带你趣学微积分-什么是函数?

带你趣学微积分-什么是函数?要谈重要概念 一定避不开的就是 函数 大多数学生从初中就开始接触函数了 到了高中要学 大学还要学习函数 可是函数是什么呢

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接下来的一段时间我要带着大家一起学习微积分,一起品味微积分的内涵,解密这座高山的神秘。

数学中最重要的概念是什么?

要谈重要概念,一定避不开的就是“函数”,大多数学生从初中就开始接触函数了,到了高中要学,大学还要学习函数,可是函数是什么呢?为什么函数这么重要?我私下以为,“函”者就是包含的意思,“数”者就是数值的意思。初中生的理解层面就是理解自变量,因变量,因变量跟着自变量的变化而变化,形成初步的感性的认识,只是接触下正比例函数,反比例函数,一次函数,二次函数;高中生可以细致考察定义域,对应关系,值域,奇偶性,周期性等方面去理解函数,要学习所有的初等函数,包括指数函数,幂函数,对数函数,三角函数,反三角函数等;大学生必须站在初中高中生理解的基础上继续深入,必须理解映射,理解极限,连续性,微分,可导,积分这些基本概念。

函数英文叫“function”,所以函数符号经常用f表示,普林斯顿微积分读本是这么解释函数的,见下:

带你趣学微积分-什么是函数?

普林斯顿微积分读本对函数的定义



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我以为可以把函数理解成一个“黑盒子”,或者“魔术盒子”,这个“盒子”有两个抽屉,”前抽屉”和“后抽屉”,前抽屉作为“输入端”,后抽屉作为”输出端“,这两个“盒子”里面只能放数字,这个“盒子的”作用就是变换,但是高数作为一个数学概念,不能随便变换,变换必须有一定的规则和要求。一个函数必须给每一个有效的输入指定唯一的输出(这很重要!)

带你趣学微积分-什么是函数?

函数盒子

有人说这有啥,“黑盒子”的概念小学生都能理解。没错这个概念看起来小学生能理解,可是围绕这个概念进行展开,内容就很丰富,比如说对输入的要求,这就涉及定义域的问题;对f本身的研究和讨论就涉及对应关系的研究;对输出的研究就涉及值域的问题;将输入和输出一起观察就是函数的图像;将输出与输入倒置过来就会出现反函数的概念;将输入的变化对输出的影响,就要讨论变化率的问题,更进一步就是导数的问题;对输入下输出量的求和就涉及积分的问题……看看吧!这里面的“宝藏”有多丰富,到处都是宝藏,值得人们去研究和探索!

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函数的例子1

带你趣学微积分-什么是函数?

函数的例子2

学习数学的过程,也是一个不断成长的过程,随着人生阅历的增长,对函数的理解也会加深,我初中的时候对函数理解肯定没有现在深刻,因为那时候的见识不广,思维不深刻,知识结构比较简单。古人对山的理解有三个层次,第一层次:“看山是山,看水是水”,第二层次:“看山不是山,看水不是水”,第三层次:“看山还是山,看水还是水”。我想古人的第三层次一定是比第一层次深刻,全面,这里面充满了人生阅历,内容一定更丰富。我们学习函数也是一个“看山”的过程。

我认为要学好函数,需要以下注意点:

(1)一定不要急于求成,必须先理解“一对一,多对一”这种基本概念;

(2)需要多做练习,涉及定义域,值域,奇偶性,单调性的练习;

(3)仔细体会,品味啥叫定义域(自变量的取值范围,第一步就需要寻找自变量)

(4)需要亲手动笔去练习,加深对基本概念的理解;

(5)多绘制函数图像,形成感性认识。

(6)把基本函数吃透。包括函数图像,定义域,值域,单调性,奇偶性,周期性等。

广义的理解,函数就是一个黑盒子,涉及输入,涉及输出,涉及函数体,黑盒子就是把函数体藏起来了,只需要给输,调用黑盒子就可以得到输出,函数思维重要之处在于将复杂的对象打包,隐藏起来,人们只需要给输入就行,这种思维在计算机编程方面应用极其广泛。

下面用图像的方式展示一下各个阶段遇到的函数,供大家欣赏:

初中见到的函数:

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一次与二次函数

高中见到的函数:

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幂函数

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指数函数

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对数函数

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正余弦函数

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正余切函数

大学见到的函数:

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勒让德多项式函数

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