高中数学第二章函数第2节对函数的进一步认识第1课时基础知识素材北师大版必修11

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高中数学第二章函数第2节对函数的进一步认识第1课时基础知识素材北师大版必修11

2.1 函数概念 1.了解生活中的变量关系. 2.理解函数的概念. 3.会求出简单函数的定义域、值域. 1.生活中的变量关系 (1)依赖关系:在某变化过程中有两个变量,如果其中一个变量的值发生了变化,另一 个变量的值也会随之发生变化,那么就称这两个变量具有依赖关系.如果变量 x,y 具有依 赖关系,对于其中一个变量 x 的每一个值,另一个变量 y 都有________的值时,那么称变量 y 是变量 x 的函数,即这两个变量之间具有函数关系. (2)非依赖关系:在某变化过程中有两个变量,如果其中一个变量的值发生了变化,另 一个变量的值不受任何影响,那么就称这两个变量具有非依赖关系. 函数关系是特殊的依赖关系,具有依赖关系的两个变量有的是函数关系,有的不是函数 关系.因此说依赖关系不一定是函数关系,而函数关系是依赖关系.例如,积雪层对越冬作 物具有防冻保暖作用,大雪可以防止土壤中的热量向外散发,又可阻止外界冷空气的侵入, 具有增墒肥田作用.所以下雪与来年的丰收具有依赖关系,但不是函数关系. 【做一做 1-1】 张大爷种植了 10 亩小麦,每亩施肥 x 千克,小麦总产量为 y 千克, 则( ). A.x,y 之间有依赖关系 B.x,y 之间有函数关系 C.y 是 x 的函数 D.x 是 y 的函数 【做一做 1-2】 某人骑车的速度是 v 千米/时,他骑 t 小时,走的路程 s 是多少?路 程是时间的函数吗? 2.函数的概念 给定两个非空____________A 和 B,如果按照某个对应关系 f,对于集合 A 中________ 数 x,在集合 B 中都存在____________确定的数 f(x)与之对应,那么就把对应关系 f 叫作定 义在集合 A 上的函数,记作 f:A→B,或 y=______________,x∈A.此时,x 叫作自变量, 集合 A 叫作函数的定义域,集合__________叫作函数的值域.习惯上我们称 y 是 x 的函数. (1)符号 y=f(x)表示变量 y 是变量 x 的函数,它仅仅是函数符号,并不表示 y 等于 f 与 x 的乘积;符号 f(x)与 f(m)既有区别又有联系,当 m 是变量时,函数 f(x)与函数 f(m) 是一样的;当 m 是常数时,f(m)表示自变量 x=m 时对应的函数值,是一个常量. (2)函数的三要素:定义域、对应关系、值域.有时给出的函数没有明确说明定义域, 这时,它的定义域就是自变量的允许取值范围,此时的定义域又称为此函数的“自然定义 域”;如果函数涉及实际问题,它的定义域还需使实际问题有意义,此时的定义域又称为此 函数的“临时定义域”. 【做一做 2】 下列式子中不能表示函数 y=f(x)的是( ). A.x=y2+1 B.y=2x2+1 C.x-2y=6 D.x= y 3.区间与无穷的概念 (1)区间 设 a,b 是两个实数,而且 a<b,规定如下表: 定义 名称 符号 几何表示 {x|a≤x≤b} 闭区间 ______ {x|a<x<b} 开区间 ______ {x|a≤x<b} 左闭右 开区间 ______ {x|a<x≤b} 左开右 闭区间 ______ 这里实数 a,b 都叫作相应区间的________________. 并不是所有的数集都能用区间表示.例如:数集 M={1,2,3,4}就不能用区间表示.由 此可见,区间仍是集合,是一类特殊数集的另一种符号语言. (2)无穷的概念及无穷区间 定义 R {x|x≥a} {x|x>a} {x|x≤a} {x|x<a} 符号 (-∞,+∞) ________ ________ ________ ________ 无穷大“∞”是一个符号,不是一个具体的数.因此不能将[1,+∞)写成[1,+∞]. 【做一做 3】 将下列集合用区间表示出来,并在数轴上表示区间. (1){x|x≥1}; (2){x|x<1 或 x≥2}; (3){x|2≤x≤8 且 x≠5}. 答案:1.(1)唯一确定 【做一做 1-1】 A 【做一做 1-2】 解:t 小时走的路程是 s=vt. 由于时间 t 每取一个值,路程 s 有唯一确定的值与之对应,所以路程是时间的函数. 2.数集 任何一个 唯一 f(x) {f(x)|x∈A} 【做一做 2】 A A 选项中,给定一个 x(比如 x=5),有两个 y(y=±2)与它对应,所 以 y 不是 x 的函数.