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什么是函数 有什么应用
更新时间:2019-11-21 15:19 浏览:100 关闭窗口 打印此页

  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。

  分析:从表格中可读出信息,当拉力分别是1kg、2kg、3kg、4kg时,都唯一对应了一个弹簧的长度y,满足函数的定义,所以弹簧的长度y是拉力F的函数。一般地,以表格形式给出的函数,第一行是自变量的值,第二行是因变量的值。

  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。”

  分析:在所研究的梯形中哪两边平行?有两种可能:如果,就是把直线CA平移,经过P点易求直线CA的解析式为

  根据函数图象提供的信息,可知小明从家去学校时,上坡路程为3600米,下坡路程为9600-3600=6000(米)。

  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。

  (2)路程s(千米)和所用时间t(时)的关系式是,当时间t确定时,路程s也唯一确定,所以路程s(千米)和所用时间t(时)之间的关系是函数关系。

  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。

  分析:图中给出了三个变量,最高气温、最低气温和月份,从图中可以直观地看出最高气温和最低气温随着月份的变化而变化,而且每月的最高气温和最低气温都是唯一的,所以最高气温(或最低气温)是月份的函数。我们还可以发现7月和8月的最高气温相同,也就是说两个自变量对应了同一因变量。一般地,以图象形式给出的函数,横轴表示自变量,纵轴表示因变量。

  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。

  函数概念的抽象性很强,学生不易理解,要理解函数概念必须明确两点:第一,明确自变量和因变量的关系,在某变化过程中,有两个变量x,y,如果看成y随x的变化而变化,那么x称为自变量,y称为因变量;如果看成x随y的变化而变化,那么y称为自变量,x称为因变量。第二,函数定义的核心是“一一对应”,即给定一个自变量x的值就有唯一确定的因变量y的值和它对应,这样的对应可以是“一个自变量对应一个因变量”(简称“一对一”),也可以是“几个自变量对应一个因变量”(简称“多对一”),但不可以是“一个自变量对应多个因变量”(简称“一对多”),下面以图1来阐述这样的对应关系(其中x是自变量,y是因变量):

  在学习一次函数时,根据中学要求,我们还要深入研究它的实际应用,以及如何改变图象的位置。

  〔例1〕(2005年武汉市)小明早晨从家骑车到学校,先上坡后下坡,行程情况如图。若返回时上、下一个坡的速度不变,那么小明从学校骑车回家用的时间是多少?

  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。”

  (3)等腰三角形的面积是,它的底边长y(厘米)和底边上的高x(厘米)之间的关系。

  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。

  分析:在上面四个图象中,A、C、D都可以表示函数关系,因为任意给定一个自变量x的值,都有唯一的一个y值与它相对应,但是B图中,任意给定一个自变量x的值,却有两个不同的y值与它对应,所以本题应选B。

  分析:根据物理学知识可知,弹簧在外力(所挂砝码的重力)作用下发生形变(伸长),外力与指针位置的关系可以用一次函数表示;但是,每个弹簧所受的外力都有一定的限度,因此我们必须求出自变量的取值范围。

  正比例函数y=kx(k是常数,k≠0)的图象是一条经过原点的直线时,图象经过三、一象限,从左向右上升,即随x的增大y也增大;当k0时,图象经过二、四象限,从左向右下降,即随x增大y反而减小.

  小明回家时,上坡路程6000米,下坡路程3600米,所用时间为6000÷200+3600÷500=37.2(分钟)。

  它明确指出,自变量x在某一给定范围可以取任一个值,因变量y按一定的规律也相应每次取唯一确定的值。但是,初中阶段并不要求掌握自变量的取值范围(看一下初中要学的几个函数可知,这个定义完全够用,而且,对于初中生来说,也容易理解)。

  (2)汽车以70千米/时的速度行驶,它驶过的路程s(千米)和所用时间t(时)之间的关系;

  在中国清代数学家李善兰(1811—1882)翻译的《代数学》一书中首次用中文把“function”翻译为“函数”,此译名沿用至今。对为什么这样翻译这个概念,书中解释说“凡此变数中函彼变数者,则此为彼之函数”;这里的“函”是包含的意思。)

  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。

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  一般地,以关系式形式给出的函数,等号左边是因变量,等号右边的未知数是自变量。

  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。

  函数是数学中的一个极其重要的基本概念,在中学数学中,函数及其有关的内容很丰富,所占份量重,掌握好函数的概念对今后的学习非常有用。回顾函数概念的发展史,“函数”作为数学术语是莱布尼兹首次采用的,他在1692年的论文中第一次提出函数这一概念,但其含义与现在对函数的理解大不相同。现代初中数学课程中,函数定义采用的是“变量说”。即:

  (3)底边长ycm和底边上的高xcm的关系式是,当底边上的高x确定时,底边长y也唯一确定,所以底边长ycm和底边上的高xcm之间的关系是函数关系。

  例1 一根弹簧的长度为10cm,当弹簧受到拉力F(F在一定的范围内)时,弹簧的长度用y表示,测得有关的数据如表1:

  但函数只表示数与数之间的对应关系,映射还可表示点与点之间,图形之间等的对应关系。可以说函数包含于映射。

  图2描述了哪些变量之间的关系?你能将其中某个变量看成另一个变量的函数吗?

  正是由于正比例函数y=kx(k是常数,k≠0)的图象是一条直线,我们可以称它为直线y=kx.

  〔例2〕(2004年黄冈市)某班同学在探究弹簧的长度与外力的变化关系时,实验记录得到的相应数据如下表:

  〔问题2.9〕设m是一个小于2006的四位数,已知存在正整数n,使得m-n为质数,且mn是一个完全平方数,求满足条件的所有四位数m。

  分析:(1)圆的面积S与半径r之间的关系式是,当半径确定时,圆的面积S也唯一确定,所以圆的面积S与半径r之间的关系是函数关系。

  三、直线年黑龙江省)在直角坐标系中,已知点A(-9,0)、P(0,-3)、C(0,-12)。问:在x轴上是否存在点Q,使以点A、C、P、Q为顶点的四边形是梯形?若存在,求直线PQ的解析式;若不存在,请说明理由。

  函数什么时候出现的?近代数学才开始研究函数.函数的出现相对于没有函数的时代是一个非常巨大的进步,它代表着思维方式,思考角度的不同,是一个新的数学时代的到来.函数是一个解决问题的有力的数学工具。数学作为基础学科,几经渗透到几乎所有的社会学科,自然学科中了,函数的影响力由此可见一斑。

  在某变化过程中,有两个变量x,y,如果对于x在某一范围内的每一个确定的值,按照某个对应法则,y都有唯一确定的值和它对应,那么就把y称为x的函数,x称为自变量,y称为因变量。

  1718年约翰贝努利(Bernoulli Johann,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。

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