数学函数领域

发布 2022-06-29 04:26:28 阅读 8278

数学领域,函数是一种关系,这种关系使一个集合里的每一个元素对应到另一个(可能相同的)集合里的唯一元素。

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。

函数两组元素一一对应的规则,第一组中的每个元素在第二组中只有唯一的对应量。

函数的概念对于数学和数量学的每一个分支来说都是最基础的。

‖函数的定义: 设x和y是两个变量,d是实数集的某个子集,若对于d中的每个值x,变量y按照一定的法则有一个确定的值y与之对应,称变量y为变量x的函数,记作 y=f(x).

数集d称为函数的定义域,由函数对应法则或实际问题的要求来确定。相应的函数值的全体称为函数的值域,对应法则和定义域是函数的两个要素。

数学中的一种对应关系,是从非空集合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。

若先定义映射的概念,可以简单定义函数为:定义在非空数集之间的映射称为函数。

例1:y=sinx x=[0,2π],y=[-1,1] ,它给出了一个函数关系。当然 ,把y改为y1=(a,b) ,a<b为任意实数,仍然是一个函数关系。

其深度y与一岸边点 o到测量点的距离 x 之间的对应关系呈曲线,这代表一个函数,定义域为[0,b]。以上3示法:公式法 ,**法和图像法。

一般地,在一个变化过程中并且对于x的每一个确定的值,y都有唯一的值与其对应,y是x的函数。如果当x=a时y=b,那么b叫做当自变量。

复合函数 有3个变量,y是u的函数,y=ψ(u),u是x的函数,u=f(x),往往能形成链:y通过中间变量u构成了x的 x→u→y,这要看定义域:设域为u,当u*íu时,称f与ψ 构成一个复合函数 , 例如 y=lgsinx,x∈(0,π)此时sinx>0 ,lgsinx有意义 。

但如若规定x∈(-0),此时sinx<0 ,lgsinx无意义 ,就成不了复合函数。

反函数就关系而言,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)。称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。

多元函数。设点(x1,x2,…,xn) ∈gírn,uír1 ,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(μ0,μ为任意实数)定义域:μ为正整数时为(-∞为负整数时是 (-0)∪(0,+∞为整数),当α是奇数时为( -当α是偶数时为(0,+∞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>0 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)。

]补充。在数学领域,函数是一种关系,这种关系使一个集合里的每一个元素对应到另一个(可能相同的)集合里的唯一元素(这只是一元函数f(x)=y的情况,请按英文原文把普遍定义给出,谢谢)。函数的概念对于数学和数量学的每一个分支来说都是最基础的。

术语函数,映射,对应,变换通常都是同一个意思。

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,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-x)(x-x ) 仅限于与x轴有交点a(x ,0)和 b(x,0)的抛物线]其中x1,2= -b±√b^2-4ac

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 x,x=(-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,可以看出,二次函数的图像是一条抛物线。

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;在上是减函数,在上是增函数;抛物线的开口向上;函数的值域是相反不变。

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

(h,0)

(h,k)

(-b/2a,sqrt[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).

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