高一函数的概念及其表示法
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1 / 15 函数的概念及其表示 (1)通过丰富实例,进一步体会函数是描述变量之间的依赖关系的重要数学模型,在此基础上学习用集合与对应的语言来刻画函数,体会对应关系在刻画函数概念中的作用; (2)了解构成函数的要素; (3)会求一些简单函数的定义域和值域; (4)能够正确使用“区间”的符号表示某些函数的定义域;
函数的发展: 早期函数概念——几何观念下的函数 伽俐略 十七世纪伽俐略(G.Galileo,意,1564-1642)在《两门新科学》一书中,几乎从头到尾包含着函数或称为变量的关系这一概念,用文字和比例的语言表达函数的关系。1673年前后笛卡尔(Descartes,法,1596-1650)在他的解析几何中,已经注意到了一个变量对于另一个变量的依赖关系,但由于当时尚未意识到需要提炼一般的函数概念,因此直到17世纪后期牛顿、莱布尼兹建立微积分的时候,数学家还没有明确函数的一般意义,绝大部分函数是被当作曲线来研究的。
1.函数的概念 (1)函数的定义: 一般地,设A,B是两个非空的数集,如果按照某种确定的对应关系f,使对于集合A中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的数f(x)和它对应;那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数.记作y=f(x),x∈A. (2)函数的定义域、值域: 在函数y=f(x),x∈A中,x叫做自变量,x的取值范围A叫做函数的定义域;与x的值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合{f(x)|x∈A}叫做函数的值域.显然,值域是集合B的子集. (3)函数的三要素:定义域、值域和对应关系. (4)相等函数:如果两个函数的定义域和对应关系完全一致,则这两个函数相等,这是判断两函数相等的依据.
2.函数的表示法 表示函数的常用方法有:解析法、图象法、列表法.
3.映射的概念 设A,B是两个非空的集合,如果按照某一个确定的对应关系f,使对于集合A中的任意一个元素x,在 2 / 15
集合B中都有唯一确定的元素y与之对应,那么称对应f:A→B为集合A到集合B的一个映射. 4.分段函数 若函数在其定义域内,对于定义域内的不同取值区间,有着不同的对应关系,这样的函数通常叫做分段函数.分段函数虽然由几部分组成,但它表示的是一个函数. 5.区间的概念 (1)区间的分类:开区间、闭区间、半开半闭区间; (2)无穷区间; (3)区间的数轴表示.
(1)满足不等式bxa的实数的x集合叫做闭区间,表示为b,a; (2)满足不等式bxa的实数的x集合叫做开区间,表示为b,a; (3)满足不等式bxa的实数的x集合叫做半开半闭区间,表示为ba,; (4)满足不等式bxa的实数的x集合叫做也叫半开半闭区间,表示为b,a;
说明:① 对于b,a,b,a,ba,,b,a都称数a和数b为区间的端点,其中a为左端点,b为右端点,
称b-a为区间长度; ② 引入区间概念后,以实数为元素的集合就有三种表示方法:
不等式表示法:3③ 在数轴上,这些区间都可以用一条以a和b为端点的线段来表示,在图中,用实心点表示包括在区间内的端点,用空心点表示不包括在区间内的端点; ④ 实数集R也可以用区间表示为(-∞,+∞),“∞”读作“无穷大”,“-∞”读作“负无穷大”,“+∞”读作“正无穷大”,还可以把满足xa, x>a, xb, x∞]、(a,+∞)、(-∞,b)、(-∞,b)。(见演示) 题型一、函数概念
例1、设集合M={x|0≤x≤2},N={y|0≤y≤2},那么下面的4个图形中,能表示集合M到集合N的函数关系的是________.
解析:由函数的定义,对定义域内的每一个x对应着唯一一个y,据此排除①④,③中值域为{y|0≤y≤3}不合题意.答案:② 例2、下列函数中哪个与函数y=x是同一个函数?
