IB 的微積分題第一步永遠不是求導,而是問「這條線想問斜率、還是想問極值」。這一堂用一條三次函數把兩件事分清楚。
本堂目標 學生能夠:① 用冪法則求 f′(x) 並說明它代表瞬時變化率;② 由導數寫出某一點的切線方程;③ 由 f′(x)=0 找出駐點並判斷極大或極小。
01 先備知識(開課前 3 分鐘快檢)
以下任何一項未過關,本堂就會卡住,先補該項:
| 技能 |
快檢題 |
過關標準 |
| 冪法則 |
f(x) = x³ − 3x + 2,f′(x) 是什麼 |
3x² − 3 |
| 代入 |
f(2) 是多少 |
4 |
| 直線方程 |
斜率 9、過 (2, 4) 的直線 |
y = 9x − 14 |
02 課堂流程(60 分鐘)
| 時間 |
環節 |
導師做什麼 |
學生做什麼 |
| 0–10 分 |
斜率到導數 |
由割線平均變化率推到切線瞬時變化率 |
講出兩者分別 |
| 10–24 分 |
冪法則 |
x³ − 3x + 2 → 3x² − 3 |
逐項求導 |
| 24–36 分 |
切線方程 |
m = f′(2)、點 (2, f(2)) |
寫出 y = 9x − 14 |
| 36–48 分 |
駐點與增減 |
f′(x)=0 → x = ±1 |
判斷極大極小 |
| 48–56 分 |
IB 答題格式 |
寫出方法與理由,不只寫答案 |
改寫一段 |
| 56–60 分 |
離場檢查 |
三題收回即批 |
獨立完成 |
03 講解腳本(照著說就可以)
第一幕:由割線到切線:導數是什麼
割線斜率 = [f(x+h) − f(x)] / h;h 越來越細,割線就越貼近切線,極限就是 f′(x)。
對 x³ − 3x + 2 用冪法則:3x² − 3,這是每一點自己的斜率,不是一個固定數字。
要學生講:為什麼 f′(x) 仍然含 x(因為斜率逐點不同)。
第二幕:切線方程:先斜率、後切點
在 x = 2:m = f′(2) = 3(4) − 3 = 9;切點 y = f(2) = 8 − 6 + 2 = 4。
用點斜式:y − 4 = 9(x − 2),即 y = 9x − 14,常數項 −14 是自算結果,不是背出來的。
要學生計:x = 0 時切線的 y 值(-14)。
第三幕:駐點:f′(x)=0 之後要再看符號
3x² − 3 = 0 → x = 1 或 −1。x = 1 時 f(1) = 0(極小),x = −1 時 f(−1) = 4(極大)。
判斷方法:取 x = 0 得 f′(0) = −3 < 0(遞減),所以左邊 −1 是極大、右邊 1 是極小。
提醒:f′(x)=0 只是候選,還要看兩側符號;IB 的「justify」就是要求這一句。
04 必教題型與步驟
| 題型 |
例子 |
步驟 |
答案 |
| 冪法則求導 |
f(x) = x³ − 3x + 2 |
逐項乘指數、減一 |
f′(x) = 3x² − 3 |
| 切線方程 |
x = 2 的切線 |
m = f′(2),點 (2, f(2)) |
y = 9x − 14 |
| 駐點與極值 |
f′(x) = 0 |
解方程再驗符號 |
x = 1 極小 0;x = −1 極大 4 |
| 變化率應用 |
給距離函數求速度 |
位置求導即速度 |
單位要寫清楚 |
合理性檢查(一定要教):切線在切點的函數值一定等於原函數值:把 x = 2 代入 y = 9x − 14 得 4,與 f(2) 相同才算對。
05 獨立練習三題
| 題目 |
答案 |
想觀察什麼 |
| f′(x),f(x) = x³ − 3x + 2 |
3x² − 3 |
有沒有把常數項變 0 |
| x = 2 的切線斜率 |
9 |
有沒有先求導再代入 |
| 兩個駐點的座標 |
(1, 0) 與 (−1, 4) |
有沒有分辨極大與極小 |
06 學生常見錯誤與糾正句
| 錯誤 |
學生通常這樣寫 |
導師這樣說 |
| 忘記常數項求導為 0 |
f′(x) 寫成 3x² − 3 + 2 |
「常數沒有斜率,求導一定變 0。」 |
| 切線用了 f(x) 當斜率 |
m 寫成 4 |
「斜率一定來自 f′(x),不是 f(x)。」 |
| 找到駐點就當極值 |
只寫 x = ±1 |
「要驗兩側符號,IB 要求 justify 這一句。」 |
| 單位與意義不分 |
速度寫成距離 |
「求導之後單位也變了,速度是米每秒。」 |
07 家課建議(直接指到練習卷題號)
08 離場檢查(最後 5 分鐘)
| 題目 |
答案 |
判定 |
| f(2) 的值 |
4 |
三題全對=可進積分 |
| x = 2 的切線方程 |
y = 9x − 14 |
錯一題=重講點斜式 |
| 兩個駐點與極值性質 |
(1, 0) 極小、(–1, 4) 極大 |
錯兩題以上=回到第二幕 |
09 導師常問
IB 會不會考導數的極限定義?
Paper 1 少考定義推導,但 Paper 3 或探究題會要求解釋「極限」的意思,所以第一幕仍要講。
計算機可以求導嗎?
計算機能驗答案,但 IB 要求寫出求導步驟,只有答案不給方法分。
微積分與函數章的關係?
函數章讀圖的形狀,微積分章讀斜率與極值,兩章合用同一條多項式最省時間。
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