教材 · 数学 Course 2 · 函数 · 二次函数

函数与图像

関数とグラフ

3 2次関数 / 2次関数のグラフ
一句话结论

函数是「一个 xx 恰好对应一个 yy」;xx 能取的范围是定义域,yy 取到的范围是值域。一次函数单调,值域只看两端:斜率正时左低右高,斜率负时左高右低;端点取不到,那一端的最值就不存在。

手机套餐按流量收费:用了多少流量,账单金额就唯一确定——给一个输入,恰好得到一个输出,这就是函数。EJU 二次函数大题的第一行常是「関数 f(x) を……とする」,接着问函数值、取值范围和图像,这一节先把这套说法练熟。

为什么是这样

只要 xx 定下来,yy 就恰好确定一个值,就说 yy 是 xx 的函数(関数),写成 y=f(x)y=f(x);x=ax=a 时的 yy 写成 f(a)f(a),叫函数值。求 f(a)f(a) 就是把每一个 xx 换成 aa,aa 是式子时要整体加括号:f(x)=x2−3xf(x)=x^2-3x 时 f(t−1)=(t−1)2−3(t−1)f(t-1)=(t-1)^2-3(t-1)。

xx 允许取的范围叫定义域(定義域),yy 随之取到的范围叫值域(値域),其中最大、最小的数叫最大值(最大値)、最小值(最小値)。定义域写在式子后的括号里,如 y=2x+1 (0≤x≤3)y=2x+1\ (0\le x\le3);没写就是让式子有意义的全部实数,y=xy=\sqrt{x} 的定义域是 x≥0x\ge0。

点 (x, f(x))(x,\,f(x)) 的全体就是函数的图像。坐标轴把平面分成四块,从右上起逆时针叫第 1 到第 4 象限(象限),坐标符号依次是 (+,+)(+,+)、(−,+)(-,+)、(−,−)(-,-)、(+,−)(+,-);坐标轴上的点不属于任何象限。

一次函数(1次関数)y=ax+b (a≠0)y=ax+b\ (a\ne0) 的图像是直线:xx 每增加 11,yy 总增加同样的 aa,倾斜处处一样。aa 叫斜率(傾き),图像过 (0, b)(0,\,b),bb 叫 yy 截距(切片)。a>0a>0 时右上がり,x1<x2x_1<x_2 总有 f(x1)<f(x2)f(x_1)<f(x_2),叫单调增加;a<0a<0 时右下がり,单调减少。a=0a=0 时 y=by=b 是水平直线,叫常数函数(定数関数),不算一次函数。

坐标平面的四个象限,以及一次函数 y=ax+b 的斜率 a 的三种情况xyO第1象限(+, +)第2象限(−, +)第3象限(−, −)第4象限(+, −)轴上的点轴上的点xyO1aba>0:右上がりa=0:定数関数a<0:右下がり左:坐标轴把平面分成四个象限;坐标轴上的点至少一个坐标是 0,不属于任何象限。右:三条直线都过 (0, b)。斜率 a 是 x 每增加 1 时 y 的增量,a=0 时是水平直线。a>0 单调增加,a<0 单调减少;正因为单调,限定定义域后值域只看两端。

定量表达

定义域限制为 α≤x≤β\alpha\le x\le\beta 时,图像只剩一条线段。函数单调,中间各点的 yy 都夹在两端之间,所以值域只算两端:a>0a>0 左端最低、右端最高,a<0a<0 反过来。

端点的等号要跟到底。y=2x−1 (1≤x<3)y=2x-1\ (1\le x<3):x=1x=1 时 y=1y=1,取得到,画实心点;x=3x=3 时 y=5y=5,取不到,画空心点。值域是 1≤y<51\le y<5,最小值 11(x=1x=1 时)。最大值不存在:yy 能无限接近 55 却等不到 55,比 55 小的值又总能被超过。答题写「没有最大值」,最值连同取到它的 xx 一起写。

y=2x−1(1 ≤ x < 3)的图像是一条线段:实心端点取得到,空心端点取不到xyO13定义域15值域实心:x=1 取得到空心:x=3 取不到y=2x−1定义域 1 ≤ x < 3 的图像只剩一段线段,值域只看两端:1 ≤ y < 5。最小值 1(x=1 时);y 能无限接近 5 却取不到,所以没有最大值。
f(x)=ax+b  (α≤x≤β) ⟹ {f(α)≤y≤f(β)(a>0)y=b(a=0)f(β)≤y≤f(α)(a<0)f(x)=ax+b\ \ (\alpha\le x\le\beta)\ \Longrightarrow\ \begin{cases} f(\alpha)\le y\le f(\beta) & (a>0)\\ y=b & (a=0)\\ f(\beta)\le y\le f(\alpha) & (a<0)\end{cases}
f(x)f(x)
一次函数(a=0a=0 时是常数函数),f(α)f(\alpha)、f(β)f(\beta) 是两端的函数值
aa
斜率:xx 每增加 11,yy 增加 aa
bb
yy 截距:图像与 yy 轴交于 (0, b)(0,\,b)
α, β\alpha,\ \beta
定义域的左端与右端(α<β\alpha<\beta)
xx
自变量
yy
函数值
适用条件
  • 单调的函数才能只看两端;二次函数在轴两侧增减相反,要看轴的位置(见「二次函数的最大与最小」)
  • 端点取不到(如 α<x≤β\alpha<x\le\beta)时,值域对应的那一端也不带等号,那一端的最值不存在

怎么用

这些内容多在 EJU 大题开头出现。象限题把位置翻译成符号:「点 (a−3, 2a+4)(a-3,\,2a+4) が第2象限にある」就是 a−3<0a-3<0 且 2a+4>02a+4>0,得 −2<a<3-2<a<3。问「通らない象限」时逐个写出四个象限的条件,联立无解的就是:这里第 4 象限要 a>3a>3 且 a<−2a<-2,不可能。

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