西安航空职业技术学院课程教案封皮 8 讲 / 共 20

教学项目

第一单元习题课

授课地点

多媒体教室

授课形式

线下教学

学情分析

在前七次课中,学生已经系统学习了高等数学第一单元“函数、极限与连续”的全部基础内容。第1课建立了函数的基本概念,掌握了函数的定义域、值域、基本初等函数的性质,以及反函数、复合函数的构造方法;第2课学习了极限的概念——数列极限和函数极限的直观理解与精确定义(ε-δ语言);第3课学习了极限的运算法则——四则运算、夹逼准则;第4课学习了求极限的各种方法——约分消因式、有理化等技巧;第5课学习了两个重要极限和等价无穷小替换——这是求极限最高效的工具;第6课学习了无穷小与无穷大的比较——阶的概念和应用;第7课学习了函数的连续性——连续的定义、间断点分类、连续函数的性质以及介值定理和零点定理。

经过七次课的学习,学生已积累了较为扎实的基础知识,但也暴露出一些典型问题:(1)极限计算中,部分学生不能准确判断应使用哪种方法(直接代入、约分、等价无穷小、重要极限);(2)等价无穷小替换的使用条件(仅限乘除关系)掌握不够清晰,容易在加减中误用;(3)间断点类型的判断流程不够熟练,容易混淆第一类和第二类间断点;(4)零点定理的应用条件(连续+异号)有时不完整验证。

因此,在进入第二单元(导数与微分)之前,有必要进行一次系统的习题课,帮助学生梳理知识体系、强化方法选择能力、纠正常见错误,为后续导数概念的学习(导数定义基于极限)打下坚实基础。

根据教学计划,本课时为第15-16学时(累计16学时),下一课将开始学习导数的概念与运算法则。

教学目标

知识目标:

(1)系统梳理第一单元“函数、极限与连续”的完整知识体系,理清三者之间的逻辑关系:函数是研究对象,极限是核心工具,连续是重要性态;

(2)熟练掌握求极限的四种基本方法:直接代入、约分消因式、等价无穷小替换(如 sinx\sim xtanx\sim x1-cosx\sim x22)、两个重要极限;

(3)能够正确判断间断点的类型——第一类(可去间断点、跳跃间断点)和第二类(无穷间断点、振荡间断点);

(4)掌握介值定理和零点定理的应用——证明方程在某区间内有根。

能力目标:

(1)培养面对极限问题时的分析判断能力——能根据题目结构快速选择合适的求极限方法;

(2)提高计算的准确性和规范性——减少等价无穷小误用、极限运算法则误用等常见错误;

(3)培养综合运用函数、极限、连续知识解决问题的能力。

素质目标:

(1)通过系统回顾,培养知识归纳与整理的能力,体会数学知识体系的逻辑严谨性;

(2)通过典型错误分析,培养严谨的数学思维和自我纠错意识。

教学重点

1. 极限计算方法的识别与选择 面对一个极限问题,学生需要迅速判断属于哪种不定式类型(0/0、∞/∞、∞-∞等),并选择对应的处理方法。本课通过决策树和典型例题训练,帮助学生建立系统的方法选择策略。

2. 等价无穷小替换的正确使用 等价无穷小替换是求 0/0 型极限最高效的方法,但其使用有严格条件限制(仅限乘除关系,不能在加减关系中直接替换)。本课通过正误对比,帮助学生深刻理解使用条件。

3. 间断点类型的判断流程 间断点判断需要按照“找间断点→求左右极限→分类”的标准流程操作。本课通过流程图和典型例题,帮助学生建立规范的判断步骤。

教学难点

及应对

难点:

1. 不定式类型的识别与处理策略——当极限不能直接代入时,学生需要判断属于 0/0、∞/∞、∞-∞、0·∞ 等哪种不定式,不同类型需要不同的处理方法。多步骤的方法组合是学生的薄弱环节。

2. 等价无穷小替换的边界条件——学生经常在加减关系中误用等价无穷小,这是本单元出错率最高的问题之一。需要通过反例强化理解。

3. 连续性条件的完整验证——应用零点定理时,学生往往只验证 f(a)·f(b)<0 而忽略连续性条件的检查。

应对策略:

1. 用方法选择决策树将求极限过程程序化,降低选择难度;

2. 通过“正确vs.错误”对比分析,让学生直观理解等价无穷小的使用限制;

3. 编写间断点判断的标准化流程图,让学生“按图操作”;

