来自当知百科
跳转到: 导航搜索
  
初中的三种函数

目录

简介

  函数是数学中的一种对应关系,是从非空数集A到实数集B的对应。简单地说,甲随着乙变,甲就是乙的函数。精确地说,设X是一个非空集合,Y是非空数集,f是个对应法则 ,若对X中的每个x,按对应法则f,使Y中存在唯一的一个元素y与之对应 ,就称对应法则f是X上的一个函数,记作y=f(x),称X为函数f(x)的定义域,集合{y|y=f(x),x∈R}为其值域(值域是Y的子集),x叫做自变量,y叫做因变量,习惯上也说y是x的函数。对应法则和定义域是函数的两个要素。

函数相关概念

  自变量,函数一个与他量有关联的变量,这一量中的任何一值都能在他量中找到对应的固定值

  因变量(函数),随着自变量的变化而变化,且自变量取唯一值时,因变量(函数)有且只有唯一一值与其相对应。

几何含义

  函数与不等式和方程存在联系(初等函数)。令函数值等于零,从几何角度看,对应的自变量是图像与X轴交点;从代数角度看,对应的自变量是方程的解。另外,把函数的表达式(无表达式的函数除外)中的“=”换成“<”或“>”,再把“Y”换成其它代数式,函数就变成了不等式,可以求自变量的范围。

函数的集合论(关系)定义

  如果X到Y的二元关系f&Iacute;X×Y,对于每个x∈X,都有唯一的y∈Y,使得<x,y>∈f,则称f为X到Y的函数,记做:f:X→Y。

  当X=X1×…×Xn时,称f为n元函数。

  其特点:

  前域和定义域重合;

  单值性:<x,y>∈f∧<x,y’>∈f →y=y’

定义域、对映域和值域

  输入值的集合X被称为f 的定义域;可能的输出值的集合Y被称为f的陪域。函数的值域是指定义域中全部元素通过映射f得到的实际输出值的集合。注意,把对映域称作值域是不正确的,函数的值域是函数的对映域的子集。

  计算机科学中,参数和返回值的数据类型分别确定了子程序的定义域和对映域。因此定义域和对映域是函数一开始就确定的强制约束。另一方面,值域和实际的实现有关。

单射、满射与双射函数

  单射函数,将不同的变量映射到不同的值。即:若x和y属于定义域,则仅当x = y时有f(x)= f(y)。

  满射函数,其值域即为其对映域。即:对映射f的对映域中之任意y,都存在至少一个x满足f(x)= y。

  双射函数,既是单射的又是满射的。也叫一一对应。双射函数经常被用于表明集合X和Y是等势的,即有一样的基数。如果在两个集合之间可以建立一个一一对应,则说这两个集合等势。

三角函数

  三角函数(Trigonometric),是数学中属于初等函数中的超越函数的一类函数。它们的本质是任意角的集合与一个比值的集合的变量之间的映射。通常的三角函数是在平面直角坐标系中定义的,其定义域为整个实数域。另一种定义是在直角三角形中,但并不完全。现代数学把它们描述成无穷数列的极限和微分方程的解,将其定义扩展到复数系。它包含六种基本函数:正弦余弦正切余切正割余割。由于三角函数的周期性,它并不具有单值函数意义上的反函数。三角函数在复数中有较为重要的应用。在物理学中,三角函数也是常用的工具。

像和原象

  元素x∈X在f 的 就是f(x)。

  子集A⊂X 在f 的像是以其元素的像组成Y的子集,即

  f(A) := {f(x) : x ∈ A}。

  注意f 的值域就是定义域X的像f(X)。在我们的例子里,{2,3}在f 的像是f({2, 3}) ={c, d}而f 的值域是{c, d}。

  根据此定义,f 可引申成为由X 的幂集(由X 的子集组成的集)到Y的幂集之函数,亦记作f。

  子集B ⊂ Y在f 的原像(或逆像)是如下定义X的子集:

  f −1(B) := {x ∈ X : f(x)∈B}。

  在我们的例子里,{a, b}的原像是f −1({a, b}) = {1}。

  根据此定义,f −1是由Y 的幂集到X 的幂集之函数。

  以下是f 及f −1的一些特性:

  f(A1 ∪ A2) = f(A1) ∪ f(A2).

  f(A1 ∩ A2) ⊆ f(A1) ∩ f(A2). f −1(B1 ∪ B2) = f −1(B1) ∪ f −1(B2).f −1(B1 ∩ B2) = f −1(B1) ∩ f −1(B2). f(f −1(B)) ⊆ B. f −1(f(A)) ⊇A. 这些特性适合定义域的任意子集A, A1及A2和输出值域的任意子集B,B1及B2,甚至可推广到任意子集群的交集并集

函数图像

  函数f的图像是平面上点对(x,f(x))的集合,其中x取定义域上所有成员的。函数图像可以帮助理解证明一些定理。

  如果X 和Y 都是连续的线,则函数的图像有很直观表示,如右图是立方函数的图像:

