【摘要】函數(shù)在高中的教學(xué)中占著核心的作用,是學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)。本文將簡(jiǎn)單的介紹函數(shù)單調(diào)性和對(duì)稱性以及奇偶性。
【關(guān)鍵詞】函數(shù) 單調(diào)性 對(duì)稱性 奇偶性
【中圖分類號(hào)】G632 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2016)04-0081-02
一、函數(shù)的定義
在一個(gè)變化過(guò)程中,有兩個(gè)變量x、y,如果給定一個(gè)x值,相應(yīng)的就確定唯一的一個(gè)y,那么就稱y是x的函數(shù),其中x是自變量,y是因變量,x的取值范圍叫做這個(gè)函數(shù)的定義域,相應(yīng)y的取值范圍叫做函數(shù)的值域。
二、函數(shù)的單調(diào)性
函數(shù)的單調(diào)性也可以叫做函數(shù)的增減性。當(dāng)函數(shù) f(x)的自變量在其定義區(qū)間內(nèi)增大(或減?。r(shí),函數(shù)值f(x)也隨著增大(或減?。?,則稱該函數(shù)為在該區(qū)間上具有單調(diào)性。
1、函數(shù)單調(diào)性的定義:一般地,設(shè)函數(shù) 的定義域?yàn)镈,如果對(duì)于屬于定義域D內(nèi)某個(gè)區(qū)間上的任意兩個(gè)自變量的值 , ,當(dāng) 時(shí),則有 ( ),那么 在區(qū)間D上是增函數(shù)(減函數(shù)).
理解函數(shù)單調(diào)性時(shí),應(yīng)注意以下問(wèn)題:
(1)函數(shù)的單調(diào)區(qū)間是定義域的子集,確定函數(shù)單調(diào)區(qū)間時(shí),應(yīng)首先確定其定義域,定義域中的 相對(duì)于單調(diào)區(qū)間具有任意性,不能用特殊值替代。
(2) 在區(qū)間D1 ,D2上是增函數(shù),但 不一定在區(qū)間D1∪D2上是增函數(shù);同樣 在區(qū)間D1 ,D2上是減函數(shù),但 在區(qū)間D1∪D2上不一定是減函數(shù).例如: 在區(qū)間 上為減函數(shù),在 上也是減函數(shù),但 在 上就不能說(shuō)成是減函數(shù)。
2.1證明單調(diào)性的方法
1 用定義法證明函數(shù) 單調(diào)性的一般步驟是:
(1)取值:對(duì)任意 ,且 ;
(2)作差變形: ;
(3)定號(hào)得出結(jié)論
2用導(dǎo)函數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性:
(1)確定函數(shù)的定義域
(2)對(duì)函數(shù)求導(dǎo)
(3)解出導(dǎo)函數(shù)大于0或者小于等于0的x值
(4)當(dāng)導(dǎo)函數(shù)大于等于0增函數(shù),導(dǎo)函數(shù)小于等于0減函數(shù)
3通過(guò)四則運(yùn)算確定函數(shù)的單調(diào)性
對(duì)于具有單調(diào)性的兩個(gè)子函數(shù)而言:他們的定義域沒(méi)有交集:
(1)兩個(gè)函數(shù)具有相同的單調(diào)性,那么兩個(gè)函數(shù)的和組成的新的函數(shù)單調(diào)性與原來(lái)的相同,但是兩個(gè)函數(shù)的減法,乘法,除法與原來(lái)的不一定相同。
(2)如果兩個(gè)函數(shù)的點(diǎn)調(diào)性相反,則新得到的函數(shù)(兩個(gè)函數(shù)相減或者相乘是增函數(shù)),但是新得到的函數(shù)(兩個(gè)函數(shù)做加法或者除法)是不能確定的
4.圖像法
函數(shù)的單調(diào)性還可以從圖像上進(jìn)行描述,對(duì)于給定的區(qū)間上的函數(shù)f(x),函數(shù)圖像如果從左向右連續(xù)上升,則函數(shù)在該區(qū)間上單調(diào)遞增,此時(shí)導(dǎo)函數(shù)f(x)<0,;函數(shù)圖像如果從左向右連續(xù)下降,則函數(shù)在該區(qū)間上單調(diào)遞減,導(dǎo)函數(shù)f(x)<0.
