1.1函数和映射.ppt

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1、山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂欢迎同学们欢迎同学们登高必自山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂联系地点联系地点 文理大楼文理大楼 719719电子邮件电子邮件 办公室电话办公室电话 82425048242504手机号码手机号码 1351548162213515481622山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂数学课开课漫谈n走好成才之路走好成才之路n数学的重要性数学的重要性n如何学好高等数学如何学好高等数学n几点要求几点要求山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂老师寄语人生起步，我们不是第一，幸运的是我们还在第一团队山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂多思多学，做好自己的人生规划n

2、走好成才之路走好成才之路山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂团结宽容，自尊自爱自律n走好成才之路走好成才之路山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂学会学习积极进取远离网吧努力成才n走好成才之路走好成才之路山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂n数学的重要性数学的重要性（高等）数学是科学的大门和钥匙。高科技本质上就是数学技术数学是物理、化学、天文学、生物学等学科的基础电子计算机是数学与工程技术相结合的产物数学在经济、财政和金融等社会活动中，有重要意义著名数学家华罗庚指出：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，地球之变，生物之迷，日用之繁”无一能离开数学。著名数学家高斯的说“数学是科学的女王”山东农业

3、大学 高等数学 主讲人：苏本堂n数学的重要性数学的重要性（高等）数学是思维的体操培根说“数学使人严密”数学给予人们的更重要的是能力：观察实验、收集信息、归纳类比、直觉判断、逻辑推理、建立模型和精确计算。这些能力和培养，将使人终身受益。数学能力就是管理力、领导力、致富力、成功力、竞争力。想要在竞争激烈的社会中生存，必须具备数学的逻辑力、联想力、实践力等基本“工作能力”，这是职场必然的法则。山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂n数学的重要性数学的重要性（高等）数学是考研的必考科目，分量极重考研一般考试4门课程：英语100分，政治100分，数学150分，专业150分 数学课试卷内容结构 高等教学

4、56 线性代数 22%概率论与数理统计 22山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂n如何学好高等数学如何学好高等数学理解概念 数学中有很多概念。概念反映的是事物的本质,弄清楚了它是如何定义的、有什么性质，才能真 正地理解一个概念。掌握定理 定理是一个正确的命题，分为条件和结论两部分。对于定理除了要掌握它的条件和结论以外，还要搞清它的适用范围，做到有的放矢。山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂n如何学好高等数学如何学好高等数学在弄懂例题的基础上作适量的习题、课本上的例题都是很典型的，有助于理解概念 和掌握定理，要注意不同例题的特点和解法在理 解例题的基础上作适量的习题。作题时要善于总 结-不仅

5、总结方法，也要总结错误。这样，作 完之后才会有所收获，才能举一反三。理清脉络 要对所学的知识有个整体的把握，及时总结知识 体系，这样不仅可以加深对知识的理解，还会对进 一步的学习有所帮助。山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂n如何学好高等数学如何学好高等数学做好预习 适当做好课堂笔记 选择合适的课外指导书 山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂n几点要求几点要求遵守课堂纪律 按时上课，有事请假，杜绝旷课 上课请关闭手机 认真听讲，不许交头接耳按时交作业，独立完成。交作业时间：每周第一次上数学课的时间 作业纸购买时间：本周二、四晚上7:009:00 地点：教学楼大厅 学习出现的问题和老师及时交

6、流 山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂 初等数学初等数学研究对象：研究对象：常量常量初等方法：初等方法：有限的方法有限的方法初等数学是用初等数学是用有限的方法有限的方法研究常量的数学研究常量的数学 高等数学高等数学 研究对象：研究对象：变量（函数）变量（函数）研究方法：研究方法：极限的方法极限的方法 高等数学是用高等数学是用极限的方法极限的方法研究变量的数学研究变量的数学绪绪山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂一元微一元微分学分学一元积一元积分学分学多元微多元微分学分学空间解空间解析几何析几何多元积多元积分学分学级数级数常微分常微分方程方程高等高等数学数学山东农业大学 高等数学 主讲人：

7、苏本堂第一章第一章 函数与极限函数与极限第一节第一节 映射与函数映射与函数第二节第二节 数列的极限数列的极限第三节第三节 函数的极限函数的极限第四节第四节 无穷小与无穷大无穷小与无穷大第五节第五节 极限运算法则极限运算法则第六节第六节 极限存在准则极限存在准则 两个重要极限两个重要极限山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂第七节第七节 无穷小的比较无穷小的比较第八节第八节 函数的连续性与间断点函数的连续性与间断点第九节第九节 连续函数的运算与初等函数的连续性连续函数的运算与初等函数的连续性第十节第十节 闭区间上连续函数的性质闭区间上连续函数的性质山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂第一节第一