(1)2)(xy; (2)33xy; (3)2xy 〖解析〗解:(1)y=x,x≥0,y≥0,定义域不同且值域不同,不是同一个函数; (2)y=x,x∈R,y∈R,定义域值域都相同,是同一个函数; 3 / 15
(3)y=|x|=)0()0(xxxx,y≥0;值域不同,不是同一个函数。 例3、下列各组,函数)(xf与)(xg表示同一个函数的是( ) A.)(xf=1,)(xg=x0 B.)(xf=x0 ,)(xg=xx2 C.)(xf=x2, )(xg=4)(x D.)(xf=x3,)(xg=93)(x 答案:D
例4、已知函数)(xf=2x-3,求:
(1))0(f,)2(f,)5(f; (2))]([xff; (3)若x∈{0,1,2,3},求函数的值域。 答案:(1))0(f=-3,)2(f=1,)5(f=7; (2))]([xff=4x-9;
例5、已知a、b为实数,集合M={ba,1},N={a,0},f:x→x表示把M中的元素x映射到集合N中仍为x,则a+b等于( ) A.-1 B.0 C.1 D.±1 解析:a=1,b=0,∴a+b=1. 答案:C
同步练习: 试判断以下各组函数是否表示同一函数?
(1)f(x)=2x,g(x)=33x; (2)f(x)=xx||,g(x)=;01,01xx
(3)f(x)=1212nnx,g(x)=(12nx)2n-1(n∈N*); 4 / 15
(4)f(x)=x1x,g(x)=xx2; (5)f(x)=x2-2x-1,g(t)=t2-2t-1 剖析:对于两个函数y=f(x)和y=g(x),当且仅当它们的定义域、值域、对应法则都相同时,y=f(x)和y=g(x)才表示同一函数若两个函数表示同一函数,则它们的图象完全相同,反之亦然
解:(1)由于f(x)=2x=|x|,g(x)=33x=x,故它们的值域及对应法则都不相同,所以它们不是同一函数
(2)由于函数f(x)=xx||的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),而g(x)=;01,01xx的定义域为R,所以它们不是同一函数 (3)由于当n∈N*时,2n±1为奇数,∴f(x)=1212nnx=x,g(x)=(12nx)2n-1=x,它们的定义域、值域及对应法则都相同,所以它们是同一函数 (4)由于函数f(x)=x1x的定义域为{x|x≥0},而g(x)=xx2的定义域为{x|x≤-1或x≥0},它们的定义域不同,所以它们不是同一函数 (5)函数的定义域、值域和对应法则都相同,所以它们是同一函数
【总结】 (1)第(5)小题易错判断成它们是不同的函数,原因是对函数的概念理解不透要知道,在函数的定义域及对应法则f不变的条件下,自变量变换字母,以至变换成其他字母的表达式,这对于函数本身并无影响,比如f(x)=x2+1,f(t)=t2+1,f(u+1)=(u+1)2+1都可视为同一函数 (2)对于两个函数来讲,只要函数的三要素中有一要素不相同,则这两个函数就不可能是同一函数
题型二:求函数的定义域 例1、求下列函数的定义域:
①14)(2xxf ②2143)(2xxxxf
③)(xfx11111 ④xxxxf0)1()(
⑤373132xxy 5 / 15
解:①要使函数有意义,必须:142x 即: 33x ∴函数14)(2xxf的定义域为: [3,3] ②要使函数有意义,必须:13140210432xxxxxxx且或 4133xxx或或 ∴定义域为:{ x|4133xxx或或}
③要使函数有意义,必须: 011110110xxx 2110xxx
∴函数的定义域为:}21,1,0|{xRxx且 ④要使函数有意义,必须: 001xxx 01xx ∴定义域为:011|xxx或 ⑤要使函数有意义,必须: 073032xx 37xRx 即 x<37 或 x>37 ∴定义域为:}37|{xx 例2、若函数aaxaxy12的定义域是R,求实数a 的取值范围 解:∵定义域是R,∴恒成立,012aaxax ∴2001402aaaaa等价于
例3、已知f(x)的定义域为[-1,1],求f(2x-1)的定义域。 分析:法则f要求自变量在[-1,1]内取值,则法则作用在2x-1上必也要求2x-1在 [-1,1]内取值,即-1≤2x-1≤1,解出x的取值范围就是复合函数的定义域;或者从位置上思考f(2x-1)中2x-1与f(x)中的x位置相同,范围也应一样,∴-1≤2x-1≤1,解出x的取值范围就是复合函数的定义域。 (注意:f(x)中的x与f(2x-1)中的x不是同一个x,即它们意义不同。) 解:∵f(x)的定义域为[-1,1], ∴-1≤2x-1≤1,解之0≤x≤1, ∴f(2x-1)的定义域为[0,1]