函數(shù)單調(diào)性是函數(shù)的重要性質(zhì)之一,函數(shù)的單調(diào)性在比較大小,證明不等式,解不等式,求最值,求值域以及實(shí)際問(wèn)題中都有廣泛的應(yīng)用。
三、函數(shù)的對(duì)稱性
1.函數(shù)的對(duì)稱性可分為軸對(duì)稱和中心對(duì)稱:
①函數(shù)軸對(duì)稱:如果一個(gè)函數(shù)的圖像沿一條直線對(duì)折,直線兩側(cè)的圖像能夠完全重合,則稱該函數(shù)具備對(duì)稱性中的軸對(duì)稱,該直線稱為該函數(shù)的對(duì)稱軸。
②中心對(duì)稱:如果一個(gè)函數(shù)的圖像沿一個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)180度,所得的圖像能與原函數(shù)圖像完全重合,則稱該函數(shù)具備對(duì)稱性中的中心對(duì)稱,該點(diǎn)稱為該函數(shù)的對(duì)稱中心。
2、常見(jiàn)函數(shù)的對(duì)稱性
常數(shù)函數(shù) 軸對(duì)稱和中心對(duì)稱 直線上的所有點(diǎn)均為它的對(duì)稱中心,與該直線相垂直的直線均為它的對(duì)稱軸
一次函數(shù) 軸對(duì)稱和中心對(duì)稱
二次函數(shù) 軸對(duì)稱但不是中心對(duì)稱 其對(duì)稱軸方程為x=-b/(2a)
反比例函數(shù) 軸對(duì)稱和中心對(duì)稱 原點(diǎn)為它的對(duì)稱中心,y=x與y=-x均為它的對(duì)稱軸
指數(shù)函數(shù) 不是軸對(duì)稱且不是中心對(duì)稱
對(duì)數(shù)函數(shù)
冪函數(shù) 奇函數(shù)中心對(duì)稱,偶函數(shù)軸對(duì)稱,其他冪函數(shù)不具備對(duì)稱性 奇函數(shù)中心對(duì)稱,對(duì)稱中心是原點(diǎn);偶函數(shù)軸對(duì)稱,對(duì)稱軸是y軸
正弦函數(shù) 軸對(duì)稱和中心對(duì)稱 其中(kπ,0)是它的對(duì)稱中心,x=kπ+π/2是它的對(duì)稱軸。
余弦函數(shù) 既是軸對(duì)稱又是中心對(duì)稱 x=kπ是它的對(duì)稱軸,
(kπ+π/2,0)是它的對(duì)稱中心
正切函數(shù) 不是軸對(duì)稱,但是中心對(duì)稱 其中(kπ/2,0)是它的對(duì)稱中心
三次函數(shù) 三次函數(shù)中的奇函數(shù)是中心對(duì)稱,對(duì)稱中心是原點(diǎn),而其他的三次函數(shù)是否具備對(duì)稱性得因題而異。 奇函數(shù)是中心對(duì)稱,對(duì)稱中心是原點(diǎn),而其他的三次函數(shù)是否具備對(duì)稱性得因題而異。
絕對(duì)值函數(shù) y=f(│x│)和y=│f(x)│兩類。前者顯然是偶函數(shù),它會(huì)關(guān)于y軸對(duì)稱;后者是把x軸下方的圖像對(duì)稱到x軸的上方 偶函數(shù),它會(huì)關(guān)于y軸對(duì)稱
y=│lnx│就沒(méi)有對(duì)稱性,而y=│sinx│卻仍然是軸對(duì)稱。
3.1函數(shù)的對(duì)稱性
1、具體函數(shù)特殊的對(duì)稱性
一個(gè)函數(shù)一般是不會(huì)關(guān)于x軸的:因?yàn)橐粋€(gè)x不會(huì)對(duì)應(yīng)兩個(gè)y的值。若,原曲線上有點(diǎn)(x,y),當(dāng)點(diǎn)(x,-y)在圖像上,那么該曲線關(guān)于x軸對(duì)稱;當(dāng)點(diǎn)(-x,y)在圖像上,那么該曲線關(guān)于y軸對(duì)稱;當(dāng)點(diǎn)(-x,-y)也在圖像上,那么該曲線關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱;當(dāng)點(diǎn)(y,x)也在圖像上,那么該曲線關(guān)于y=x對(duì)稱;當(dāng)點(diǎn)(-y,-x)也在圖像上,那么該曲線關(guān)于y=-x軸對(duì)稱。
2、抽象函數(shù)的對(duì)稱性
性質(zhì)1 若函數(shù) 關(guān)于直線 軸對(duì)稱,則以下三個(gè)式子成立且等價(jià):
四、函數(shù)的奇偶性
4.1函數(shù)的奇偶性定義以及判定
先看定義域是否關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,如果不是關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,則函數(shù)沒(méi)有奇偶性。若定義域關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱則 ,f(x)是偶函數(shù), ,f(x)是奇函數(shù)。
以上的兩幅圖分別是函數(shù) 和 ,由于偶函數(shù)自變量是關(guān)于y軸對(duì)稱的而且,左右兩邊自變量的函數(shù)值是相等的,所以能夠輕易辨別,左邊的是偶函數(shù),右邊不關(guān)于y軸對(duì)稱,所以不是偶函數(shù)。下面的圖同理可得,左邊為奇函數(shù),而右邊并非奇函數(shù)。
在函數(shù)的性質(zhì)中,對(duì)稱性與函數(shù)的奇偶性乃至周期性三者密切相關(guān),掌握其關(guān)聯(lián),這對(duì)學(xué)習(xí)函數(shù)或者是解決函數(shù)問(wèn)題都有很大的幫助。
參考文獻(xiàn):
[1]黃麗,高中函數(shù)單調(diào)性的概念教學(xué)研究[J],2014
[2]常莪,高中函數(shù)教學(xué)研究與實(shí)踐[J],2009
[3]祁紅,函數(shù)的性質(zhì)——單調(diào)性[J],學(xué)科教學(xué),2013.3、
作者簡(jiǎn)介:
牟銳(1982—)男,湖北利川人,任教于湖北恩施高中。