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如何準(zhǔn)確理解高中函數(shù)的定義?

 數(shù)海碎片 2023-10-15 發(fā)布于湖南
這兩天,很多學(xué)校高一第一次月考成績(jī)出來(lái)了,不用問(wèn)也知道,考試結(jié)果不太理想,這是正常的現(xiàn)象。
         
第一次月考題目比較難,導(dǎo)致學(xué)生都考得不太好。 
         
學(xué)校這么做有兩點(diǎn)原因,其一是為了給同學(xué)們一個(gè)下馬威,告訴學(xué)生高中的課程不是那么簡(jiǎn)單的;其二是讓學(xué)生感受平時(shí)作業(yè)與考試的難度是有區(qū)別的,課后需要自己花時(shí)間鉆研,有些學(xué)校的月考題直接上高考難度,難到懷疑人生。
         
“失敗是成功之母”,希望同學(xué)們稍作休整、重拾信心,不能因一次失利而萎靡不振。

因?yàn)?,我們馬上要面對(duì)的是高中數(shù)學(xué)的王者——函數(shù)。(進(jìn)度較快的學(xué)校,可能已經(jīng)上到函數(shù)的性質(zhì)或更后面,但重新認(rèn)識(shí)一遍函數(shù)的定義,對(duì)理解函數(shù)有很大幫助)


(一)

高中函數(shù)是很多同學(xué)的噩夢(mèng),一聽(tīng)說(shuō)這個(gè)名字,就有點(diǎn)談虎色變,因?yàn)楹芏嗤瑢W(xué)在初中就沒(méi)學(xué)明白,從心底里畏懼它。

但其實(shí),它沒(méi)什么可怕的。

初中沒(méi)學(xué)明白函數(shù)也不要慌,因?yàn)槌踔锌疾旌瘮?shù)的方向跑偏了,偏向于考察特殊三角形、四邊形的存在性問(wèn)題,類(lèi)似于高中的解析幾何,但到了高中,函數(shù)不會(huì)這么考。

所以說(shuō),高一新生從學(xué)習(xí)第三章——函數(shù)的概念與性質(zhì)開(kāi)始,每個(gè)人又站在同一起跑線(xiàn)上,重新啟航。

就讓我們先從“函數(shù)”這個(gè)名字開(kāi)始說(shuō)起。

函數(shù),英文名:function,最初由德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨在1692年使用,19世紀(jì)由清代數(shù)學(xué)家李善蘭翻譯外國(guó)文獻(xiàn)傳入中國(guó)。



為什么取名為“函數(shù)”?

原因是中國(guó)古代“函”字與“含”字通用,都有“包含”的意思,函的本義是裝東西的匣子,函數(shù)就是包含、盛裝數(shù)的代號(hào)

所以,取名為“函數(shù)”,相當(dāng)形象。

         
高中函數(shù)符號(hào):y=f(x),f是取function的首字母,代表的含義:在x取不同值時(shí),f(x)也會(huì)隨之發(fā)生變化,而不是f與(x)的乘積。
         
對(duì)比一下初、高中函數(shù)的定義,

人教版初二下冊(cè)函數(shù)定義

         
  


人教A版必修第一冊(cè)函數(shù)定義
         
從兩者定義可以看出,初中函數(shù)強(qiáng)調(diào)對(duì)應(yīng)關(guān)系的唯一性;而高中函數(shù),是建立在集合論的基礎(chǔ)之上,強(qiáng)調(diào)映射關(guān)系,用詞更嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確。因此,我們先學(xué)完集合,再學(xué)函數(shù),邏輯嚴(yán)密。
         
初中函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系包括“一對(duì)多”、“多對(duì)一”、“一對(duì)一”。其中,“一對(duì)多”,不能稱(chēng)之為函數(shù),這會(huì)導(dǎo)致唯一的自變量對(duì)應(yīng)不同的值,會(huì)出bug?!岸鄬?duì)一”、“一對(duì)一”可稱(chēng)之為函數(shù),這兩種關(guān)系,皆可稱(chēng)為“映射”,映射是特殊的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
         
“多對(duì)一”,比如二次函數(shù),當(dāng)x=-2時(shí),函數(shù)值為4;當(dāng)x=2時(shí),函數(shù)值也為4,多個(gè)自變量對(duì)應(yīng)同一個(gè)函數(shù)值。
         
“一對(duì)一”,比如一次函數(shù)y=2x,自變量與函數(shù)值一一對(duì)應(yīng)。

那什么關(guān)系不能稱(chēng)為函數(shù)?