  注意两个集合X 和Y的二元关系有两个定义:一是三元组(X,Y,G),其中G是关系的图;二是索性以关系的图定义。用第二个定义则函数f 等于其图象。

函数的性质

奇函数或偶函数

  设f(x)为一个实变量值函数,则f为奇函数若下列的方程对所有实数x都成立:

  f(x) = − f( − x) 或 f( −x) = − f(x) 几何上,一个奇函数对原点对称,亦即其在绕原点做180旋转后不会改变。

  奇函数的例子有x、x、sin(x)、sinh(x)和erf(x)。

  设f(x)为一实变量实值函数,则f为偶函数若下列的方程对所有实数x都成立:

  f(x) = f( − x)几何上,一个偶函数会对y轴对称,亦即其图在对y轴为镜射后不会改变。

  偶函数的例子有|x|、x、x^2、cos(x)和cosh(sec)(x)。

  偶函数不可能是个双射映射

连续函数或不连续函数

  在数学中,连续是函数的一种属性。直观上来说,连续的函数就是当输入值的变化足够小的时候,输出的变化也会随之足够小的函数。如果输入值的某种微小的变化会产生输出值的一个突然的跳跃甚至无法定义,则这个函数被称为是不连续的函数(或者说具有不连续性)。

  设f 是一个从实数集的子集 射到 的函数:。f 在 中的某个c 处是连续的当且仅当以下的两个条件满足:

  f 在点c 上有定义。 c 是 中的一个聚点,并且无论自变量x 在中以什么方式接近c,f(x) 的极限都存在且等于f(c)。我们称函数到处连续或处处连续,或者简单的连续,如果它在其定义域中的任意点处都连续。更一般地,我们说一个函数在它定义域的子集上是连续的当它在这个子集的每一点处都连续。

  不用极限的概念,也可以用下面所谓的 方法来定义实值函数的连续性。

  仍然考虑函数。假设c是f的定义域中的元素。函数f被称为是在c点连续当且仅当以下条件成立:

  对于任意的正实数,存在一个正实数δ > 0 使得对于任意定义域中的, 只要x满足c − δ < x< c + δ,就有 成立。

实函数或虚函数

  实函数(Real function),指定义域和值域均为实数域的函数。实函数的特性之一是可以在座标上画出图形。

  虚函数是面向对象程序设计中的一个重要的概念。当从父类中继承的时候,虚函数和被继承的函数具有相同的签名。但是在运行过程中,运行系统将根据对象的类型,自动地选择适当的具体实现运行。虚函数是面向对象编程实现多态的基本手段。

函数概念的发展历史

1.早期函数概念——几何观念下的函数

  十七世纪伽俐略(G.Galileo,意,1564-1642)在《两门新科学》一书中,几乎全部包含函数或称为变量关系的这一概念,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,已注意到一个变量对另一个变量的依赖关系,但因当时尚未意识到要提炼函数概念,因此直到17世纪后期牛顿莱布尼兹建立微积分时还没有人明确函数的一般意义,大部分函数是被当作曲线来研究的。

  1673年,莱布尼兹首次使用“function”(函数)表示“幂”,后来他用该词表示曲线上点的横坐标、纵坐标、切线长等曲线上点的有关几何量。与此同时,牛顿在微积分的讨论中,使用“流量”来表示变量间的关系。

2.十八世纪函数概念──代数观念下的函数

  1718年约翰•贝努利(Johann Bernoulli,瑞,1667-1748)在莱布尼兹函数概念的基础上对函数概念进行了定义:“由任一变量和常数的任一形式所构成的量。”他的意思是凡变量x和常量构成的式子都叫做x的函数,并强调函数要用公式来表示。

  1755,欧拉(L.Euler,瑞士,1707-1783)把函数定义为“如果某些变量,以某一种方式依赖于另一些变量,即当后面这些变量变化时,前面这些变量也随着变化,我们把前面的变量称为后面变量的函数。”

  18世纪中叶欧拉(L.Euler,瑞,1707-1783)给出了定义:“一个变量的函数是由这个变量和一些数即常数以任何方式组成的解析表达式。”他把约翰•贝努利给出的函数定义称为解析函数,并进一步把它区分为代数函数和超越函数,还考虑了“随意函数”。不难看出,欧拉给出的函数定义比约翰•贝努利的定义更普遍、更具有广泛意义。

3.十九世纪函数概念──对应关系下的函数

  1821年,柯西(Cauchy,法,1789-1857)从定义变量起给出了定义:“在某些变数间存在着一定的关系,当一经给定其中某一变数的值,其他变数的值可随着而确定时,则将最初的变数叫自变量,其他各变数叫做函数。”在柯西的定义中,首先出现了自变量一词,同时指出对函数来说不一定要有解析表达式。不过他仍然认为函数关系可以用多个解析式来表示,这是一个很大的局限。

  1822年傅里叶(Fourier,法国,1768——1830)发现某些函数也已用曲线表示,也可以用一个式子表示,或用多个式子表示,从而结束了函数概念是否以唯一一个式子表示的争论,把对函数的认识又推进了一个新层次。

  1837年狄利克雷(Dirichlet,德,1805-1859)突破了这一局限,认为怎样去建立x与y之间的关系无关紧要,他拓广了函数概念,指出:“对于在某区间上的每一个确定的x值,y都有一个或多个确定的值,那么y叫做x的函数。”这个定义避免了函数定义中对依赖关系的描述,以清晰的方式被所有数学家接受。这就是人们常说的经典函数定义。