8、节 映射与函数映射与函数一、一、集合集合二、二、映射映射三、三、函数函数山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂 一、集合一、集合集合与元素之间的关系集合与元素之间的关系aM：若：若x是集合的元素；是集合的元素；1.1.集合概念集合概念(1)集合：集合：具有某种特定性质的事物的总体，具有某种特定性质的事物的总体，集合的元素通常用集合的元素通常用A，B，S，T 等表示等表示.元素元素:组成这个集合的事物组成这个集合的事物 集合的元素通常用集合的元素通常用a，b，x，y等表示等表示.集合分为有限集和无限集集合分为有限集和无限集.a M:若若x不是集合的元素不是集合的元素.(2)集合的表示法集合的表示

9、法列举法列举法:将集合的元素一一列举出来将集合的元素一一列举出来,描述法描述法:如如:山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂N=全体自然数全体自然数，Z=全体整数全体整数，Q=全体有理数全体有理数，R=全体实数全体实数.(3)(3)常用的集合记号常用的集合记号 如果如果 ，必有，必有 ,则称则称A是是B的子集，记为的子集，记为 不含任何元素的集合，则称为空集记为不含任何元素的集合，则称为空集记为.是任是任何集合的子集何集合的子集.(4)(4)集合的关系集合的关系集合集合:集合集合A内排除内排除0的集的集.集合集合:集合集合A内排除内排除0与负数的集与负数的集.若若 ，且，且 ,则称则称A是是B

10、的真子集的真子集,记为记为 .若若 ，且，且 ,则称则称A与与B相等相等,记为记为 .山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂2.2.集合的运算集合的运算设设A、B是二个集合，定义是二个集合，定义(A与与B的的并集并集)(A与与B的的交集交集)(A与与B的的差集差集)设设I表示我们研究某个问题的全体表示我们研究某个问题的全体,则其他集合则其他集合A都是都是I的的子集子集,称称I为为全集或基本集全集或基本集.A的的余集余集或或补集补集记为记为:例如例如:在实数集在实数集R中中则有则有山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂设设A、B、C为任意三个集合，则有下列法则成立：为任意三个集合，则有下列法则成

11、立：（1 1）交换律交换律（2 2）结合律结合律（3）分配律分配律（4 4）对偶律对偶律以上这些法则都可以根据集合相等的定义验证以上这些法则都可以根据集合相等的定义验证.集合的运算法则集合的运算法则山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂3.3.区间和邻域区间和邻域设设a,bR,且且ab,开区间开区间闭区间闭区间半开区间半开区间称称a,b为区间的端点，称为区间的端点，称ba为这些区间的长度为这些区间的长度.以上这些区间都称为有限区间以上这些区间都称为有限区间.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂无限区间无限区间用数轴可以表示区间用数轴可以表示区间,区间常用区间常用I表示表示.引进记号：引进记号

12、：+（读作（读作正无穷大正无穷大）(读作读作负无穷大负无穷大）（读作（读作无穷大无穷大）山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂(2)点a的去心邻域：注 若不强调的大小，点a的去心邻域记为邻域邻域点a的左邻域:开区间(a-,a)点a的右邻域:开区间(a,a+)(1)设是任一正数，称开区间(a-,a+)为点a的邻域，记为U(a,)，即点a称为该邻域的中心，称为该邻域的半径.a山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂二、映射二、映射1 1、映射的概念、映射的概念 定义定义 设X、Y是二个非空集合，如果存在一个法则f ,使得对X中每个元素x,按法则f ,在Y中有唯一确定的元素 y与之对应,则称f 为从X

13、到Y的映射,记为为 其中y称为元素x(在映射 f 下)的像,记作f(x),即y=f(x),元素x称为元素y(在映射f 下)的一个原像;集合X称为映射f 的定义域,记作D f ,即D f=X;X中所有元素的像所组成的集合称为映射 f 的值域,记作 Rf 或 f(X),即山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂注意注意:(1)一个映射必须具备以下三个要素一个映射必须具备以下三个要素:集合X,即定义域D f=X集合Y,即值域的范围:对应法则f,使对每个有唯一确定的y=f(x)与之对应.(2)对每个 ,元素x的像y是唯一的;对每个 ,元素y的原像不一定是唯一的;映射f 的值域 是Y的一个子集,即 ,不一