同理可验证其他选项中 y 都是 x 的函数. 3.(1)[a,b] (a,b) [a,b) (a,b] 端点 (2)[a,+∞) (a,+∞) (-∞,a] (-∞,a) 【做一做 3】 解:(1)[1,+∞); (2)(-∞,1)∪[2,+∞); (3)[2,5)∪(5,8]. 数轴表示分别如图(1)(2)(3). 如何理解函数符号 f(x)的意义? 剖析:(1)符号“y=f(x)”中的“f”表示对应法则,在不同的具体函数中,“f”的含 义不一样,可以把函数的对应法则“f”形象地看作一个“暗箱”.例如 y=f(x)=x2,可以 将其看作输入 x,输出 x2,于是“暗箱”相当于一个“平方机”的作用(如图所示),则显然 应该有 f(a)=a2,f(m+1)=(m+1)2,f(x+1)=(x+1)2. (2)符号 y=f(x)是“y 是 x 的函数”的数学表示,应理解为 x 是自变量,它是法则所施 加的对象;f 是对应法则,它可以是一个或几个解析式,可以是图像、表格,也可以是文字 描述;y 是自变量的函数,当 x 允许取某一具体值时,相应的 y 值为与该自变量值对应的函 数值.y=f(x)仅仅是函数符号,不是表示“y 等于 f 与 x 的乘积”.在研究函数时,除用 符号 f(x)外,还常用 g(x),F(x),G(x)等来表示函数. (3)f(x)与 f(a)的区别与联系:f(a)表示当 x=a 时,函数 f(x)的值,是一个常量,而 f(x)是自变量 x 的函数,一般情况下,它是一个变量,f(a)是 f(x)的一个特殊值.如一次 函数 f(x)=3x+4,当 x=8 时,f(8)=3×8+4=28 是一个常数. y=f(x)是“y 是 x 的函数”的数学表示,它也未必就是一个解析式,y=f(a)表示自变 量 x=a 时的函数值,它是一个常数;y=f(x)是函数,通常是一个依赖于 x 变化而变化的变 量.函数还可以用其他一些符号来表示,例如:F(x),G(x),h(x),…,也就是说,不管用 哪一个字母表示,它总是表达同样一个含义:y 是 x 的函数. 题型一 函数的概念 【例 1】 判断下列函数是否为同一函数: (1)f(x)=|x| x 与 g(x)= 1,x≥0, -1,x<0; (2)f(x)= x x+1与 g(x)= x x+1 ; (3)f(x)=x2-2x-1 与 g(t)=t2-2t-1; (4)f(x)=1 与 g(x)=x0(x≠0). 分析:判断函数的定义域和对应关系是否一致. 反思:判断两个函数是否相同,只需判断这两个函数的定义域与对应关系是否相同. (1)定义域和对应关系都相同,则两个函数表示同一函数; (2)定义域不同,则两个函数不表示同一函数; (3)对应关系不同,则两个函数不表示同一函数; (4)即使定义域和值域都分别相同的两个函数,也不一定是同一函数,例如 y=x 和 y= 2x-1 的定义域和值域都是 R,但不是同一函数; (5)两个函数是否相同,与自变量是什么字母无关. 题型二 求函数的定义域 【例 2】 求下列函数的定义域: (1)y=2 x- 1-7x; (2)y= x+1 0 |x|-x . 分析:求函数的定义域就是求使函数表达式有意义的自变量的取值范围,可考虑列不等 式或不等式组. 反思:1.如果 f(x)是整式,那么函数的定义域是实数集 R. 2.如果 f(x)是分式,那么函数的定义域是使分母不等于零的实数的集合. 3.如果 f(x)是二次根式,那么函数的定义域是使根号内的式子大于或等于零的实数的 集合. 4.如果 f(x)是由几个部分的数学式子构成的,那么函数定义域是使各部分式子都有意 义的实数集合(即求各部分定义域的交集). 5.对于由实际背景确定的函数,其定义域还要受实际问题的制约. 题型三 求函数值 【例 3】 已知 f(x)= 1 1+x (x∈R,且 x≠-1),g(x)=x2+2(x∈R). (1)求 f(2),g(2)的值; (2)求 f(g(2))的值. 分析:解决求值问题,先分清对应法则,再代入求值. 反思:(1)求函数值问题,首先确定出函数的对应法则 f 的具体含义,再代入求值. (2)求类似 f(g(2))的值,要注意 f,g 作用的对象,按“由内向外”的顺序求值. 题型四 求函数的值域 【例 4】 求下列各函数的值域: (1)y=x+1,x∈{2,3,4,5,6}; (2)y= x+1; (3)y=x2-4x+6; (4)y=x+ 2x-1. 