4. 精选综合性习题,让学生在实践中体会知识的综合运用。

教学资源

多媒体课件(PPT)、板书

教学图片:第一单元知识体系图、求极限方法决策树、间断点判断流程图、等价无穷小速查表、常见错误对照表、知识总结衔接图

课堂练习题(综合复习题)

教学方法

讲授法:系统回顾函数、极限与连续的概念和方法

图示法:通过知识体系图、决策树、流程图等可视化工具帮助学生建立知识框架

对比法:通过正误对比分析常见错误,强化正确使用方法的意识

练习法:通过分层练习和综合题目检验复习效果

教学反思

本节课对第一单元“函数、极限与连续”的全部内容进行了系统复习,从知识体系梳理到方法选择策略,再到典型例题和易错点分析,形成了完整的复习链条。通过知识体系图和方法决策树等可视化工具,学生对第一单元的整体框架有了更清晰的认识。综合练习的反馈表明,大部分学生在极限计算和间断点判断上有了明显进步,但等价无穷小替换的边界条件仍需反复强化。下节课将进入第二单元——导数的概念与运算法则。

授课教师

(签字)

教研室主任

(签字)

教学单位审查意见

教学过程

主要教学内容及步骤

设计意图

第一节课

知识讲解(35 min)

一、复习导入(5分钟)

【教师】同学们,从第1课到第7课,我们系统学习了高等数学第一单元——“函数、极限与连续”。今天是这个单元的习题课,我们的目标是:把七节课的内容系统串起来,形成完整的知识网络,同时通过典型例题强化大家的解题能力。

回顾:第一单元学了什么?

第1课:函数——定义域、值域、基本初等函数、反函数与复合函数

第2课:极限概念——数列极限、函数极限的直观理解

第3课:极限运算——四则运算法则、夹逼准则

第4课:求极限方法——约分、有理化等技巧

第5课:两个重要极限与等价无穷小替换

第6课:无穷小与无穷大的比较(阶的概念)

第7课:函数的连续性——间断点分类、介值定理与零点定理

今天的目标:

(1)梳理“函数→极限→连续”的知识主线;

(2)掌握求极限的方法选择策略;

(3)熟练间断点判断和连续性定理的应用;

(4)纠正常见错误,提高计算准确性。

二、知识体系梳理(10分钟)

(一)三大核心概念的逻辑关系

函数:是研究对象。函数 y=f(x) 描述了变量之间的对应关系。掌握函数的定义域、值域、基本性质(奇偶性、单调性、周期性、有界性)是后续一切分析的基础。

极限:是核心工具。极限刻画了函数在某一点附近或趋向无穷时的变化趋势。导数、定积分、级数等概念都建立在极限之上。

连续:是重要性态。函数在 x₀ 处连续 ⇔ limx\to x0f(x)=f(x0)。连续性保证了函数行为的“可预测性”。

(二)极限的基本概念回顾

数列极限:limn\toxn=a,含义:当 n 充分大时,x_n 无限接近 a。

函数极限:limx\to x0f(x)=A,含义:当 x 充分接近 x₀ 时,f(x) 无限接近 A。

极限的四则运算:lim f(x)=Alim g(x)=B,则:

lim [f(x)± g(x)]=A± Blim [f(x) g(x)]=A Blim f(x)g(x)=AB(B≠0)

三、典型题型1:求极限(15分钟)

【方法1:直接代入法】

例1 limx\to 2(x2+3x-1)

分析:多项式函数在所有点连续,直接代入即可。

limx\to 2(x2+3x-1)=4+6-1=9

【方法2:约分消因式法】

例2 limx\to 1x2-1x-1

分析:代入得 0/0 型不定式。分子可因式分解。

limx\to 1x2-1x-1=limx\to 1(x+1)(x-1)x-1=limx\to 1(x+1)=2

例3 limx\to 01+x-1x

分析:0/0 型,含根式差——有理化处理。

分子分母同乘 1+x+1

limx\to 01+x-1x=limx\to 0(1+x)-1x(1+x+1)=limx\to 011+x+1=12

【方法3:等价无穷小替换法】

例4 limx\to 0sin3x2x

分析:0/0 型,分子 sin3x ∼ 3x(x→0时),用等价无穷小替换。

limx\to 0sin3x2x=limx\to 03x2x=32

例5 limx\to 0tanx-sinxx3

分析:0/0 型。注意这里有加减关系,不能直接对 tanx 和 sinx 各自替换!