14、定 .山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂例1 设 ,对每个 ,.显然,f是一个映射,f 的定义域 ,值域 它是R的一个真子集.对于Rf 中的元素y,除y=0外,它的原像不是唯一的.如y=4的原像就有x=2和x=-2两个.例2 设对每个 ,有唯一确定的 与之对应.显然,f 是一个映射,f 的定义域 ,值域Oxy-11这个映射表示将平面上一个圆心在原点的单位圆周上的点投影到x轴的区间-1,1上.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂例3 设对每个 ,这里f 是一个映射,其定义域 ,值域值域 f 称为X到Y上的满射：若Rf=Y.即即Y中任一元素中任一元素y f为X到Y上的单射:若对X中任意两个不

15、同元素满射 单射 一一映射都是X中某元素的像.f为一一映射(或或双射双射):若映射若映射f 既是单射又是满射既是单射又是满射.如:例1 既非单射,又非满射;例2 不是单射,是满射;例3 既是单射,又是满射,因此是一一映射.它们的像山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂映射又称为算子.根据集合X、Y的不同情形,在不同的数学分支中,映射又有不同的惯用名称.如:从非空集合X到数集Y的映射又称为X上的泛函.从非空集合X到它自身的映射又称为X上的变换.从实数集(或其子集)X到实数集Y的映射称为定义在X上的函数.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂2.2.逆映射与复合映射逆映射与复合映射设 f 是X到Y

16、上的单射,定义一个从Rf到X的新映射g即对每个规定g(y)=x,这x满足f(x)=y.这个映射g称为f 的逆映射,记作 其定义域值域注意:只有单射才存在逆映射.例1,2,3中,只有例3有逆映射:山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂设有两个映射其中则可以确定一个从X 到Z 的映射,称为复合映射记作即即注意:(1)映射g 和f 构成复合映射的条件:两者也不同时有意义.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂例4 设有映射对对每个每个对对每个每个山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂三、函数三、函数1.函数概念因变量因变量自变量自变量对每个 ,按对应法则 f ,总有唯一确定的值y与之对应,这个值称为

17、函数f 在x处的函数值,记作f(x),即y=函数值f(x)的全体所构成的集合称为函数f 的值域,定义 设数 集 ,则称映射 为定义D上的函数，通常简记为f(x).D称为定义域称为定义域,记作记作 ,即即 记作 或 f(D),即山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂函数是从实数集到实数集的映射,其值域总在R内.函数的函数的两要素两要素:定义域 与对应法则f.如果两个函数的定义域相同,对应法则也相同,那么这两个函数就是相同的,否则就是不同的.约定:定义域是自变量所能取的使算式有(实际)意义的一切实数值.如如果自变量在定义域内任取一个数值时，对应的函数值总是只有一个，这种函数叫做单值函数，否则叫与多

18、值函数例如例如:山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂 对于多值函数,往往只要附加一些条件,就可以将它化为单值函数,这样得到的单值函数称为多值函数的单值分支.例如例如,在由方程在由方程给出的给出的对应法则中对应法则中,附加附加“”的条件的条件,就可就可得到一个单值分支得到一个单值分支 表示函数的主要方法有三种:表格法、图形法、解析法（公式法）.定义:点集称为函数的图形.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂常见的几种函数常见的几种函数例5 函数y=2它的定义域它的定义域值域值域它的图形是一条平行它的图形是一条平行于于x轴的直线轴的直线.Oxyy=2例6 函数定义域定义域 D=(=(,+),+)

19、,值域值域 =0,+).=0,+).这个函数称为绝对值函数.Oxy山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂1-1xyo例7 函数称为符号函数,定义域 D=(,+),值域 =1,0,1.注:对任意的x,有山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂 1 2 3 4 5 -2-4-4-3-2-1 4 3 2 1 -1-3xyo阶梯曲线阶梯曲线x表示不超过x的最大整数例8 取整函数 y=x如如-3.4=-4,-3.4=-4,1=1=1,1,定义域 D=(,+),值域 =Z.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂例例9 函数函数是一个分段函数.它的定义域它的定义域 D=0,+).如如:yxO1山东农业大学 高

