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為什么要這樣呢?因為我希望大家能看到,并記住,每一個函數(shù)的使用,背后為我們?nèi)祟悗砹硕嗌俚姆奖悖鉀Q了多少讓人興奮的事情。這里面,太有趣了。 并且,我希望大家可以通過了解了幾種函數(shù)的背后的真相之后,用非常簡單的方法,就把函數(shù)的各種應用都能串聯(lián)起來,并在解題的時候得心應手! 在我們上一篇對數(shù)的科普之后,相信我們對于這個復雜難認的對數(shù)函數(shù)式,已經(jīng)有了很切實的認識。 而本篇文章,我們要與大家分享的,是對數(shù)的運算。 要做好對數(shù)的運算,只要一個招式。 而在講這個招式,我們需要用到上一篇的口訣: 在對數(shù)運算中,有兩個最為基礎的運算公式: 如果我們用上面的口訣來去理解這兩條公式,設logaM=m,logaN=n。 則am等于M;an等于N。am*an=M*N=am+n。 也就是說,a的(m+n)次方等于M*N。 用對數(shù)的表示方法,就可以得到: 同樣地,am/an=M/N=am-n 即有: 用同樣的方法(最重要就是我們前面說的那個口訣),我們一點點理清對數(shù)函數(shù)與指數(shù)函數(shù)之間的互逆關系(也叫反函數(shù)關系),也就是把兩個變量之間的對應關系理清楚,就能把對數(shù)運算,全部都弄清楚。 從兩個變量的對應關系,我們正式推開,對【函數(shù)】的認識。 不知道大家有沒有發(fā)現(xiàn),我們在學函數(shù)的時候,有三個基本初等函數(shù):指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、冪函數(shù),還有三角函數(shù)等,但是有一組長得很像函數(shù)的式子,我們卻不叫函數(shù)——圓錐曲線。 圓錐曲線,被單獨歸成一類,最為重要的原因,是它們并不符合函數(shù)的基礎定義: 對于在某區(qū)間上的每一個確定的x值,y都有一個確定的值,那么y叫做x的函數(shù)。 這一個定義,是我們現(xiàn)代所使用的函數(shù)的定義。
而我們剛才說到,圓錐曲線并未被納入到函數(shù)的范疇中,是因為,我們所定義的函數(shù)是,對于定義域內(nèi)任何一個X的取值,有且只有一個Y值與之對應。 而在圓錐曲線中,X取一個值的時候,往往會有兩個Y值可以與它對應,這就超出了函數(shù)的定義。 但現(xiàn)在問題是:為什么這些偉大的數(shù)學家們,要如此絕決地要求,對于一個X值,只能有一個Y值與之對應呢? 這就延伸到了我們的數(shù)學家們,在做各種研究的時候(有時候是物理研究、有時候是化學、或是生物或天文學等),并非每次都從【因】推至【果】。 打一個比方,愛迪生發(fā)現(xiàn)鎢絲用作電燈,是經(jīng)歷了大量反復的實驗才得到的一個結(jié)果,在獲得了【鎢絲作為電燈燈芯可以持久耐用】的這一個結(jié)果之后,才推論出來鎢絲的性質(zhì)。 類似的研究舉不勝舉,往往科研的結(jié)果不是從因推到果,而是通過嘗試獲得結(jié)果之后,再推論到因。 再拿我們前面說的,時間與路程的問題來說,雖然我們會知道S=Vt,其中 t 可以被看成是自變量,S可以看成是因變量,但是在實際的過程中,我們并不是每次都先知道 t,才知道S。有很多時候,我們是通過我們行走了多少的路程,來反推我們使用了多少的時間。如果對于一個自變量,如 t ,會有兩個甚至多個S的取值可以與之對應的話,那么我們在多研究中就會容易限入困境,如我們知道了 t ,也還是不能確定S的取值。 所以數(shù)學家們,把可以一個自變量對應唯一一個因變量的關系,稱為函數(shù)關系。 從此,當我們說到函數(shù)的時候,我們就會知道,如果我們對自變量X取一個值,那么我們的因變量Y,就一定要被確定了;同時,當我們獲得了一個因變量Y的值,那么自變量X的可能值也同時被確定了。 我們把這種關系稱為函數(shù)關系,當我們說一對變量是函數(shù)關系的時候,說的正是這種關系。
而我們從高中開始,數(shù)學學習中,就是要把這樣的函數(shù)思維,也就是它們的對應思維清晰掌握。 【函數(shù)思維】在很多的解釋當中,指的是:用函數(shù)的概念和性質(zhì)去分析問題、轉(zhuǎn)化問題和解決問題的思維策略。 但今天,我希望同學們可以從另外的一個角度,更符合數(shù)學發(fā)展歷程、科學研究狀態(tài)的角度來去理解【函數(shù)思維】——因果關系。 在一對相互依附的變量中,一個變量的變化,決定了另外一個變量的變化。 有因,即有果;有果也必有因。 明確由因?qū)С龉倪^程,就是我們建立函數(shù)的過程。
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