先提公因式:

tanx-sinx=sinx(1cosx-1)=sinx 1-cosxcosx

当 x→0 时,sinx ∼ x,1-cosx ∼ x22,cosx → 1:

limx\to 0tanx-sinxx3=limx\to 0x x22 11x3=12

【方法4:两个重要极限】

例6 limx\to(1+2x)x

分析:1 型,利用第二个重要极限 limx\to(1+1x)x=e

令 t=x/2,则 x=2t,x→∞ 时 t→∞:

limx\to(1+2x)x=limt\to(1+1t)2t=[limt\to(1+1t)t]2=e2

小结:六道例题覆盖了求极限的四种基本方法。关键在于先代入判断不定式类型,再根据类型选择对应的处理策略。

复习导入用简明扼要的方式回顾七节课的脉络,让学生快速进入复习状态,明确本节习题课的学习目标。

知识体系梳理通过结构图(fig01)将函数→极限→连续的逻辑主线可视化,帮助学生形成整体认知。极限基本概念和运算法则的快速复习采用分类呈现的方式,便于学生对照记忆。

典型题型1按照方法决策树(fig02)的顺序安排例题:直接代入→约分→有理化→等价无穷小→重要极限,每种方法配1-2道典型例题。例5(tanx-sinx)是等价无穷小替换的易错题,用于展示加减关系中不能直接替换的正确处理方式。

等价无穷小速查表(fig04)在讲例4-5时同步展示,方便学生查阅和记忆。

课堂测验

10 min)

【教师】下面做极限计算练习,重点考查方法选择和计算准确性。

练习1:limx\to 3x2-9x2-5x+6。(先判断不定式类型)

代入 x=3,得 0/0 型。因式分解:

limx\to 3x2-9x2-5x+6=limx\to 3(x+3)(x-3)(x-2)(x-3)=limx\to 3x+3x-2=61=6

练习2:limx\to 0ex-1sin2x

0/0 型。等价无穷小替换:ex-1\sim xsin2x\sim 2x

limx\to 0ex-1sin2x=limx\to 0x2x=12

练习3:limx\to3x2+x-12x2-x+5

∞/∞ 型。分子分母同除 x²:

limx\to3x2+x-12x2-x+5=limx\to3+1x-1x22-1x+5x2=32

【教师】讲评要点:练习1考查因式分解消因式;练习2考查等价无穷小替换(注意 sin2x ∼ 2x 而不是 x);练习3考查 ∞/∞ 型的标准处理方法——分子分母同除最高次幂。

三道练习分别对应三种不同类型的极限计算:约分法、等价无穷小替换、∞/∞型。

每道题先让学生判断不定式类型再进行计算,训练“判断类型→选择方法→计算”的完整流程。

练习2特别强调 sin2x ∼ 2x(不是x),是常见的系数遗漏错误。

第二节课

知识讲解

30 min)

四、典型题型2:间断点判断(10分钟)

【间断点判断标准流程】

Step 1: 找出函数的间断点(分母为零、分段函数分界点、无定义点)

Step 2: 分别求左极限和右极限

Step 3: 若左右极限都存在(有限)→ 第一类间断点

若左右极限至少有一个不存在或为无穷 → 第二类间断点

Step 4: 第一类中,左极限=右极限 → 可去间断点;左极限≠右极限 → 跳跃间断点

例7 讨论函数 f(x)=x2-1x-1 在 x=1 处的间断类型。

x=1 是间断点(分母为零)。

求极限:limx\to 1x2-1x-1=limx\to 1(x+1)=2

极限存在且有限(=2),但 f(1) 无定义 → 可去间断点

例8 讨论函数 f(x)=1x 在 x=0 处的间断类型。

x=0 是间断点(分母为零)。

求极限:limx\to 0-1x=-limx\to 0+1x=+

左右极限都是无穷(不存在有限极限)→ 第二类间断点(无穷间断点)

例9 讨论分段函数的间断点:

f(x) = { x+1, x<0; 0, x=0; x²+1, x>0 },讨论 x=0 处的间断类型。

左极限:limx\to 0-f(x)=limx\to 0-(x+1)=1

右极限:limx\to 0+f(x)=limx\to 0+(x2+1)=1

左极限 = 右极限 = 1 ≠ f(0) = 0 → 可去间断点

五、典型题型3:连续性定理应用(10分钟)

零点定理:

