「八年级」如何理解函数?
在初中阶段,我们会学习三种函数:一次函数、反比例函数、二次函数.最难的可能不是二次函数,更不是反比例,而是一次函数,因为在一次函数之前,得先明白什么是函数.
1、什么是函数
初中函数的定义是这样的:一般地,在一个变化过程中,有两个变量x和y,如果对于x的每一个值,y都有唯一确定的值与其对应,那么我们就说y是x的函数,x是自变量,y是因变量。
定义本身并不复杂,但由于字数较多,容易给人一种懵的感觉,啥?刚说啥了?啥是函数啊?
首先第一个问题,函数研究的是什么?
换个说法,在上述定义中,哪个词最能体现函数的本质?
定义看似很长,但掐头去尾,只剩中间这么一句关键的话:对于x的每一个值,y都有唯一确定的值与其对应.
哪个词最函数呢?我觉得是“对应”。
第一个问题可以这么回答:函数研究的是两个变量之间的一种对应关系.
在这里又有一个新名词:变量.
这个不难解释,字面意思,举个例子,小明同学买西瓜,已知西瓜两块钱一斤,记西瓜重量为x斤,价钱为y,则存在这样的关系:y=2x.
在上述例子中,西瓜的重量是变量,价钱也是变量,与其相对的,单价两块钱一斤的2,叫做常量,即保持不变的量.
生活中处处皆变量,因为世界本身就是变化的,老话所说:数学源于生活却又高于生活.当然我觉得把此处的“数学”改成“物理”、“语文”、“音乐”等等也没什么违和感.
继续,我们要在刚刚如此简陋的回答上继续详细化.第二个问题:函数研究的是两个变量之间的什么样的对应关系?
换个说法,在函数定义中找第二关键词(第一是“对应”),谁可担当?
这个不难想到,剩下的词中有点实际内容的也就剩下:唯一确定.
所以什么是函数?
函数就是两个变量之间任意一个x,都有唯一确定的y这样的一种对应关系.
比如刚刚买的西瓜,y=2x描述的便是两个变量x和y之间的一种对应关系,1斤西瓜2块钱,2斤西瓜4块钱,3斤西瓜6块钱……任意挑个西瓜,都有唯一确定的定价.
我不曾探究过到底花了多少时间想出如此定价的方式,但毫无疑问,这比“大瓜10块,小瓜8块”要合理得多.思索这纷纷扰扰的世界中的一般规律,也是数学的一个愿景呐.
在定义中需要再多说两句的是x和y身份也并不相同,虽都是变量,但x叫自变量,y叫因变量.
其中“自”和“因”,字面意思,不难理解吧。理解了“自”和“因”,不乏有同学会这么说,哦函数就是y随着x的变化而变化呀!200年前柯西爷爷就这么说过,函数虽然研究的是变量,但更侧重在“对应”而非“变化”,常数函数y=2表示:兄弟我就是2,怎么滴?
2、为什么取名“函数”
函数在英文中叫“function”,最早由莱布尼茨提出,清朝数学家李善兰翻译为“函数”.
其中“函”同“含”,意为“包含”,李老师如是说:凡此变数中含彼变数者,则此为彼之函数.
翻译成现代文就是:但凡这个变量中含那个变量的,那么这个变量就是那个变量的函数.
还是说说买西瓜那个事,不妨这么理解,在y=2x这个式子中,x是个变量,2x是包含x的,所以说2x是x的函数,当我们把2x记为y时,便说,y是x的函数.
刚刚这段仅供理解“为什么取函数这么个名字”,并不代表函数的真是意义,函数跟包不包含并没有什么关系,函数说的是两个变量之间的一种对应关系呐.
李老师之所以这么解释,个人揣测,是因为常见的函数都以函数解析式的形式出现.
所谓函数解析式,就是表达函数关系的式子,比如买西瓜中的y=2x,这是函数关系的一种表达形式,但这并不是唯一的一种表达形式,甚至,有的函数并没有函数解析式.
3、函数的表达形式
常见的函数表达形式有3种:列表法、解析式法、图像法。
列表法虽然看似鸡肋但绝对不能缺,就像人口普查,工作量虽大但不能用抽样来代替.表示每一段函数关系都有解析式和图像,但一定可以列表.
其普适性决定了列表法虽然并不好用,但始终都在.
解析式法当然是最常见、也是最简洁的一种形式了,通常函数大题的第一问都是:请求出函数的解析式.
但解析式法有2个问题:
其一,缺乏整体直观的描述,不能体现变量的变化趋势;
其二、有些函数真的没有解析式.
黎曼猜想算半个例子吧,万一被证明了呢,我们看这样一个函数:
取π的小数部分,以序数作为自变量x,其对应的小数的值作为因变量y,解析式当如何?当然像这样的函数我们平时也不会遇到,知道它静静地存在,就不用去打扰它了.
至于图像法,完美地解决解析式法的第一个问题,而它的缺点——画图麻烦、不精确,正是解析式法的优点,解析式与图像,不仅仅是函数的代数形式与几何形式,两者本身便是相辅相成,共同演绎函数.
那有没有函数画不出其图像呢?
当然有啊,比如狄利克雷函数:
真实存在却画不出来,甚至都难以想象.
函数以解析式或图像呈现对应关系,但函数却又不仅仅是解析式和图像.
所以函数是什么?函数就是函数啊,函数的函,函数的数.
在回家的大巴车上,旅途无聊写下这篇,至于为什么不坐高铁,是我不想吗?