分析:确定函数的值域必须认真分析自变量 x 与对应法则之间的联系,关键是弄清自变 量变化时由对应法则确定函数值的变化规律. 反思:求函数值域的方法: (1)图像法:借助于函数值域的几何意义,利用函数的图像求值域; (2)观察法:对于解析式比较简单的函数,利用常见的结论如 x2≥0,|x|≥0, x≥0 等观察出函数的值域; (3)换元法:利用换元法转化为求常见函数如二次函数的值域等. 论函数的值域要先考虑函数的定义域,本例(1)中,如果忽视函数的定义域,那么会错 误地得出函数值域为 R.避免此类错误的方法是研究函数时要遵循定义域优先的原则. 题型五 易错辨析 易错点 求函数定义域时非等价化简解析式致错 【例 5】 求函数 y= x-2· x+2的定义域. 错解:y= x-2· x+2= x2-4,由 x2-4≥0,得 x≥2 或 x≤-2,∴函数的定义域 为{x|x≥2 或 x≤-2}. 错因分析:错解在求函数的定义域时,对函数的解析式进行了不等价变形,导致定义域 范围扩大. 答案:【例 1】 解:(1)f(x)的定义域中不含有元素 0,而 g(x)的定义域为 R,即定义 域不相同,所以不是同一函数. (2)f(x)的定义域为[0,+∞),而 g(x)的定义域为(-∞,-1]∪[0,+∞),定义域 也不相同,所以不是同一函数. (3)尽管两个函数的自变量一个用 x 表示,另一个用 t 表示,但它们的定义域相同,对 应关系相同,即对定义域内同一个自变量,根据表达式,都能得到同一函数值,因此二者为 同一函数. (4)f(x)的定义域为 R,g(x)的定义域为{x|x≠0},因此也不是同一函数. 【例 2】 解:(1)令 x≥0, 1-7x≥0, 即 x≥0, x≤1 7 , 所以 0≤x≤1 7 . 所以函数的定义域为 x|0≤x≤1 7 . (2)令 x+1≠0, |x|-x>0, 即 x≠-1, x<0, 所以 x<0 且 x≠-1. 所以函数的定义域为{x|x<0 且 x≠-1}. 【例 3】 解:(1)∵f(x)= 1 1+x ,∴f(2)= 1 1+2 =1 3 ; 又 g(x)=x2+2,∴g(2)=22+2=6. (2)f(g(2))=f(6)= 1 1+6 =1 7 . 【例 4】 解:(1)当 x 分别取 2,3,4,5,6 时,y=x+1 分别取 3,4,5,6,7,∴函数的值 域为{3,4,5,6,7}. (2)∵函数的定义域为[0,+∞), 当 x≥0 时, x≥0, ∴y≥1,即函数 y= x+1 的值域为[1,+∞). (3)函数的定义域为 R. ∵y=x2-4x+6=(x-2)2+2≥2, ∴该函数的值域为[2,+∞). (4)换元法: 设 t= 2x-1,则 x=t2+1 2 且 t≥0. 问题转化为求 y=1+t2 2 +t(t≥0)的值域. ∵y=1+t2 2 +t=1 2 (t+1)2(t≥0),(t+1)2≥1, ∴y 的取值范围为 1 2 ,+∞ . 故该函数的值域为 1 2 ,+∞ . 【例 5】 正解:由 x-2≥0, x+2≥0, 得 x≥2, x≥-2, 即 x≥2, ∴函数的定义域为{x|x≥2}. 1 下列四个图形中,不是..以 x 为自变量的函数的图像是( ). 2 已知函数 f(x)= 1 1 x x + - ,则 f(2)等于( ). A.3 B.2 C.1 D.0 3 函数 y= 1 x x- + 的定义域为( ). A.{x|x≤1} B.{x|x≥0} C.{x|x≥1 或 x≤0} D.{x|0≤x≤1} 4 函数 y= 5 x ,x∈[1,5)的值域是__________. 5 判断下列各组的两个函数是否相等,并说明理由. (1)y=x-1,x∈R 与 y=x-1,x∈N; (2)y= 2x 与 y= x x× ; (3)y= 11 x + 与 u= 11 t + . 答案:1.C 2.A 3.D 要使函数有意义须 1 0, 0, x x     解得 0≤x≤1. 4. (1,5] 画出函数的图像,如图所示,观察图像得图像上所有点的纵坐标的取值范围 是(f(5),f(1)],则函数的值域是(1,5]. 5.解:(1)不相等.前者的定义域是 R,后者的定义域是 N,由于它们的定义域不同, 故不相等. (2)不相等.前者的定义域是 R,后者的定义域是{x|x≥0},它们的定义域不同,故不 相等. (3)相等.定义域相同均为非零实数,对应关系相同,都是自变量取倒数后加 1,故相 等.
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