内容正文:
3.1.1函数的概念(第1课时)
学习目标
1. 理解函数的概念,体会集合和对应关系在刻画函数概念中的作用
3. 能构造问题情境描述函数
2.掌握构成函数的三要素
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初中学习的函数是刻画变量之间对应关系的数学模型和工具,那么函数概念是什么?
一般地,在某一个变化过程中,如果有两个变量x和y,对于x的每一个确定的值,y都有唯一确定的值与其对应,就说y是x的函数。其中x是自变量,y是因变量。
例如:正方形的周长l与边长x的关系式是 l=4x,l是x的函数.
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那么函数l=4x与正比例函数y=4x相同吗?
函数y=x与函数y=是否相同?
要解决这些问题,就需要进一步学习函数的概念,接下来请分析以下四个问题.
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问题1:某“复兴号”高速列车加速到350km/h后保持匀速运行半小时.这段时间内,列车行进的路程S(单位:km)与运行时间t(单位:h)的关系可以表示为S=350t. 这里,t 和S是两个变量,
且对于 t 的每一个确定的值,S 都有唯一确
定的值与之对应,故S是 t 的函数。
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根据问题1的条件,我们不能判断列车以350km/h运行半小时后的情况.所以上述说法不正确.其原因是没有关注到t 的变化范围。
有人说“根据对应关系S=350t,这趟列车加速到350km/h后,每运行1h就前进了350km.”你认为这个说法正确吗?
是否能用更精确的语言表示问题1中S与t 的对应关系?
列车行进路程S与运行时间 t 的对应关系:S=350t,其中,t 的变化范围是数集A1={t|0≤t≤0.5},S的变化范围是数集B1={S|0≤S≤175}.
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和它对应.
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问题2:某电器维修公司要求工人每周工作至少1天,至多6天.如果公司确定的工资标准是每人每天350元,而且每周付一次工资,那么:你认为该怎样确定一个工人的每周所得?一个工人的工资W(单位:元)是他工作天数的d 的函数吗?
显然,工资W是一周工作天数d的函数,其对应关系:W=350d ,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},对于数集A2中的任一个工作天数d,按照对应关系W=350d ,在数集B2中都有唯一确定的工资W与它对应.
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问题1和2中函数有相同的对应关系,你认为它们是同一函数吗?为什么?
不是同一个函数,因为自变量的取值范围不同.
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问题3:下图是北京市2016年11月23日的空气质量指数(简称AQI)变化图.如何根据该图确定这一天内任一时刻 t h的空气质量指数的值 I ?你认为这里的 I 是 t 的函数吗?
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从图中的曲线可知,t的范围变化是数集A3={t |0≤t≤24},AQI的值I都在数集B3={I|0<I<150}中,对于数集A3中的任一时刻 t,按照图中曲线给定的对应关系,在数集B3中都有唯一确定的AQI的值I与之对应.因此,这里的I是t的函数.
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问题4:国际上常用恩格尔系数r()反映一个地区人民生活质量的高低,恩格尔系数越低,生活质量越高.下表是我国某省城镇居民恩格尔系数变化情况,从中可看出该省城镇居民生活质量越来越高.你认为按表给出的对应关系,恩格尔系数r是年份y的函数吗?如果是,你会用怎样的语言来刻画这个函数?
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这里,y的取值范围是数集A4={2006,2007,2008,2009,2010,2011,2012,2013,2014,2015},根据恩格尔系数的定义可知,r的取值范围是数集B4={r|0<r≤1},对于数集A4的任意一个年份y,按照表格给定的对应关系,在数集B4中都有唯一确定的恩格尔系数r和它对应.所以,r是y的函数.
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上述问题1--问题4中的函数有哪些共同特征?由此你能概括出函数概念的本质特征吗?
上述问题的共同特征有:
(1)都包含两个非空数集,用A,B来表示;
(2)都有一个对应关系;
(3)对应关系的表示方法不同,但都有如下的特征:对数集A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y值与之对应.
