3.1.1 函数的概念
教学目标:
2.了解构成函数的要素.
3.能求简单函数的定义域.
教学重点:用集合语言和对应关系刻画函数的概念.
教学难点:对函数概念的理解.
教学过程:
(一)新课导入
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.在前面我们已经学习了集合的有关知识,在本节中,我们将在集合的基础上,用新的观点进一
步学习函数的概念.
(二)探索新知
探究一:函数的概念
(老师引导学生分析问题1-4,并归纳出函数的共同特征,由此引出函数的概念.)
问题1-4的共同特征有:(1)都包含两个非空数集,用A,B表示;
(2)都有一个对应关系;
(3)尽管对应关系的表示方法不同,但它们都有如下特性:对于数集A中的任意一个数x,按照对应关系,在数集B中都有唯一确定的数y和它对应.
定义: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: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,函数值的集合叫做函数的值域.
函数的三个要素:定义域,对应关系,值域.
常见函数的三要素:
一次函数: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.
二次函数:的定义域是R,值域是B.当a>0时,;当a<0时,.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.
反比例函数:的定义域为,对应关系为“倒数的k倍”,值域为.反比例函数用函数定义叙述为:对于非空数集中的任意一个x值,按照对应关系f:“倒数倍”,在集合中都有唯一确定的数和它对应,那么此时f:就是集合A到集合B的一个函数,记作
探究二:函数的应用
(老师引导学生思考、分析例1,并让学生分组讨论写出P63的探究.)
例1 函数的解析式是舍弃问题的实际背景而抽象出来的,它所反映的两个量之间的对应关系,可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来描述.
解:把看成二次函数,那么它的定义域是R,值域是.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,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,y的取值范围是.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积x(10-x).
探究:构建其他可用解析式y=x(10-x)描述其中变量关系的问题情境.
答案:设两个实数的和为10,其中一个数为x,这两个数的积为y,则y=x(10-x),其
中x的取值范围为A=R,y的取值范围为.对应关系f把A中任一x值对应B中唯一确定的x(10-x).
探究三:区间
定义:研究函数时常会用到区间的概念.设a,b是两个实数,而且a<b,我们规定:
(1) 满足不等式的实数x的集合叫做闭区间,表示为[a,b];
(2) 满足不等式a<x<b的实数x的集合叫做开区间,表示为(a,b);
(3) 满足不等式或的实数x的集合叫做半开半闭区间,外别表示为[a,b),(a,b].这里的实数a与b都叫做相应区间的端点.
这些区间的几何表示如下表所示.在数轴表示时,用实心点表示包括在区间内的端点,用空心点表示不包括在区间内的端点.
实数集R可以用区间表示为,“”读作“无穷大”,“ ”读作“负无穷大”,“ ”读作“正无穷大”.
如下表,我们可以把满足的实数x的集合,用区间分别表示为
[a,+∞),(a,+∞),(-∞,b],(-∞,b).
表示区间应注意的问题:
(1)关注“开”与“闭”,“开”用小括号,“闭”用中括号;在数轴上,用实心点表示包括在区间内的端点,用空心点表示不包括在区间内的端点.
(2)区间实质上是一类特殊数集的另一种表示.并不是所有的数的集合都能用区间表示,如{0,1,2}就不能用区间表示.
(3)区间的左端点必须小于右端点,有时我们将b-a称为区间(a,b)或[a,b]的长度.
(4)用“-∞”或“+∞”作为区间端点时,需用开区间符号.
(老师在讲完注意问题后,出几个类型的不等式变式训练检测学生的学习情况)
探究四:求函数的定义域
(老师引导学生完成例2的学习,和学生强调在函数定义中,我们用符号y=f(x)表示函数,其中f(x)表示x对应的函数值,而不是f乘x.)
例2 已知函数
(1)求函数的定义域;
(2) 求f(-3),f()的值;
(3)当a>0时,求f(a),f(a-1)的值.
分析:函数的定义域通常由问题的实际背景确定.如果只给出解析式y=f(x),而没有指明它的定义域,那么函数的定义域就是指能使这个式子有意义的实数的集合.
解:(1)使根式有意义的实数x的集合是,使分式有意义的实数x的集合是.所以,这个函数的定义域是
即[-3,-2)∪(-2,+∞).
(2)将-3与代入解析式,有
(3)因为a>0,所以f(a),f(a-1)有意义.
(在解决完例2后,老师与学生一起归纳方法技巧)
方法技巧:
(1)高中数学教案当一个函数由两个或两个以上代数式的和、差、积、商的形式构成时,定义域是使各式子都有意义的公共部分的集合.
求函数定义域的步骤
①列不等式(组):根据解析式有意义的条件,列出关于自变量的不等式(组)
②解不等式(组):解出所列不等式或不等式组中每个不等式的解集后在求交集
③得定义域:把不等式(组)的解集表示成集合或区间的形式
(2)已知函数解析式求函数值,可将自变量的值代入解析式求出相应的函数值.当自变量的值为包含字母的代数式时,将代数式作为一个整体代入求解.
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