高中函数概念的教学思路


函数概念

函数的概念有两个,其一为初中的定义,称为传统定义,其二为高中的定义,称为近代定义。

传统定义:设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,\(y\)都有唯一确定的值与它对应,那么就称\(y\)\(x\)的函数,\(x\)叫做自变量。我们将自变量\(x\)取值的集合叫做函数的定义域,和自变量\(x\)对应的\(y\)的值叫做函数值,函数值的集合叫做函数的值域。

近代定义:设\(A\)\(B\)都是非空的数集,\(f:x→y\)是从\(A\)\(B\)的一个对应法则,那么从\(A\)\(B\)的映射\(f:A→B\)就叫做函数,记作\(y=f(x)\),其中\(x∈A\)\(y∈B\),原象集合\(A\)叫做函数\(f(x)\)的定义域,象集合\(C\)叫做函数\(f(x)\)的值域,显然有\(C\subseteq B\)

  • 对函数概念的理解

函数的两个定义本质是一致的,只是叙述概念的出发点不同,传统定义是从运动变化的观点出发,而近代定义是从集合、映射的观点出发。这样,就不难得知函数实质是从非空数集A到非空数集B的一个特殊的映射。

概念理解

二、基于对应基础的函数概念的理解[近代定义]

(1)首先需要先搞清楚对应的概念,

关于对应的概念,我们基于蜜蜂采蜜的生活常识来理解,可以一只蜜蜂采一朵花(称为“一对一”的对应),

可以一只蜜蜂采多朵花(称为“一对多”的对应),还可以多只蜜蜂采一朵花(称为“多对一”的对应)

即对应有一对一,一对多和多对一三种对应关系。

(2)映射

能够称为映射的对应只有一对一和多对一两种,其中一对多不能称为映射,

映射\(f:A\rightarrow B\)和映射\(f:B\rightarrow A\)是不一样的。

集合\(A,B\)不一定是数集,可以是图形集,式集,点集,向量集等,

(3)函数

非空数集\(A\)到非空数集\(B\)的映射\(f:A\rightarrow B\)就称为函数,记为\(y=f(x)\)

  • 符号\(y=f(x)\)即是“\(y\)\(x\)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,可以是图象、表格,也可以是文字描述;

\(y\)是自变量的函数,当\(x\)为允许的某一具体值时,相应的\(y\)值为与该自变量值对应的函数值,

\(f\)用解析式表示时,则解析式为函数解析式。\(y=f(x)\)仅仅是函数符号,不是表示“\(y\)等于\(f\)\(x\)的乘积”,

\(f(x)\)也不一定是解析式,在研究函数时,除用符号\(f(x)\)外,还常用\(g(x)\)\(F(x)\)\(G(x)\)等符号来表示。

(4)映射与函数的关系:

由关系图可以看出,函数是映射的特殊情况,映射是函数的拓展和推广。

函数是特殊的映射,比如\(f:A\rightarrow B\),其特殊性有以下两点:

①函数是从非空数集\(A\)到非空数集\(B\)的映射;

②集合\(B\)中的每一个元素都有原像,所以\(A\)是定义域,\(B\)是值域。

典例剖析

例1 已知集合\(A=\{(x,y)\mid y=f(x)\}\),集合\(B=\{(x,y)\mid x=1\}\),则\(A\cap B\)中元素的个数为【】

$A.必有1个$ $B.1个或2个$ $C.至多1个$ $D.可能2个以上$

分析:由函数的概念可知,从非空数集到非空数集的映射中,一对一和多对一的映射能上升为函数,但是一对多的映射不能上升为函数,体现在形上,即直线\(x=a\)(\(a\)为常数)与函数\(y=f(x)\)的图像有\(0\)个或\(1\)个交点,故本题目就是用数学语言刻画的这个意思,故本题选\(C\)

例2 【映射个数和函数个数模型】

给定集合\(A=\{1,2,3\}\),集合\(B=\{a,b,c,d\}\) ,求映射\(f:A \rightarrow B\)的个数和映射\(f:B \rightarrow A\)的个数。

分析:依据映射的概念,映射\(f:A \rightarrow B\)需要给集合\(A\)中的每一个元素(原像),都找一个确定的对应对象(像)。

此时注意,原像必须有与之对应的唯一的像,但是像不一定必须有原像和她对应。

我们分步完成:先给元素\(1\)分配对象,每次取一个有\(a、b、c、d\)四种选择;

再给元素\(2\)分配对象,每次取一个也有\(a、b、c、d\)四种选择;

最后给元素\(3\)分配对象,每次取一个也有\(a、b、c、d\)四种选择,

允许出现元素\(1、2、3\)都对应到元素\(a\)上而其他元素没有原像与之对应的情形出现;

利用乘法原理,映射\(f:A \rightarrow B\)共有\(4\times 4\times4=4^3\)个,即\((cardB)^{cardA}\)个。

同理,映射\(f:B \rightarrow A\)共有\(3^4\)个,即\((cardA)^{cardB}\)个。

例3 【映射个数和函数个数模型】

给定集合\(A=\{1,2,3\}\),集合\(B=\{a,b,c\}\) ,求一一映射\(f:A \rightarrow B\)的个数和一一映射\(f:B \rightarrow A\)的个数。

先分析一一映射\(f:A \rightarrow B\)的个数,由于是一一映射,类似有3人坐3个凳子,故有\(A_3^3=6\)个。

同理,一一映射\(f:B \rightarrow A\)的个数也是\(6\)种。


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