20、等数学 主讲人：苏本堂2.函数的几种特性函数的几种特性(1)函数的函数的有界性有界性:oyxM-My=f(x)X有界有界M-MyxoX无界无界则称则称函数函数若若有有 成立，成立，f(x)在在X上有界上有界.否则称为无界否则称为无界.(2)有界与否是和X有关的.(1)当一个函数有界时，它的界是不唯一的.注意注意:使使(3)证明无界的方法:对于任意正数 M,总存在山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂(2)函数的函数的单调性单调性:xyo设函数f(x)的定义域为D,区间如果对于区间I上任意两点x1和x2,当x1x2时,恒有则称函数f(x)在区间I上是单调增加的(单调减少的);xyo山东农业大学

21、高等数学 主讲人：苏本堂(3)函数的函数的奇偶性奇偶性:偶函数偶函数yxox-x设函数f(x)的定义域为D关于原点对称,对于有f(-x)=f(x)恒成立,则称f(x)为偶函数;偶函数的图形关于y轴对称.函数 y=cosx是偶函数.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂奇函数奇函数yxox-x设函数f(x)的定义域为D关于原点对称,对于有f(-x)=-f(x)恒成立,则称f(x)为奇函数.奇函数的图形关于原点对称.函数 y=sinx是偶函数.函数 y=sinx+cosx既非奇函数,又非偶函数.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂(4)函数的函数的周期性周期性:函数sinx,cosx的周期是函数

22、tanx的周期是（通常说周期函数的周期是指其最小正周期）.则称f(x)为周期函数,l 称为f(x)的周期.有对于任一一且恒成立,设函数f(x)的定义域为D,如果存在一个正数l,使得山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂有理数点有理数点无理数点无理数点1xyo例10 狄利克雷函数 它是一个周期函数,任何有理数都是它的周期,但它没有最小正周期.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂3.反函数与复合函数反函数与复合函数反函数的定义:设函数是单射,则它存在如:函数是单射,其反函数为 若函数f(x)在D上是单调函数,则f-1也是也是f(D)上的上的单单调函数调函数.DD)(xfy=函数函数称此映射为函数

23、f 的反函数.逆映射山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂 直接函数与反函数的图形关于直线 y=x 对称.相对于反函数原来的函数y=f(x)称为直接函数.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂复合函数复合函数定义:设函数 y=f(u)的的定义域为D1,函数u=g(x)在D上有定义,且则由下式确定的函数称为由函数u=g(x)和函数y=f(u)构成的复合函数,它的定义域为D,变量u称为中间变量.函数g与函数f 构成的复合函数通常记为函数g与函数f 构成复合函数的条件是:函数g在D上的值域g(D)必须含在f 的定义域内,即山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂 注:1.不是任何两个函数都可以复合成一

24、个复合函数的;2.复合函数可以由两个以上的函数经过复合构成.如如:如如:山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂4.4.函数的运算函数的运算设函数f(x),g(x)的定义域依次为则可以定义这两个函数的下列运算：和(差)积积商商山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂 例11 设函数f(x)的定义域为(-l,l),证明必存在(-l,l)上的偶函数g(x)和奇函数h(x),使得证 先分析如下:假若这样的g(x)、h(x)存在,使得(1)且且于是有于是有(2)利用(1)、(2)式,就可作出g(x),h(x).作作则则证毕证毕.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂5.初等函数(1)幂函数幂函数(是常数是

25、常数)基本初等函数(2)指数函数指数函数(5)反三角函数反三角函数 y=arcsinx;y=arccosx;y=arctanx;y=arccotx;y=arcsecx;y=arccscx(3)对数函数对数函数 y=logax y=lnx(4)三角函数三角函数 y=sinx;y=cosx;y=tanx;y=cotx;(5)y=secx;y=cscx山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂(2)(2)初等函数初等函数 由常数和基本初等函数经过有限次四则运算和有限次的函数复合步骤所构成并可用一个式子表示的函数,称为初等函数.奇函数奇函数.偶函数偶函数.双曲函数双曲函数双曲正弦双曲正弦双曲余弦双曲余弦山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂奇函数奇函数,有界函数有界函数,双曲正切双曲正切山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂双曲函数常用公式双曲函数常用公式山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂反双曲函数反双曲函数反双曲正弦反双曲正弦奇函数奇函数,在在 内单调增加内单调增加.山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂反反双曲余弦双曲余弦山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂奇函数奇函数,山东农业大学 高等数学 主讲人：苏本堂 作业：作业：p-21 习题习题1-1 6,12(1)(3)(5),14(3)(4),16