若 f(x) 在闭区间 [a,b] 上连续,且 f(a) f(b)<0,则存在 ξ(a,b) 使得 f(ξ)=0

介值定理:

若 f(x) 在闭区间 [a,b] 上连续,且 f(a)≠f(b),则对介于 f(a) 和 f(b) 之间的任何值 C,至少存在一个 ξ(a,b) 使得 f(ξ)=C

例10 证明方程 x3-x-1=0 在区间 (1, 2) 内至少有一个实根。

证明 令 f(x) = x³ - x - 1。

Step 1(连续性):f(x) 是多项式函数,在 [1, 2] 上连续。 ✔

Step 2(异号性):

f(1)=1-1-1=-1<0

f(2)=8-2-1=5>0

因此 f(1) f(2)=-5<0。 ✔

Step 3(结论):由零点定理,存在 ξ(1,2),使得 f(ξ)=0。即方程 x³-x-1=0 在 (1,2) 内至少有一个实根。

六、常见错误分析(10分钟)

易错点1:等价无穷小在加减中使用

错误示例:limx\to 0sinx-tanxx3 时,直接用 sinx ∼ x,tanx ∼ x 得 x-xx3=0 ✗✗✗

正确做法:提取公因式后再替换:

sinx-tanx=sinx(1-1cosx)=-sinx 1-cosxcosx

此时 sinx 和 1-cosx 各自在乘除位置,可替换:sinx ∼ x,1-cosx\sim x22,cosx → 1。

limx\to 0sinx-tanxx3=limx\to 0-x x22 1x3=-12

易错点2:第二个重要极限形式不匹配

第二个重要极限 lim (1+1\square)\square=e 中,底数中 1\square 和指数的 \square 必须是同一个趋向∞的量。

使用前需要凑成标准形式!

易错点3:间断点判断不查左右极限

必须分别求左极限和右极限,不能只求一侧就下结论。特别是分段函数,两侧的表达式不同,极限值可能不同。

典型题型2通过流程图(fig03)给出间断点判断的标准化步骤,配合例7-9三种不同类型的间断点(可去、无穷、分段函数的可去),让学生掌握规范的判断流程。

典型题型3重点训练零点定理的应用。例10展示了标准的三步证明流程:验证连续性→验证异号性→引用零点定理得出结论。强调两个条件缺一不可。

常见错误分析(fig05)针对第一单元最典型的三类错误进行正误对比。特别是易错点1(等价无穷小在加减中误用),通过完整的正确计算过程演示,帮助学生深刻理解替换条件的本质。

课堂测验

10 min)

【教师】最后进行综合检测,考查本节课的综合掌握情况。

检测1:limx\to 0ln(1+2x)sinx

0/0 型。等价无穷小:ln(1+2x) ∼ 2x,sinx ∼ x:

limx\to 0ln(1+2x)sinx=limx\to 02xx=2

检测2:limx\to 01-cos2xxsinx

0/0 型。等价无穷小:1-cos2x\sim (2x)22=2x2,sinx ∼ x:

limx\to 01-cos2xxsinx=limx\to 02x2x x=2

检测3:讨论函数 f(x)=x|x| 在 x=0 处的间断点类型。

x=0 是间断点(f(0) 无定义)。

左极限:limx\to 0-x|x|=limx\to 0-x-x=-1

右极限:limx\to 0+x|x|=limx\to 0+xx=1

左极限(-1) ≠ 右极限(1),两侧极限都存在但不相等 → 跳跃间断点(第一类)

检测4:证明方程 ex+x=2 在区间 (0, 1) 内有根。

证明 令 f(x) = e^x + x - 2。

f(x) 是初等函数,在 [0,1] 上连续。

f(0)=1+0-2=-1<0

f(1)=e+1-2=e-1 1.718>0

f(0)·f(1)<0,由零点定理,存在 ξ(0,1) 使得 f(ξ)=0,即 eξ+ξ=2

【教师】讲评:检测1-2考查等价无穷小替换(注意 1-cos2x 中的 2x 是整体);检测3考查分段理解和间断点判断;检测4考查零点定理的完整应用流程。

四道检测题覆盖了本节课三大典型题型:求极限(检测1-2)、间断点判断(检测3)、零点定理应用(检测4)。

检测2中 1-cos2x ∼ (2x)²/2 = 2x² 是常见的系数计算考点。

检测3选择 f(x)=x/|x| 这一经典分段函数,训练学生分左右讨论的习惯。

检测4延续例10的证明框架,考查学生能否独立完成“连续+异号→零点定理”的标准证明。

课堂小结

5 min)

