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1、3.1 函数的概念及其表示3.1.1 3.1.1 函数的概念函数的概念 第第1 1课时课时 引入 客观世界中有各种各样的运动变化现象,例如航天飞船在发射过程,离发射点的距离随时间的变化而变化;一个装满水的蓄水池在使用过程中,水的高度随时间的变化而不断降低,我国高速铁路的营业里程逐年增加,已突破2万公里.所有这些都表现为变量间的对应关系,这种关系常常可用函数模型描述,并且通过研究函数模型就可以把握相应的运动变化规律。函数是贯穿高中数学的一条主线,是解决数学问题的基本工具,函数概念及其反映的数学思想方法已渗透到数学的各个领域,是进一步学习数学和其它学科的重要基础。本章我们将在初中的基础上,通过具体
2、实例学习用集合语言和对应关系刻画函数的概念,通过函数的不同表示方法加深对函数概念的认识,学习用精确的符号语言刻画函数性质的方法,并通过幂函数的学习感受研究函数的基本内容、过程、方法。在此基础上,学习运用函数理解和处理问题的方法。在初中我们已经接触过函数的概念,知道函数是刻画变量之间对应关系的数学模型和工具。要解决这些问题,就需要进一步学习函数的概念。接下来我们就在初中的“变量说”(一般地,若在某一个变化过程中有两个变量x、y,且对于x的每一个确定值,y都有唯一的值和它对应,那么就说x是自变量,y是x的函数)的基础上,进一步学习函数的概念。探究新知(一)问题1:某“复兴号”高速列车加速到350k
3、m/h后保持匀速运行半小时.思考(1):在这半小时内,列车行进的路程S(单位:km)与运行时间t(单位:h)的关系如何表示?这是一个函数吗?为什么?S=350t 对于t的每一个确定值,S都有唯一确定的值与之对应.S是t的函数.思考(2):有人说:“这趟列车加速到350km/h后,运行1h就前进了350km.”你认为这个说法正确吗?不正确。思考(3):你认为应该如何表述S与t的对应关系才精确?S与t的对应关系是:S=350t 其中t的变化范围是数集A1=t|0t0.5,S的变化范围是B1=S|0S175 即对于数集A1中的任一时刻t,按照对应关系S=350t,在数集B1中都有唯一确定的路程S和它
4、对应。因为以350km/h运行半小时以后的情况没法确定。问题2:某电器维修公司要求工人每周工作至少1天,至多不超过6天,公司确定工资标准是每人每天350元,而且每周付一次工资。思考(1):你认为该怎样确定一个工人的每周所得?工作时间d(天)所得工资w(元)1 2 3 4 5 6350700 1050 1400 1750 2100或w=350d思考(2):一个工人的工资w是他工作天数d的函数吗?对于任意天数d,都有唯一确定的工资w与之对应.w是d的函数.思考(3):你能仿照问题1中对S与t对应关系的精确实描述,给出本问题中w与d对应关系的精确实描述吗?即对于数集A2中的任意一个天数d,按照对应关
5、系w=350d或以上表格,数集在B2都有唯一确定的工资w与之对应。w与d对应关系是:w=350d或以上的表格 其中d的变化范围是数集A2=1,2,3,4,5,6,w的变化范围是数集B2=350,700,1050,1400,1750,2100.思考(4):问题1和问题2中函数的对应关系相同,你认为它们是同一个函数吗?为什么?不是。自变量取值集合A1和A2,函数值的集合B1和B2不一样.问题3:此图是北京市2016年11月23日空气质量指数(AQI)变化图。思考(1):如何根据此图确定这一天内任一时刻t h的空气指数(AQI)的值I?.t0I0 思考(2):你能找到中午12时的AQI吗?这个值是否
6、唯一存在?问题3:此图是北京市2016年11月23日空气质量指数(AQI)变化图。思考(3):你认为本问题中I是t的函数吗?如果是,你能仿照前面的方法来描述I与t的对应关系吗?I与t的对应关系是:给出的图象 其中t的变化范围是数集A3=t|0t24,AQI值I的变化范围是数集B3=I|0I150.即对于数集A3中的任意时刻t,按照图中的曲线,在数集在B3都有唯一确定的AQI的值I之对应。I是t的函数。年份y2006200720082009201020112012201320142015恩格尔系数r(0/0)36.6936.8138.1735.6932.1533.5333.8729.8929.3
7、528.57思考(1):你认为按本表恩格尔系数r是年份y的函数吗?思考(2):如果是,你能仿照前面的方法给出精确的刻画吗?对每一个确定的年份y,按照此表,都有唯一确定的恩格尔系数r与之对应,所以r是y的函数。对于数集A4=2006,2007,2008,.,2015中每一个确定的年份y,按照此表给定的对应关系,在数集B4=r|0r1中都有唯一确定的恩格尔系数r与之对应。思考(3):如果我们引入B4=r|0r1,将对应关系表述为“对任意一个年份y,都有B4中唯一确定的r与之对应”,你认为有道理吗?问题5:上述四个问题的函数有哪些共同特征?由此你能概括出函数的本质特征吗?问题情境自变量集合对应关系函
8、数值所在的集合函数值的集合问题1问题2问题3问题4S=350tw=350d给出的图象给出的表格 (1)都包含两个非空数集;(2)都有一个对应关系;(3)对于数集中的任意一个数x,按照对应关系,在数集B中都有唯一确定的数y和它对应。共同特征:对应关系一般用来表示,其形式有解析式,图象,表格,甚至文字等等函数的定义 一般地,设A、B是非空的实数集,如果按照某种确定的对应关系,对于集合中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称:AB为从集合A到集合的一个函数.记作:y=(x),x A.其中,x叫做自变量,x的取值范围A叫做函数的定义域;与x值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合
