号语言精确描述了函数的单调性,现在需要从图象对称性的角度,继续研究函数的另一个重要性质。
问题1:初中阶段我们学过哪些关于轴对称和中心对称的知识?你能举出图象具有对称性的函数例子吗?
师生活动:回顾轴对称与中心对称的定义,举出二次函数等实例。
教师活动:强调对称是函数的重要几何特征,设问引入新课。
二 创设情境,探究发现
(一)函数奇偶性的概念
1 情境1:问题1 画出函数和的图象,观察这两个函数的图象有什么共同特征?可以发现,这两个函数的图象都关于纵轴对称,即沿纵轴折叠后左右两侧能够完全重合。
关键要素:两个函数的图象均关于纵轴对称,左右两侧互为镜像。
逐点说明:当自变量取一对相反数时,相应的两个函数值相等,如,对应关系是确定的。
情境2:如图1,列出函数和在自变量取若干相反数时的函数值,观察函数值的变化规律。
关键要素:从表中数据可以看出,当自变量取与、与、与等相反数时,对应的函数值分别相等,即,。
逐点说明:这种数值上的相等关系对于定义域内的每一个自变量都成立,体现了对应关系的确定性和规律性。
情境3:观察函数和的图象,发现两个图象都关于原点成中心对称。
关键要素:当自变量取一对相反数时,相应的函数值也是一对相反数,即。
逐点说明:对于函数,有,,,这种关系对定义域内所有自变量均成立。
对于函数,有,同样满足函数值互为相反数的关系,图象关于原点对称。这两类对称性分别对应着偶函数和奇函数两种重要的函数性质。
上述情境从图象观察、数值列表和解析式验证三个不同角度,呈现了函数图象关于纵轴对称和关于原点对称的本质特征,为归纳奇偶性概念提供了丰富的感性材料。
教师活动:引导学生从三个层面归纳共同特征,组织讨论。
学生活动:分组讨论三个情境中的共同点,尝试用符号语言描述图象的对称性本质。
归纳:关于纵轴对称等价于。
关于原点对称等价于,且定义域内任取时也在定义域内。
定义域关于原点对称是前提。
在教师启发下,归纳上述情境的共同属性如下:
(1)三个情境中的函数定义域都关于原点对称。
(2)函数图象具有对称性——关于纵轴或关于原点对称。
(3)当自变量取一对相反数时,函数值要么相等要么互为相反数,这种关系对定义域内所有自变量均成立,体现了函数图象对称性的本质。
定义:一般地,设函数的定义域为,如果,都有,且,那么函数就叫做偶函数。
如果,都有,且,那么函数就叫做奇函数。
要素一:定义域关于原点对称,即对于定义域内任意一个,也一定在定义域内,这是函数具有奇偶性的前提条件。
要素二:关系式表明函数值在相反数处相等,对应图象关于纵轴对称;关系式表明函数值在相反数处互为相反数,对应图象关于原点对称。
3 变式思考,解决问题
(1)下列函数中为偶函数的是
A. B. C. D.
分析:逐一验证各选项是否满足偶函数定义,需同时检查定义域是否关于原点对称。
解:对于选项A,,为奇函数,不符合;对于选项B,定义域为全体实数,,为偶函数,符合;对于选项C,,为奇函数,不符合;对于选项D,定义域为,,为奇函数,不符合。如图2,函数的图象关于纵轴对称。
答案:
(2)下列函数中为奇函数的是
A. B. C. D.
分析:逐一验证各选项是否满足奇函数定义,需同时检查定义域是否关于原点对称。
解:对于选项A,,为偶函数,不符合;对于选项B,,为偶函数,不符合;对于选项C,定义域为全体实数,,为奇函数,符合;对于选项D,定义域为,,为偶函数,不符合。如图3,函数的图象关于原点对称。
答案:
(二)函数奇偶性的三要素
包括:定义域对称性、等式条件、图象对称性。
(三)常见函数奇偶性的相关要素
同一函数奇偶性判定定义:一是函数的定义域关于原点对称,二是满足或。
如图4,展示偶函数与奇函数的对称特征。
(四)延伸
例.函数奇偶性是舍弃了具体实际背景后抽象出来的数学概念,可广泛刻画一类具有对称性的变量对应关系。例如,函数可描述广场中喷泉水柱高度关于水平距离的对称分布,函数可描述某些非线性系统中输入与输出的反对称关系。奇偶性概念不依赖于具体背景,只关注定义域对称性和函数值关系,因而具有广泛的适用性。
试构建一个问题情境,使其中的变量间关系可用奇函数来描述。
(五)小结及作业
本节课你学到了哪些关于函数奇偶性的知识?体会到了哪些数学思想方法?
学科网(北京)股份有限公司
$