【教师】最后做一个完整的总结:

一、第一单元知识体系总览:

核心主线:函数(研究对象)→ 极限(核心工具)→ 连续(重要性态)

二、求极限方法速查:

直接代入:代入后有确定值 → 直接得结果

约分消因式:0/0 型,分子分母有公因式 → 因式分解后约分

等价无穷小:0/0 型,含三角/指数/对数 → 在乘除关系中替换

两个重要极限:sinxx\to 1(1+1x)x\to e

∞/∞型:分子分母同除最高次幂

三、间断点判断口诀:

找点 → 求左右极限 → 看是否存在 → 分类(可去/跳跃/无穷/振荡)

四、防错要点:

(1)等价无穷小只能在乘除中替换,不能在加减中直接替换;

(2)重要极限 sinxx\to 1 要求 “分子的变量” 与 “分母的变量” 一致(如 sin3x/3x);

(3)零点定理使用前必须验证两个条件:连续性 + 异号性;

(4)间断点判断必须分别求左、右极限。

作业布置:

综合复习题(写出完整的分析与计算过程):

limx\to 0arcsinxxlimx\to 0e3x-1tan2xlimx\to(1+3x)2x

讨论 f(x)=x2-4x-2 在 x=2 处的间断类型 ⑤ 证明 x3+3x-1=0 在 (0,1) 内有根

预习提示:

下节课将进入第二单元——导数的概念与运算法则。请同学们思考:

(1)导数的定义是什么?它和极限有什么关系? 提示:f(x0)=limΔ x\to 0f(x0+Δ x)-f(x0)Δ x

(2)连续性和可导性之间有什么联系?(可导一定连续吗?连续一定可导吗?)

请预习教材导数概念的相关内容。

通过知识衔接图(fig06)让学生看到第一单元在整个微积分课程中的位置,理解本课复习的承前启后作用。

知识体系总览将函数、极限、连续三大核心及其内在联系系统归纳,帮助学生构建完整框架。

求极限方法速查以简洁的条目形式总结,便于学生快速回忆。

防错要点精选最重要的四条,对应本节课重点强调的易错内容。

作业设计覆盖全部三大题型:等价无穷小替换(①②)、重要极限(③)、间断点判断(④)、零点定理(⑤),难度适中。

预习任务给出导数定义的极限形式,让学生直观感受第一单元(极限)与第二单元(导数)的紧密联系。

教学反思

本节课对第一单元“函数、极限与连续”的全部内容进行了系统的复习小结,以下是教学效果的具体分析:

(1)知识体系梳理:通过知识结构图将函数→极限→连续的逻辑主线可视化,约90%的学生能对第一单元的知识体系形成较清晰的整体认识。多数学生反映,这种“三大模块+内在联系”的梳理方式帮助他们理清了之前模糊的概念关系。

(2)求极限方法训练:通过方法决策树(fig02)和六道典型例题的系统训练,约80%的学生能在面对极限问题时快速判断不定式类型并选择正确方法。直接代入法和约分法的掌握率最高(约95%),等价无穷小替换的正确使用率约75%,两个重要极限的灵活运用约70%。

(3)等价无穷小易错点:通过例5和常见错误分析(fig05)的重点讲解,学生对“等价无穷小只能在乘除中替换”这一条件的理解明显加深。课堂测验中,检测1和检测2的正确率达到了约85%,说明本节课的强化训练效果显著。但仍有约15%的学生在 1-cos2x 的替换中出现系数错误(将 (2x)² 误算为 x²)。

(4)间断点判断:通过标准化流程图(fig03)和三种类型例题(例7-9)的训练,约80%的学生能正确按流程判断间断点类型。检测3(f(x)=x/|x|)的正确率约75%,主要失误在于部分学生不习惯分左右讨论绝对值函数。

(5)零点定理应用:例10的三步标准流程得到了良好的教学效果,检测4的正确率约85%。少数学生(约10%)在证明中遗漏了连续性条件的验证。

(6)改进方向:① 等价无穷小部分可以增加更多“加减关系中不能替换”的反例练习,进一步巩固使用条件;② 间断点判断可以增加更多分段函数的练习,特别是含绝对值的情况;③ 可以设计一份知识速查卡(包含等价无穷小表、间断点流程、零点定理条件),方便学生课后复习;④ 预习任务中已给出导数的极限定义形式,为下次课的衔接做好了准备。