  等到康托(Cantor,德,1845-1918)创立的集合论在数学中占有重要地位之后,维布伦(Veblen,美,1880-1960)用“集合”和“对应”的概念给出了近代函数定义,通过集合概念把函数的对应关系、定义域及值域进一步具体化了,且打破了“变量是数”的极限,变量可以是数,也可以是其它对象。

4.现代函数概念──集合论下的函数

  1914年豪斯道夫(F.Hausdorff)在《集合论纲要》中用不明确的概念“序偶”来定义函数,其避开了意义不明确的“变量”、“对应”概念。库拉托夫斯基(Kuratowski)于1921年用集合概念来定义“序偶”使豪斯道夫的定义很严谨了。

  1930年新的现代函数定义为“若对集合M的任意元素x,总有集合N确定的元素y与之对应,则称在集合M上定义一个函数,记为y=f(x)。元素x称为自变元,元素y称为因变元。”

特殊的函数

反函数

  一般地,设函数y=f(x)(x∈A)的值域是C,根据这个函数中x,y 的关系,用y把x表示出,得到x= f(y).若对于y在C中的任何一个值,通过x= f(y),x在A中都有唯一的值和它对应,那么,x=f(y)就表示y是自变量,x是自变量y的函数,这样的函数x= f(y)(y∈C)叫做函数y=f(x)(x∈A)的反函数,记作x=f^-1(y).反函数y=f^-1(x)的定义域、值域分别是函数y=f(x)的值域、定义域.

  说明:⑴在函数x=f^-1(y)中,y是自变量,x是函数,但习惯上,我们一般用x表示自变量,用y表示函数,为此我们常常对调函数x=f^-1(y)中的字母x,y,把它改写成y=f^-1(x),今后凡无特别说明,函数y=f(x)的反函数都采用这种经过改写的形式.

  ⑵反函数也是函数,因为它符合函数的定义.从反函数的定义可知,对于任意一个函数y=f(x)来说,不一定有反函数,若函数y=f(x)有反函数y=f^-1(x),那么函数y=f^-1(x)的反函数就是y=f(x),这就是说,函数y=f(x)与y=f^-1(x)互为反函数.

  ⑶从映射的定义可知,函数y=f(x)是定义域A到值域C的映射,而它的反函数y=f^-1(x)是集合C到集合A的映射,因此,函数y=f(x)的定义域正好是它的反函数y=f^-1(x)的值域;函数y=f(x)的值域正好是它的反函数y=f^-1(x)的定义域(如下表):

  函数y=f(x) 反函数y=f^-1(x)

  定义域 A C

  值 域 C A

  ⑷上述定义用“逆”映射概念可叙述为:

  若确定函数y=f(x)的映射f是函数的定义域到值域“上”的“一一映射”,那么由f的“逆”映射f^-1所确定的函数x=f^-1(x)就叫做函数y=f(x)的反函数.反函数x=f^-1(x)的定义域、值域分别是函数y=f(x)的值域、定义域.

  开始的两个例子:s=vt记为f(t)=vt,则它的反函数就可以写为f^-1(t)=t/v,同样y=2x+6记为f(x)=2x+6,则它的反函数为:f^-1(x)=x/2-3.

  有时是反函数需要进行分类讨论,如:f(x)=X+1/X,需将X进行分类讨论:在X大于0时的情况,X小于0的情况,多是要注意的。一般分数函数的反函数的表示为y=ax+b/cx+d(a/c不等于b/d)--y=b-dx/cx+a

  反函数的应用:

  直接求函数的值域困难时,可以通过求其原函数的定义域来确定原函数的值域,求反函数的步骤是这样的

  1.先求出原函数的值域,因为原函数的值域就是反函数的定义域

  (我们知道函数的三要素是定义域,值域,对应法则,所以先求反函数的定义域是求反函数的第一步)

  2.反解x,也就是用y来表示x

  3.改写,交换位置,也就是把x改成y,把y改成x

  4.写出反函数及其定义域

  就关系而言,一般是双向的 ,函数也如此,设y=f(x)为已知的函数,若对每个y∈Y,有唯一的x∈X,使f(x)=y,这是一个由y找x的过程 ,即x成了y的函数 ,记为x=f-1(y)。则f -1为f的反函数。习惯上用x表示自变量 ,故这个函数仍记为y=f -1(x) ,例如y=sinx与y=arcsinx 互为反函数。在同一坐标系中,y=f(x)与y=f -1(x)的图形关于直线y=x对称。

隐函数

  若能由方程 F(x,y)=0 确定y为x的函数y=f(x),即F(x,f(x))≡0,就称y是x的隐函数。

  注意:此处为方程F(x,y )= 0 并非函数。

  思考:隐函数是否为函数?