9、(x)|xA叫做函数的值域.是函数不是函数(一对一)(多对一)(一对多)并未被对应是函数 思考1:下列各图是否表示从集合A到B的函数吗?函数的定义 一般地,设A、B是非空的实数集,如果按照某种确定的对应关系,对于集合中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称:AB为从集合A到集合的一个函数.记作:y=(x),x A.其中,x叫做自变量,x的取值范围A叫做函数的定义域;与x值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合(x)|xA叫做函数的值域.思考2:函数的值域与集合B一样吗?不一定。如问题1和问题2中的值域就是数集B1和B2,问题3的值域C3是B3=I|0I150的真子集,问题
10、4的值域C4=0.3669,0.3681,0.3817,.,0.2857是C4=r|0r1的真子集.还有刚才的例子中的第一个,值域是2,4,8,不是B。它们之间是什么关系?思考3:函数的这个定义(集合-对应说)与我们初中的定义(变量说)有何不一样?更强调了自变量的取值范围和函数值的范围,对函数关系的表达更精确、更完整。思考4:你能说出一个函数构成要素有哪些吗?函数的三要素定义域,对应关系,值域。自变量x的取值范围A“”:是函数的核心,将变量x对应到变量y的方法或途径。其形式可以是解析式、图象、表格甚至文字等。除了用符号”f”来表示外,还常用”g,h,u,v.”等符号来表示定义域中的x在对应关系
11、的作用下,对应到y的所有值组成的集合(x)|xA。复习回顾1.什么是函数?其三要素是什么?2.怎样理解“对应关系f”和函数的记号“y=(x)”?一般地,设A、B是非空的实数集,如果按照某种确定的对应关系,对于集合中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称:AB为从集合A到集合的一个函数.记作:y=(x),x A.其中,x叫做自变量,x的取值范围A叫做函数的定义域;与x值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合(x)|xA叫做函数的值域。值域是集合B的子集。对应关系:对应关系是函数的核心,是将中的任意一个数x,对应到B中唯一确定的数y的方法和途径。y=(x)表示:y是x的函数
12、即“把变量x,在对应关系f的作用下,对应到y”或者说“y是变量x在对应关系f的作用下的结果”。定义域A,值域(x)|xA,对应关系记号”y=(x)”表示:y是x的函数 思考5:符号“(x)”是否是表示与x的乘积?如何理解记号”y=(x)”?即“把变量x,在对应关系f的作用下,对应到y”或者说“y是变量x在对应关系f的作用下的结果”。对”y=(x)”的理解在不引起混淆的情况下,y=(x)可简记为(x)练习 1.集合A、B的对应关系如图所示.试问:AB是否为从集合A到集合的函数?如如果是,那么定义域、值域和对应关系各是什么?:AB是从集合A到集合的函数。这个函数的定义域为 A=1,2,3,4,5,
13、值域为C=2,3,4,5,对应关系为 给出的图示解:2.设集合M=x|0 x2,N=y|0y2,给出下列四个图形中,能表示从集合M到集合N的函数关系的有_简析:当10 Ra0 R练习定义域为 A=t|0t26值域为 B=h|0h845,解:对应关系f:h=130t-5t2把A中的任意一个数t,对应到B中唯一确定的数130t-5t2.1.一枚炮弹发射后,经过26 s落到地面击中目标.v 炮弹的高为845 m,且炮弹距地面的高度h(单位:m)随时间t(单位:s)变化的规律是 h=130t-5t2.求此式所表示函数的定义域和值域,并用函数的定义来描述这年函数.(教材P63练习第1题)函数的定义域为
14、A=t|0t24,值域为 B=S|2S12.解:(1)2.2016年11月2日8时到次日8时(次日的时间前加0表示)北京的温度走势如图所示.(1)求对应关系为图中曲线的函数的定义域和值域;(2)根据图象,求这一天12时所对应的温度.(教材P63练习第2题)记2016年11月2日8时,9时,10时.2016年11月3日8时为0,1,2,3.24.则 (2)2016年11月2日12时,按照图中曲线给出的对应关系,对应的温度约为9.3C例析其定义域为 A=R,值域为 B=y|y25解:对应关系 f 把A中的任意一个数x,对应到B中唯一确定的数x(10-x).例.函数解析式是舍弃问题的实际背景抽象出来
15、的。它所反应的两个变量之间的关系,可以广泛地刻画一类事物中的变量关系和规律。例如,正如正比例函数y=kx(k0)可以用来刻画匀速直线运动中路程和时间的关系,一定密度的物体质量与体积的关系,圆的周长与半径的关系等。试构建一个问题情境,使其中的变量关系可以用解析式y=x(10-x)来描述。y=x(10-x)可看成一个二次函数,若将x的范围限制为0 x10,则可构建下列情景:矩形的周长为20,设其中一边的长为x,则矩形的面积y为 y=x(10-x)其定义域为x|0 x10,值域为B=y|0y25,对应关系 f 把A中的任意一个数x,对应到B中唯一确定的数x(10-x).探究y练习课堂小结1.什么是函数?其三要素是什么?3.对于对应关系f,你有哪一些认识?2.与初中学过的函数概念相比,你又函数有什么新的认识?4.本节课我们是怎样得到函数概念的?结合本节课的学习,你对如何学习数学 有什么体会对?对于函数的概念,要特别注意以下几点:(1)函数的定义是判断一个对应关系是不是函数的标准。(2)在理解函数的对应关系的特征f要通过具体的例子,对于“A中的任意一个数”,”B中有唯一确定的数“等关键语句要特别留意;(3)对应关系f的表现形式可以是解析式、图象、表格等,但它们的实质相同,我们在后续的学习中要逐步积累用适当的方式表示函数的经验。
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