明熠的微积分小课堂:映射与函数

这篇文章想和大家聊一聊小编在学映射和函数时的一些心得体会。

下图可以帮助大家直观的认识映射的基本概念:

如果一个x有两个及以上的y与之对应,那我们就不能称这种变换为映射或函数。常见的双曲线、抛物线方程都不是函数。

小编在初学时不理解自然定义域和定义域的区别,其实自然定义域就是单纯的从数学的角度定义一个函数,而定义域相当于自然定义域的子集,我们可以根据实际需求给出定义域的范围。比如,函数s = 10t,自然定义域很显然是(-∞,+∞),因为这就是个一次函数。而如果这是个求10m/s的匀速运动的移动距离的物理题,我们就发现如果没有特定的时间区间要求,定义域是t ϵ[0,+∞),因为时间不可能小于0;如果我们只想看2-5s之间的情况,那么定义域就是t ϵ[2,5]。

需要注意,老师们在批改试卷时还是很严格的,基本上定义了一个函数不写定义域都是要扣分的,所以小编提醒大家一定注意。

关于单射,满射,小编用下图作为总结:

小编当时绞尽脑汁也找不到不是满射的函数,后来我发现可以从满射的定义出发:如果不是满射,那么就是说Y里某个元素无法在X里找到对应,即Y里可以有“闲置”元素。举个例子,映射f:Q->R, f(x) = x, X是所有有理数Q,Y是所有实数R,那么显然Y里的无理数找不到一个有理数与之对应。可以发现这个例子简单粗暴但是正确,因为不违反任何定义。

以上就是我对映射的一些理解,接下来我们聊一聊函数的一些特性和变形。

有界性:函数的有界是针对绝对值的有界。如果一个函数有界,那么它既不能趋向于正无穷也不能是负无穷,比如1/x在定义域上就是个无界函数。有时候题目会这么考,还是1/x,题目会问你在(1,2)上是不是有界的,这个时候答案就是有界了,因为在该区间上1/2 <= 1/x <= 1。这题也体现了定义域的重要性。

单调性:在某一区间上,如果y和x的变化总是同步的(比如x增y也增)就是单调增;如果变化总是相反的(比如x增y减)就是单调减。常见考题又回到定义域的问题了,比如y=x^2在(-∞,+∞)上不是单调函数,但在[0,+∞)上单调增。

奇偶性:从图的角度看,关于原点对称的函数就是奇函数(比如y=x, y=sinx),关于y轴对称的就是偶函数(比如y=x^2, y=cosx)。又又又又得提到定义域,奇函数偶函数的定义域必须关于原点对称!比如f(x)=x确实在自然定义域上是奇函数,但如果你把定义域设成[-2,1],那在该定义域上就不是奇函数了因为你找不到f(2)与f(-2)对应。

周期性:如果周期函数的一个最小周期为T,那么x和x加减kT对应的函数值是一样的。常见的周期函数y=sinx/cosx/tanx。

反函数:一个重要的点就是只有一一对应的函数才有反函数。很多同学会认为一一对应就是单调,这是错误的。比如下图的分段函数,也满足一一对应,但其定义域内并不单调。

复合函数:真*必考题:求复合函数f(g(x))的定义域。这种题一定要细心,记得从最里面的括号开始算:x要满足g的定义域,g要满足f的定义域,然后取交集。经典的例子:f=1/(√1−x)可以看成f(g(x)),f(x)=1/x,g(x)=√1−x的复合函数,g的定义域是x<=1,但是因为√1−x不能等于0否则f无意义,所以总的定义域为x<1。

这些就是小编对于函数的重要特性和变形的理解。剩下的一些知识,比如函数的运算法则,初等函数这些知识点小编就不做赘述了。

如果大家在这一部分有什么想要进一步了解的,可以在评论区留言。如果大家觉得小编分享的知识可以起到一些帮助,希望大家可以关注此号或是微信公众号“运筹OR千里”,小编将不胜感激!

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