  不是,因为在其变化的过程中并不满足“一对一”和“多对一” 。

多元函数

  设点(x1,x2,…,xn) ∈G&Iacute;Rn,U&Iacute;R1,若对每一点(x1,x2,…,xn)∈G,由某规则f有唯一的u∈U与之对应:f:G→U,u=f(x1,x2,…,xn),则称f为一个n元函数,G为定义域,U为值域。

  基本初等函数及其图像 幂函数指数函数对数函数、三角函数、反三角函数称为基本初等函数。

  ①幂函数:y=xμ(μ≠0,μ为任意实数)定义域:μ为正整数时为(-∞,+∞),μ为负整数时是(-∞,0)∪(0,+∞);μ=α(为整数),当α是奇数时为(-∞,+∞),当α是偶数时为(0,+∞);μ=p/q,p,q互素,作为的复合函数进行讨论。略图如图2、图3。

  ②指数函数:y=ax(a>0 ,a≠1),定义成为( -∞,+∞),值域为(0 ,+∞),a>1 时是严格单调增加的函数(即当x2>x1时,) ,0<a<1时是严格单减函数。对任何a,图像均过点(0,1),注意y=ax和y=()x的图形关于y轴对称。如图4。

  ③对数函数:y=logax(a>0), 称a为底 , 定义域为(0,+∞),值域为(-∞,+∞) 。a>1时是严格单调增加的,0<a<1时是严格单减的。不论a为何值,对数函数的图形均过点(1,0),对数函数与指数函数互为反函数 。如图5。

  以10为底的对数称为常用对数 ,简记为lgx 。在科学技术中普遍使用的是以e为底的对数,即自然对数,记作lnx。

  ④三角函数:见表2。

  正弦函数、余弦函数如图6,图7所示。

  ⑤反三角函数:见表3。双曲正、余弦如图8。

  ⑥双曲函数:双曲正弦(ex-e-x),双曲余弦?(ex+e-x),双曲正切(ex-e-x)/(ex+e-x) ,双曲余切(ex+e-x)/(ex-e-x)。

按照未知数次数分类

一次函数

  
一次函数
I、定义与定义式:

  自变量x和应变量y有如下关系:

  y=kx+b(k,b为常数,k≠0)

  则称y是x的一次函数

  特别地,当b=0时,y是x的正比例函数。

  II、一次函数的性质:

  y的变化值与对应的x的变化值成正比例,比值为k

  即 △y/△x=k

  III、一次函数的图象及性质:

  1.作法与图形:通过如下3个步骤(1)列表(一般找4-6个点);(2)描点;(3)连线,可以作出一次函数的图象。(用平滑的直线连接)

  2. 性质:在一次函数图象上的任意一点P(x,y),都满足等式:y=kx+b。

  3. k,b与函数图象所在象限。

  当k>0时,直线必通过一、三象限,y随x的增大而增大;

  当k<0时,直线必通过二、四象限,y随x的增大而减小。

  当b>0时,直线必通过一、二象限;当b<0时,直线必通过三、四象限。

  特别地,当b=0时,直线通过原点O(0,0)表示的是正比例函数的图象。

  这时,当k>0时,直线只通过一、三象限;当k<0时,直线只通过二、四象限。

  IV、确定一次函数的表达式:

  已知点A(x1,y1);B(x2,y2),请确定过点A、B的一次函数的表达式。

  (1)设一次函数的表达式(也叫解析式)为y=kx+b。

  (2)因为在一次函数上的任意一点P(x,y),都满足等式y=kx+b。所以可以列出2个方程:

  y1=kx1+b① 和 y2=kx2+b②。

  (3)解这个二元一次方程,得到k,b的值。

  (4)最后得到一次函数的表达式。

  V、在y=kx+b中,两个坐标系必定经过(0,b)和(-b/k,0)两点

  VI、一次函数在生活中的应用

  1.当时间t一定,距离s是速度v的一次函数。s=vt。

  2.当水池抽水速度f一定,水池中水量g是抽水时间t的一次函数。设水池中原有水量S。g=S-ft。

  反比例函数

  形如 y=k/x(k为常数且k≠0) 的函数,叫做反比例函数。

  自变量x的取值范围是不等于0的一切实数。

  反比例函数的图像为双曲线。

  如图,上面给出了k分别为正和负(2和-2)时的函数图像。

二次函数

  一般地,自变量x和因变量y之间存在如下关系:

  y=ax^2+bx+c (a≠0)

  (a,b,c为常数,a≠0,且a决定函数的开口方向,a>0时,开口方向向上,a<0时,开口方向向下。IaI还可以决定开口大小,IaI越大开口就越小,IaI越小开口就越大。)

  则称y为x的二次函数

  二次函数表达式的右边通常为二次三项式。

  x是自变量,y是x的函数

  二次函数的三种表达式

  一般式:y=ax^2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0)

  顶点式:y=a(x-h)^2+k [抛物线的顶点P(h,k)] 对于二次函数y=ax^2+bx+c 其顶点坐标为(-b/2a,(4ac-b^2)/(4a))

  交点式:y=a(x-x₁)(x-x ₂) [仅限于与x轴有交点A(x₁ ,0)和 B(x₂,0)的抛物线]

  其中x1,2= (-b±√(b^2-4ac))/(2a)

  注:在3种形式的互相转化中,有如下关系:

  ______

  h=-b/(2a) k=(4ac-b^2)/(4a) x₁,x₂=(-b±√b^2-4ac)/2a

  二次函数的图像

  在平面直角坐标系中作出二次函数y=x^2的图像,

  
二次函数
可以看出,二次函数的图像是一条抛物线。

  二次函数标准画法步骤

  (在平面直角坐标系上)

  (1)列表

  (2)描点

  (3)连线

  抛物线的性质

  1.抛物线是轴对称图形。对称轴为直线x = -b/2a。

  对称轴与抛物线唯一的交点为抛物线的顶点P。

  特别地,当b=0时,抛物线的对称轴是y轴(即直线x=0)

