Понятие функции. Прямая пропорциональность и линейная функция
Понятие функции. Прямая пропорциональность и линейная функция
Функция — математическая модель зависимости между реальными величинами (давление от температуры, путь от времени, стоимость от количества).
Определение: числовой функцией называют такое соответствие (правило f) между двумя множествами, при котором каждому значению независимой переменной x из некоторого множества соответствует ЕДИНСТВЕННОЕ значение зависимой переменной y:
Терминология:
• Переменную x называют независимой переменной или аргументом функции;
• Переменную y называют зависимой переменной или значением функции;
Множества функции:
1. Область определения функции (D(f) или D(y)) — множество всех допустимых значений аргумента x, при которых формула функции имеет смысл (нет деления на ноль, извлечения четных корней из отрицательных чисел и т.д.);
2. Область значений функции (E(f) или E(y)) — множество всех значений, которые принимает зависимая переменная y при пробеге аргументом x всей области определения.
Способы задания функций: аналитический (формулой), табличный (таблицей значений), графический (графиком на координатной плоскости) и словесный.
Независимая переменная
Зависимая переменная
Прямая пропорциональность — простейший и исторически первый изученный класс функций.
Определение: прямой пропорциональностью называют функцию, задаваемую формулой:
где k — постоянное число, отличное от нуля (k ≠ 0), называемое коэффициентом пропорциональности.
Свойства прямой пропорциональности:
1. Область определения D(y) = ℝ (любое действительное число);
2. Область значений E(y) = ℝ;
3. При x = 0 значение y = k · 0 = 0: график ВСЕГДА проходит через начало координат — точку O(0; 0);
4. Графиком функции y = kx является прямая линия, проходящая через начало координат.
Геометрический смысл коэффициента k:
• Если k > 0: прямая расположена в I и III координатных четвертях, угол наклона к положительному направлению оси Ox острый, функция монотонно возрастает;
• Если k < 0: прямая расположена во II и IV координатных четвертях, угол наклона тупой, функция монотонно убывает;
• Модуль |k| определяет крутизну подъема прямой: чем больше |k|, тем ближе прямая прижимается к вертикальной оси Oy.
I и III четверти
II и IV четверти
Линейная функция — обобщение прямой пропорциональности со сдвигом по вертикальной оси.
Определение: линейной функцией называют функцию вида:
где k и b — заданные действительные числа.
Геометрический смысл параметров k и b:
1. Коэффициент k называют угловым коэффициентом прямой:
Он определяет наклон прямой к оси абсцисс. k = tg α (тангенс угла наклона);
2. Число b называют свободным членом (ординатой точки пересечения с осью Oy):
При x = 0 получаем y = k · 0 + b = b. Следовательно, прямая пересекает ось ординат в точке с координатами (0; b);
График функции y = kx + b получается параллельным сдвигом прямой y = kx вдоль оси Oy на |b| единиц (вверх при b > 0, вниз при b < 0).
Построение графика линейной функции:
Поскольку через любые две точки плоскости можно провести единственную прямую, для построения графика достаточно составить таблицу всего для двух точек x₁ и x₂:
• Точка 1 (пересечение с Oy): x = 0 → y = b → точка (0; b);
• Точка 2: выбрать любое удобное число x (например, x = 2 или корень y = 0 → x = -b/k).
Точка (0; b)
Наклон прямой
Рассмотрим графики двух линейных функций: y₁ = k₁ · x + b₁ и y₂ = k₂ · x + b₂.
Критерии взаимного расположения прямых на плоскости:
1. Прямые пересекаются в единственной точке:
Условие: угловые коэффициенты прямых различны:
k₁ ≠ k₂.
Координаты точки пересечения (x₀; y₀) находят из решения уравнения k₁x + b₁ = k₂x + b₂;
Частный случай перпендикулярности прямых: k₁ · k₂ = -1;
2. Прямые параллельны и не совпадают:
Условие: угловые коэффициенты одинаковы, а свободные члены различны:
k₁ = k₂ и b₁ ≠ b₂.
Прямые имеют одинаковый наклон, но пересекают ось Oy на разной высоте;
3. Прямые совпадают (сливаются в одну):
Условие: совпадают и коэффициенты наклона, и свободные члены:
k₁ = k₂ и b₁ = b₂.
k₁ = k₂, b₁ ≠ b₂
k₁ ≠ k₂
Кусочно-заданная функция — функция, заданная на разных числовых промежутках различными формулами.
Чтение графика функции — процесс извлечения геометрических и физических свойств по графическому рисунку:
1. Нахождение значения функции по графику: по оси Ox найти аргумент x₀, подняться/опуститься до графика и по оси Oy прочесть значение y₀ = f(x₀);
2. Нули функции — значения аргумента x, при которых значение функции равно нулю (y = 0). На графике нули функции — это абсциссы точек пересечения графика с осью Ox;
3. Промежутки знакопостоянства — числовые интервалы x, на которых график лежит выше оси Ox (y > 0) или ниже оси Ox (y < 0);
4. Промежутки возрастания и убывания — интервалы, на которых при движении слева направо линия графика поднимается вверх (возрастание) или опускается вниз (убывание).
y = 0
y > 0 или y < 0
- 1. Определение функции, область определения D(y) и область значений E(y)~5 мин
- 2. Прямая пропорциональность y = kx и коэффициент пропорциональности~5 мин
- 3. Линейная функция y = kx + b, её свойства и график~5 мин
- 4. Взаимное расположение графиков двух линейных функций~5 мин
- 5. Кусочно-линейные функции и чтение графиков функций~5 мин