“一對(duì)多”不行,比如,當(dāng)x=4時(shí),y=±2,同一個(gè)自變量對(duì)應(yīng)有兩個(gè)值,這樣的關(guān)系不能稱(chēng)之為函數(shù)。

借助圖像來(lái)輔助理解:

         

         

(二)

那么,我們?cè)撊绾卫斫飧咧泻瘮?shù)定義中的y=f(x)?

x是自變量,f是對(duì)應(yīng)法則,y是在x確定的情況下所取的值,即為函數(shù)值,或稱(chēng)為因變量。

特別注意,y=f(x)括號(hào)里的x,可以是定值、變量,還可以是函數(shù)。

1、y=f(2),指的是當(dāng)x=2時(shí),y的值為多少,取決于是何種對(duì)應(yīng)法則,最終結(jié)果是定值。

2、y=f(t),指的是當(dāng)x=t時(shí),y的值為多少,最終結(jié)果是代數(shù)式。

3、y=f(x+2),指的是當(dāng)x=x+2時(shí),y的值為多少,最終結(jié)果是代數(shù)式。

4、,指的是當(dāng)外層括號(hào)里時(shí),y的值為多少,最終結(jié)果也是代數(shù)式。

每一條的第二個(gè)等號(hào),不是等于的意思,其本質(zhì)是“賦值”,指定它為何值,替換。

我們以函數(shù)為例,

1、y=f(2),指的是當(dāng)x=2時(shí),

2、y=f(t),指的是當(dāng)x=t時(shí),

3、y=f(x+2),指的是當(dāng)x=x+2時(shí),

4、,指的是當(dāng)外層括號(hào)里的時(shí),

重點(diǎn)解釋一下第四點(diǎn),當(dāng)括號(hào)里x賦值為函數(shù)時(shí),,這一種函數(shù),我們稱(chēng)之為復(fù)合函數(shù),或?yàn)榍短缀瘮?shù),即兩個(gè)或兩個(gè)以上函數(shù)復(fù)合為同一個(gè)函數(shù)。

比如:

則:

按正常進(jìn)度學(xué),需要等高二在選擇性必修第二冊(cè)才能見(jiàn)到,但大多數(shù)時(shí)候,我們?cè)谠驴籍?dāng)中就會(huì)遇到它們,所以最好提前掌握。

多說(shuō)一句,...,這一類(lèi)函數(shù)都可以看成復(fù)合函數(shù),先將括號(hào)內(nèi)的代數(shù)式換元,變?yōu)樾碌淖宰兞縯,找到新元t與舊元x的等量關(guān)系,然后全部替換為新元,即可將函數(shù)關(guān)系式變得清晰、明了。這也是之后我們求函數(shù)解析式的一種方法。

同理,等函數(shù)都可以這么理解,只不過(guò)它們代表的對(duì)應(yīng)法則不同,其它含義都可以照搬。

 

(三)

y=f(x)還體現(xiàn)函數(shù)三要素:定義域、對(duì)應(yīng)法則、值域。

一、定義域

回到函數(shù)定義,,x叫做自變量,x的取值范圍A叫做函數(shù)的定義域。

二、對(duì)應(yīng)關(guān)系

對(duì)應(yīng)關(guān)系是函數(shù)的核心,它是對(duì)自變量x實(shí)施“對(duì)應(yīng)操作”的“程序”,具體表現(xiàn)為函數(shù)的解析式,也說(shuō)成對(duì)應(yīng)法則。

仍以函數(shù)為例,此種對(duì)應(yīng)關(guān)系是自變量的平方加2,即為,等號(hào)兩邊括號(hào)內(nèi)的代數(shù)需保持一致。

我們經(jīng)常看到,其中f、g、h代表不同的函數(shù)有不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

如果題目條件只告訴我們y=f(x),以及函數(shù)滿(mǎn)足的幾點(diǎn)性質(zhì),而沒(méi)有具體的對(duì)應(yīng)關(guān)系,那么,像這樣的函數(shù)我們稱(chēng)之為抽象函數(shù)。這一類(lèi)題通常比較難,對(duì)抽象思維要求較高。

三、值域

與x相對(duì)應(yīng)的y值叫做函數(shù)值,函數(shù)的值域是函數(shù)值的集合。

通常一個(gè)函數(shù)的定義域和對(duì)應(yīng)關(guān)系確定了,那么,它的值域也就隨之確定。

說(shuō)到底,高中函數(shù)為什么這么難以理解?

1、符號(hào)多,專(zhuān)業(yè)名詞多。

2、初高中函數(shù)定義混淆,分不清到底該什么術(shù)語(yǔ)表達(dá)。

         

         
那要如何解決這個(gè)問(wèn)題?

若看完文章上面的部分,還沒(méi)有解答你心中的疑惑,可以去問(wèn)問(wèn)老師或同學(xué),看看他們是如何理解的。

或者,把問(wèn)題記下來(lái),等周末有空余時(shí)間,帶著問(wèn)題去B站上看網(wǎng)課,估計(jì)就能解決。至于如何利用網(wǎng)課學(xué)習(xí),可以看看上次的文章(如何高效地利用B站網(wǎng)課,學(xué)習(xí)高中數(shù)學(xué)?

每一個(gè)函數(shù)專(zhuān)業(yè)名詞有它獨(dú)特的含義,靠初中的刷題方式也不一定能弄懂原理,只能靠自行領(lǐng)悟。但只要能抓住函數(shù)的本質(zhì),不管它怎么變,都有跡可循。

這,僅僅是第一節(jié)課——函數(shù)的概念所帶來(lái)的知識(shí)點(diǎn),還未介紹相關(guān)題型,也沒(méi)有包括之后函數(shù)的基本性質(zhì),難點(diǎn)還在后面。

所以,好好加油吧!

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