  2.抛物线有一个顶点P,坐标为P ( -b/2a ,(4ac-b^2)/4a )

  当-b/2a=0时,P在y轴上;当Δ= b^2-4ac=0时,P在x轴上。

  3.二次项系数a决定抛物线的开口方向和大小。

  当a>0时,抛物线向上开口;当a<0时,抛物线向下开口。

  |a|越大,则抛物线的开口越小。

  4.一次项系数b和二次项系数a共同决定对称轴的位置。

  当a与b同号时(即ab>0),对称轴在y轴左;

  当a与b异号时(即ab<0),对称轴在y轴右。

  5.常数项c决定抛物线与y轴交点。

  抛物线与y轴交于(0,c)

  6.抛物线与x轴交点个数

  Δ= b^2-4ac>0时,抛物线与x轴有2个交点。

  Δ= b^2-4ac=0时,抛物线与x轴有1个交点。

  _______

  Δ= b^2-4ac<0时,抛物线与x轴没有交点。X的取值是虚数(x= -b±√b^2-4ac的值的相反数,乘上虚数i,整个式子除以2a)

  当a>0时,函数在x=-b/2a处取得最小值f(-b/2a)=4ac-b^2/4a;在{x|x<-b/2a}上是减函数,在{x|x>-b/2a}上是增函数;抛物线的开口向上;函数的值域是{x|x≥4ac-b^2/4a}相反不变

  当b=0时,抛物线的对称轴是y轴,这时,函数是偶函数,解析式变形为y=ax^2+c(a≠0)

  二次函数与一元二次方程

  特别地,二次函数(以下称函数)y=ax^2+bx+c,

  当y=0时,二次函数为关于x的一元二次方程(以下称方程),

  即ax^2+bx+c=0

  此时,函数图像与x轴有无交点即方程有无实数根。

  函数与x轴交点的横坐标即为方程的根。

  1.二次函数y=ax^2,y=a(x-h)^2,y=a(x-h)^2+k,y=ax^2+bx+c(各式中,a≠0)的图象形状相同,只是位置不同,它们的顶点坐标及对称轴如下表:

  解析式

  y=ax^2

  y=a(x-h)^2

  y=a(x-h)^2+k

  y=ax^2+bx+c

  顶点坐标

  (0,0)

  (h,0)

  (h,k)

  (-b/2a,(4ac-b^2)/4a)

  对 称 轴

  x=0

  x=h

  x=h

  x=-b/2a

  当h>0时,y=a(x-h)^2的图象可由抛物线y=ax^2向右平行移动h个单位得到,

  当h<0时,则向左平行移动|h|个单位得到.

  当h>0,k>0时,将抛物线y=ax^2向右平行移动h个单位,再向上移动k个单位,就可以得到y=a(x-h)^2+k的图象;

  当h>0,k<0时,将抛物线y=ax^2向右平行移动h个单位,再向下移动|k|个单位可得到y=a(x-h)^2+k的图象;

  当h<0,k>0时,将抛物线向左平行移动|h|个单位,再向上移动k个单位可得到y=a(x-h)^2+k的图象;

  当h<0,k<0时,将抛物线向左平行移动|h|个单位,再向下移动|k|个单位可得到y=a(x-h)^2+k的图象;

  因此,研究抛物线y=ax^2+bx+c(a≠0)的图象,通过配方,将一般式化为y=a(x-h)^2+k的形式,可确定其顶点坐标、对称轴,抛物线的大体位置就很清楚了.这给画图象提供了方便.

  2.抛物线y=ax^2+bx+c(a≠0)的图象:当a>0时,开口向上,当a<0时开口向下,对称轴是直线x=-b/2a,顶点坐标是(-b/2a,[4ac-b^2]/4a).

  3.抛物线y=ax^2+bx+c(a≠0),若a>0,当x ≤ -b/2a时,y随x的增大而减小;当x ≥-b/2a时,y随x的增大而增大.若a<0,当x ≤ -b/2a时,y随x的增大而增大;当x ≥-b/2a时,y随x的增大而减小.

  4.抛物线y=ax^2+bx+c的图象与坐标轴的交点:

  (1)图象与y轴一定相交,交点坐标为(0,c);

  (2)当△=b^2-4ac>0,图象与x轴交于两点A(x₁,0)和B(x₂,0),其中的x1,x2是一元二次方程ax^2+bx+c=0

  (a≠0)的两根.这两点间的距离AB=|x₂-x₁| 另外,抛物线上任何一对对称点的距离可以由|2×(-b/2a)-A|(A为其中一点)

  当△=0.图象与x轴只有一个交点;

  当△<0.图象与x轴没有交点.当a>0时,图象落在x轴的上方,x为任何实数时,都有y>0;当a<0时,图象落在x轴的下方,x为任何实数时,都有y<0.

  5.抛物线y=ax^2+bx+c的最值:如果a>0(a<0),则当x=-b/2a时,y最小(大)值=(4ac-b^2)/4a.

  顶点的横坐标,是取得最值时的自变量值,顶点的纵坐标,是最值的取值.