对应关系的表示方法很多,为表示方便,我们引用符号f统一表示对应关系
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一般地,设A,B是非空的实数集,如果对于集合A中的任意一个实数x,按照某种确定的对应关系f,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数.
记作:y=f(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的值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合{f(x)|x∈A}叫做函数的值域. 显然,值域是集合B的子集.
函数的概念:
构成函数的要素:定义域、对应关系、值域
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例1:用函数定义描述一次函数,二次函数
解:一次函数y=ax+b(a≠0)的定义域是R,值域也是R,对应关系 f 把R中的任意一个数x,对应到R中唯一确定的数ax+b.
题型一:函数的概念描述
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题型二:函数的概念
解:对于A,当x=2时,对应的y=2不属于集合B,所以A错误;
对于B,当x=2时,对应的y=4不属于集合B,所以B错误;
对于C,当x=0,1,2时,对应的y分别为-1,1,3,所以C正确;
对于D,当x=2时,对应的y=7不属于集合B,所以D错误.
C
判断函数的方法:确定非空集合A,B;对应关系应一对一或多对一
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题型二:函数的概念
A. B. C. D.
解:对于A,定义域与题干矛盾,不合题意,对于D,值域与题干矛盾,不合题意,对于函数来说,对定义域内任意x,都有唯一确定的y与其对应,所以C错误,所以B选项正确.
B
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题型三:构建问题情境
例4:函数的解析式是舍弃问题的实际背景抽象出来的,它所反映的两个量之间的对应关系,以广泛地用于刻画一类事物中的变量关系和规律. 例如, 正比例函数𝑦=𝑘𝑥(𝑘≠0)可以用来刻画匀速运动中路程与时间的关系、一定密度的物体的质量与体积的关系,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.
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值域是𝐵={𝑦|𝑦≤25}, 对应关系𝑓把𝐑中的任意一个数𝑥,对应到𝐵 中唯一确定的数𝑥(10−𝑥).
如果对𝑥 的取值范围作出限制,例如𝑥∈{𝑥|0<𝑥<10},那么可以构建如下情境:
长方形的周长为20, 设一边长为𝑥, 面积为𝑦, 那么𝑦=𝑥(10−𝑥),
其中, 𝑥 的取值范围是𝐴={𝑥|0<𝑥<10}, 𝑦 的取值范围是𝐵={𝑦|0<𝑦≤25}.
对应关系𝑓把每一个长方形的边长𝑥,对应到唯一确定的面𝑥(10−𝑥).
函数问题还原为实际问题,注意定义域
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1.用函数定义描述反比例函数
解:反比例函数的定义域是,值域为,对应关系 f 把中的任意一个数x,对应到中唯一确定的数.
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2.(多选)下列从集合A到集合B的对应关系f是函数的是( )
A.A={-1,0,1},B={0,1},f:A中的数平方
B.A={0,1},B={-1,0,1},f:A中的数开方
C.A=Z,B=Q,f:A中的数取倒数
D.A=R,B={x|x≥0},f:A中的数取绝对值
解:按照函数定义,选项B中,集合A中的元素1对应集合B中的元素±1,不符合函数定义中一个自变量的值对应唯一的函数值的条件;选项C中,集合A中的元素0取倒数没有意义,也不符合函数定义中集合A中任意元素都对应着唯一的函数值的要求;选项A和D符合函数的定义.
AD
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3.构建一个问题情境,使其中的变量关系可以用解析式𝑦=a𝑥2来描述.
解:自由落体运动中,落体运动路程S是时间t的函数:S=.
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一般地,设A,B是非空的实数集,如果对于集合A中的任意一个实数x,按照某种确定的对应关系f,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数.记作:y=f(x),x∈A.
1.函数的概念:
2.函数的三要素:
定义域、对应关系、值域
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作业:课本63页练习题
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