  6.用待定系数法求二次函数的解析式

  (1)当题给条件为已知图象经过三个已知点或已知x、y的三对对应值时,可设解析式为一般形式:

  y=ax^2+bx+c(a≠0).

  (2)当题给条件为已知图象的顶点坐标或对称轴时,可设解析式为顶点式:y=a(x-h)^2+k(a≠0).

  (3)当题给条件为已知图象与x轴的两个交点坐标时,可设解析式为两根式:y=a(x-x₁)(x-x₂)(a≠0).

  7.二次函数知识很容易与其它知识综合应用,而形成较为复杂的综合题目。因此,以二次函数知识为主的综合性题目是中考的热点考题,往往以大题形式出现.

超越函数

  三角函数是数学中属于初等函数中的超越函数的一类函数。它们的本质是任意角的集合与一个比值的集合的变量之间的映射。通常的三角函数是在平面直角坐标系中定义的,其定义域为整个实数域。另一种定义是在直角三角形中,但并不完全。现代数学把它们描述成无穷数列的极限和微分方程的解,将其定义扩展到复数系。

  由于三角函数的周期性,它并不具有单值函数意义上的反函数。

  三角函数在复数中有较为重要的应用。在物理学中,三角函数也是常用的工具。

  它有六种基本函数:

  函数名: 正弦 余弦 正切 余切 正割 余割

  符号 sin cos tan cot sec csc

  正弦函数 sin(A)=a/h

  余弦函数 cos(A)=b/h

  正切函数 tan(A)=a/b

  余切函数 cot(A)=b/a

  在某一变化过程中,两个变量x、y,对于某一范围内的x的每一个值,y都有确定的值和它对应,y就是x的函数。这种关系一般用y=f(x)来表示。

幂函数

  幂函数的一般形式为y=x^a。

  如果a取非零的有理数是比较容易理解的,不过初学者对于a取无理数,则不太容易理解,在我们的课程里,不要求掌握如何理解指数为无理数的问题,因为这涉及到实数连续统的极为深刻的知识。因此我们只要接受它作为一个已知事实即可。

  对于a的取值为非零有理数,有必要分成几种情况来讨论各自的特性:

  首先我们知道如果a=p/q,q和p都是整数,则x^(p/q)=q次根号(x的p次方),如果q是奇数,函数的定义域是R,如果q是偶数,函数的定义域是[0,+∞)。当指数n是负整数时,设a=-k,则x=1/(x^k),显然x≠0,函数的定义域是(-∞,0)∪(0,+∞).因此可以看到x所受到的限制来源于两点,一是有可能作为分母而不能是0,一是有可能在偶数次的根号下而不能为负数,那么我们就可以知道:

  排除了为0与负数两种可能,即对于x>0,则a可以是任意实数;

  排除了为0这种可能,即对于x<0和x>0的所有实数,q不能是偶数;

  排除了为负数这种可能,即对于x为大于且等于0的所有实数,a就不能是负数。

  总结起来,就可以得到当a为不同的数值时,幂函数的定义域的不同情况如下:

  如果a为任意实数,则函数的定义域为大于0的所有实数;

  如果a为负数,则x肯定不能为0,不过这时函数的定义域还必须根据q的奇偶性来确定,即如果同时q为偶数,则x不能小于0,这时函数的定义域为大于0的所有实数;如果同时q为奇数,则函数的定义域为不等于0的所有实数。

  在x大于0时,函数的值域总是大于0的实数。

  在x小于0时,则只有同时q为奇数,函数的值域为非零的实数。

  而只有a为正数,0才进入函数的值域。

  由于x大于0是对a的任意取值都有意义的,因此下面给出幂函数在第一象限的各自情况.

  可以看到:

  (1)所有的图形都通过(1,1)这点。

  (2)当a大于0时,幂函数为单调递增的,而a小于0时,幂函数为单调递减函数。

  (3)当a大于1时,幂函数图形下凹;当a小于1大于0时,幂函数图形上凸。

  (4)当a小于0时,a越小,图形倾斜程度越大。

  (5)a大于0,函数过(0,0);a小于0,函数不过(0,0)点。

  (6)显然幂函数无界。

复变函数

  复变函数是定义域为复数集合的函数。

  复数的概念起源于求方程的根,在二次、三次代数方程的求根中就出现了负数开平方的情况。在很长时间里,人们对这类数不能理解。但随着数学的发展,这类数的重要性就日益显现出来。复数的一般形式是:a+bi,其中i是虚数单位。

  以复数作为自变量的函数就叫做复变函数,而与之相关的理论就是复变函数论。解析函数是复变函数中一类具有解析性质的函数,复变函数论主要就研究复数域上的解析函数,因此通常也称复变函数论为解析函数论。

  复变函数论的发展简况

  复变函数论产生于十八世纪。1774年,欧拉在他的一篇论文中考虑了由复变函数的积分导出的两个方程。而比他更早时,法国数学家达朗贝尔在他的关于流体力学的论文中,就已经得到了它们。因此,后来人们提到这两个方程,把它们叫做“达朗贝尔-欧拉方程”。到了十九世纪,上述两个方程在柯西和黎曼研究流体力学时,作了更详细的研究,所以这两个方程也被叫做“柯西-黎曼条件”。

  复变函数论的全面发展是在十九世纪,就像微积分的直接扩展统治了十八世纪的数学那样,复变函数这个新的分支统治了十九世纪的数学。当时的数学家公认复变函数论是最丰饶的数学分支,并且称为这个世纪的数学享受,也有人称赞它是抽象科学中最和谐的理论之一。

  为复变函数论的创建做了最早期工作的是欧拉、达朗贝尔,法国的拉普拉斯也随后研究过复变函数的积分,他们都是创建这门学科的先驱。

  后来为这门学科的发展作了大量奠基工作的要算是柯西、黎曼和德国数学家维尔斯特拉斯。二十世纪初,复变函数论又有了很大的进展,维尔斯特拉斯的学生,瑞典数学家列夫勒、法国数学家彭加勒、阿达玛等都作了大量的研究工作,开拓了复变函数论更广阔的研究领域,为这门学科的发展做出了贡献。

  复变函数论在应用方面,涉及的面很广,有很多复杂的计算都是用它来解决的。比如物理学上有很多不同的稳定平面场,所谓场就是每点对应有物理量的一个区域,对它们的计算就是通过复变函数来解决的。

  比如俄国的茹柯夫斯基在设计飞机的时候,就用复变函数论解决了飞机机翼的结构问题,他在运用复变函数论解决流体力学和航空力学方面的问题上也做出了贡献。

  复变函数论不但在其他学科得到了广泛的应用,而且在数学领域的许多分支也都应用了它的理论。它已经深入到微分方程、积分方程、概率论和数论等学科,对它们的发展很有影响。

  复变函数论的内容

  复变函数论主要包括单值解析函数理论、黎曼曲面理论、几何函数论、留数理论、广义解析函数等方面的内容。

  如果当函数的变量取某一定值的时候,函数就有一个唯一确定的值,那么这个函数解就叫做单值解析函数,多项式就是这样的函数。

  复变函数也研究多值函数,黎曼曲面理论是研究多值函数的主要工具。由许多层面安放在一起而构成的一种曲面叫做黎曼曲面。利用这种曲面,可以使多值函数的单值枝和枝点概念在几何上有非常直观的表示和说明。对于某一个多值函数,如果能作出它的黎曼曲面,那么,函数在离曼曲面上就变成单值函数。

  黎曼曲面理论是复变函数域和几何间的一座桥梁,能够使我们把比较深奥的函数的解析性质和几何联系起来。近来,关于黎曼曲面的研究还对另一门数学分支拓扑学有比较大的影响,逐渐地趋向于讨论它的拓扑性质。

  复变函数论中用几何方法来说明、解决问题的内容,一般叫做几何函数论,复变函数可以通过共形映象理论为它的性质提供几何说明。导数处处不是零的解析函数所实现的映像就都是共形映象,共形映像也叫做保角变换。共形映象在流体力学、空气动力学、弹性理论、静电场理论等方面都得到了广泛的应用。

  留数理论是复变函数论中一个重要的理论。留数也叫做残数,它的定义比较复杂。应用留数理论对于复变函数积分的计算比起线积分计算方便。计算实变函数定积分,可以化为复变函数沿闭回路曲线的积分后,再用留数基本定理化为被积分函数在闭合回路曲线内部孤立奇点上求留数的计算,当奇点是极点的时候,计算更加简洁。

  把单值解析函数的一些条件适当地改变和补充,以满足实际研究工作的需要,这种经过改变的解析函数叫做广义解析函数。广义解析函数所代表的几何图形的变化叫做拟保角变换。解析函数的一些基本性质,只要稍加改变后,同样适用于广义解析函数。

  广义解析函数的应用范围很广泛,不但应用在流体力学的研究方面,而且象薄壳理论这样的固体力学部门也在应用。因此,近年来这方面的理论发展十分迅速。

  从柯西算起,复变函数论已有170多年的历史了。它以其完美的理论与精湛的技巧成为数学的一个重要组成部分。它曾经推动过一些学科的发展,并且常常作为一个有力的工具被应用在实际问题中,它的基础内容已成为理工科很多专业的必修课程。现在,复变函数论中仍然有不少尚待研究的课题,所以它将继续向前发展,并将取得更多应用。

  upcase 字符型 使小写英文字母变为大写 字符型

  downcase 字符型 使大写英文字母变为小写 字符型

程序设计中的函数

  许多程序设计语言中,可以将一段经常需要使用的代码封装起来,在需要使用时可以直接调用,这就是程序中的函数。比如在C语言中:

  int max(int x,int y)

  {

  return(x>y?x:y;);

  }

  就是一段比较两数大小的函数,函数有参数与返回值。C++程序设计中的函数可以分为两类:带参数的函数和不带参数的函数。这两种参数的声明、定义也不一样。

  带有(一个)参数的函数的声明:

  类型名标示符+函数名+(类型标示符+参数)

  {

  // 程序代码

  }

  没有返回值且不带参数的函数的声明:

  void+函数名()

  {

  // 程序代码

  }

  花括号内为函数体

  如果没有返回值类型名为"void", int 类型返回值为int,以此类推……

  类型名有:void int long float int* long* float* ……

  C++中函数的调用:函数必须声明后才可以被调用。调用格式为:函数名(实参

  调用时函数名后的小括号中的实参必须和声明函数时的函数括号中的形参个数相同。

  有返回值的函数可以进行计算,也可以做为右值进行赋值。

  #include <iostream>

  using namespace std;

  int f1(int x, int y)

  {int z;

  return x+y;

  }

  void main()

  {cout<<f1(50,660)<<endl

  }

  C语言中的部分函数

  main(主函数)

  max(求最大数的函数)

  scanf(输入函数)

  printf(输出函数)

  gets (标准输入流函数)

复合函数

  定义 设y=f(μ),μ=φ(x),当x在μ=φ(x)的定义域Dφ中变化时,μ=φ(x)的值在y=f(μ)的定义域Df内变化,因此变量x与y之间通过变量μ形成的一种函数关系,记为

  y=f(μ)=f[φ(x)]称为复合函数,其中x称为自变量,μ为中间变量,y为因变量(即函数)

生成条件

  任何两个函数都可以复合成一个复合函数,只有当μ=φ(x)的值域Zφ和y=f(μ)的定义域Df的交集不为空集时,二者才可以复合成一个复合函数。

定义域

  若函数y=f(u)的定义域是B﹐函数u=g(x)的定义域是A﹐则复合函数y=f[g(x)]的定义域是

  D={x|x∈A,且g(x)∈B}

周期性

  设y=f(x),的最小正周期为T1,μ=φ(x)的最小正周期为T2,则y=f(μ)的最小正周期为T1*T2,任一周期可表示为k*T1*T2(k属于R+)

  周期函数性质:

   (1)若T(≠0)是f(X)的周期,则-T也是f(X)的周期。

  (2)若T(≠0)是f(X)的周期,则nT(n为任意非零整数)也是f(X)的周期。

  (3)若T1与T2都是f(X)的周期,则T1±T2也是f(X)的周期。

  (4)若f(X)有最小正周期T*,那么f(X)的任何正周期T一定是T*的正整数倍。

  (5)T*是f(X)的最小正周期,且T1、T2分别是f(X)的两个周期,则 (Q是有理数集)

  (6)若T1、T2是f(X)的两个周期,且 是无理数,则f(X)不存在最小正周期。

  (7)周期函数f(X)的定义域M必定是双方无界的集合。

增减性

  依y=f(x),μ=φ(x)的增减性决定。即“增增得增,减减得增,增减得减”,可以简化为“同增异减”

  判断复合函数的单调性的步骤如下:(1)求复合函数定义域;(2)将复合函数分解为若干

  个常见函数(一次、二次、幂、指、对函数);(3)判断每个常见函数的单调性;(4)将中间

  变量的取值范围转化为自变量的取值范围;(5)求出复合函数的单调性。

  例如:讨论函数y=0.8^(x2-4x+3)的单调性。

  解:函数定义域为R。

  令u=x2-4x+3,y=0.8^u。

  指数函数y=0.8^u在(-∞,+∞)上是减函数,

  u=x2-4x+3在(-∞,2]上是减函数,在[2,+∞)上是增函数,

  ∴ 函数y=0.8^(x2-4x+3)在(-∞,2]上是增函数,在[2,+∞)上是减函数。

  利用复合函数求参数取值范围

  求参数的取值范围是一类重要问题,解题关键是建立关于这个参数的不等式组,必须

  将已知的所有条件加以转化。

数学中常用的具体函数

  高斯函数

  阶梯函数

  脉冲函数

一次函数的图像性质

  1.作法与图形:通过如下3个步骤

  (1)列表

  (2)描点;[一般取两个点,根据“两点确定一条直线”的道理];

  (3)连线,可以作出一次函数的图像——一条直线。因此,作一次函数的图像只需知道2点,并连成直线即可。(通常找函数图像与x轴和y轴的交点分别是-k分之b与0,0与b)

  2.性质:(1)在一次函数上的任意一点P(x,y),都满足等式:y=kx+b(k≠0)。(2)一次函数与y轴交点的坐标总是(0,b),与x轴总是交于(-b/k,0)正比例函数的图像都是过原点。

  3.函数不是数,它是指某一变化过程中两个变量之间的关系。

  4.k,b与函数图像所在象限

  y=kx时(即b等于0,y与x成正比例):

  当k>0时,直线必通过第一、三象限,y随x的增大而增大;

  当k<0时,直线必通过第二、四象限,y随x的增大而减小。

  y=kx+b时:

  当 k>0,b>0, 这时此函数的图象经过第一、二、三象限。

  当 k>0,b<0, 这时此函数的图象经过第一、三、四象限。

  当 k<0,b>0, 这时此函数的图象经过第一、二、四象限。

  当 k<0,b<0, 这时此函数的图象经过第二、三、四象限。

  当b>0时,直线必通过第一、二象限;

  当b<0时,直线必通过第三、四象限。

  特别地,当b=0时,直线通过原点O(0,0)表示的是正比例函数的图像。

  这时,当k>0时,直线只通过第一、三象限,不会通过第二、四象限。当k<0时,直线只通过第二、四象限,不会通过第一、三象限。

  4、特殊位置关系

  当平面直角坐标系中两直线平行时,其函数解析式中K值(即一次项系数)相等

  当平面直角坐标系中两直线垂直时,其函数解析式中K值互为负倒数(即两个K值的乘积为-1)

个人工具
名字空间

变换
查看
操作
导航
工具箱