当前课程知识点:微积分——极限理论与一元函数 >  第一章 实数与函数 >  第二节 函数的概念 >  函数定义与函数图形

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函数定义与函数图形

下一节:分段函数与隐函数

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函数定义与函数图形课程教案、知识点、字幕

前面我们介绍了数集的界与确界的概念

并给出了确界存在定理

接下来我们介绍一下我们微积分研究的对象

函数的有关内容

关于函数

大家在中学里面已经学过了一些有关函数的问题

比如说大家知道函数的定义是什么

大家也知道一些常见的简单函数

以及我们要讨论的函数的简单性质

在这儿我们来介绍函数

一方面我们是复习一下

中学学习的关于函数的有关内容

同时我们也要强调一下

在中学数学中我们不太关注的

但是在微积分里面

我们又特别需要的东西

这是我们第一章第二节的内容

就是函数的概念

我们先看一下函数的定义

实际上在中学我们学函数时就知道

函数研究的是两个变量之间的关系

在我们日常生活和一些其他课程里面

我们也接触了一些具体的函数关系

比如说我们的s等于二分之一gt方

我们的F等于大G大M小m的乘积除上d的平方

以及我们的S等于πR方

实际上这几个数学关系式

它都有特定的物理或者是几何背景

这个实际是伽利略的自由落体运动

下落时间与下落高度之间的关系

而第二个这应该是牛顿的万有引力定律

也就是说质量分别为大M、小m的两个质点

相距距离是d时

他们之间的引力关系

而第三个这是我们在小学就接触到的

半径为R的圆的面积和它的半径之间的关系

实际上这三个关系也就是三个最简单的

我们常说的函数关系

那从数学上讲什么叫函数关系呢

或者什么叫定义在一个数集上的函数

我们把它的定义写出来

假设D是个非空实数集

f是定义在D上的一个对应关系

如果f满足下面这个性质

也就是任给x属于D

我们总能找到唯一的y是个实数

通过f与x对应

这时候我们就说

f是定义在这个非空实数集D上的一个函数

我们记作y等f(x),x属于D

这就是我们强调的函数的定义

在这儿x称为自变量

y称为因变量

或者是y称为x对应的函数值

自变量的变化范围称为函数的定义域

而所有函数值构成的集合称为函数的值域

就是关于函数概念

实际上

在历史上有很多比较著名的科学家或是数学家

都讨论过或是都试图给出过函数的定义

比如说我们前面提到的伽利略

他认为函数实际上就是平面上的一条曲线

或者说他认为函数实际就是图形

再比如说

十八世纪著名的数学家欧拉

他曾经说函数实际就是数学表达式

当然我们现在知道

函数它既不是单纯的图像

也不能单单的说是数学表达式

函数是一个对应关系

而这个定义

应该是十八世纪的德国数学家狄利克雷给出的

当然我们用的这个记号应该还归功于欧拉

是欧拉首次使用了这个函数表达方式

然后关于函数我们在中学

实际已经知道了它一些常见的问题

比如说怎么样判断两个函数

是否是同一个函数

也就是说要从定义域和对应关系

两个方面去讨论

再比如说怎么样求一个函数的定义域

当这个函数它的自变量有实际背景时

我们就以它实际的变化范围为准

比如说π乘上R方是个圆的面积

那么R的取值就应该是大于0

再比如说

f(x)等于根下x乘上x-1加上根下x

这样子x是没有什么实际背景

我们只要取得x的值

使得这个表达式中的所有运算

都有意义就可以了

也就是说我们的x应该满足

x大于等于0

x乘上x-1大于等于0就可以了

解这个不等式组

我们就得到这个函数的定义域

实际上是由0这个独点集

与这个半无穷区间1到正无穷做并集

也就是说

这个点集中

所有的点应该对这个运算来说

都是有意义的

这个函数的定义域就是这个点集

我想这是关于我们定义域问题

应该就从这个方面去讨论

另外,我们还知道说

你怎么样来表示一个函数

所谓表示一个函数

也就是常见的函数的表示方式是什么

实际上

伽利略说用图形可以表示函数

实际上

用图形确实也是

我们表示函数的一种常用方法

欧拉说表达式可以表示函数

我们在微积分里面

讨论的绝大多数函数

都是以数学表达式的形式给出的

另外

函数还可以用数表来表示

比如说

我有一个对应关系

也就是

x是一个变量

y是另外一个变量

说x=1时,y=2,

x=2时,y=3,

x=3时,比如说y=5

这样当然给出了x和y的一个函数关系

但这个函数关系

我们一般既不会画图

当然也不会写它的表达式

但是

这个数表一给出来

函数关系自然是清楚的

这是我们函数的第三种表示方式

就是用数表来表示

这是关于函数概念里面我们常见到的问题

也就是说

它的函数是否是同一个函数的问题

函数定义域的求法问题

以及函数的表示问题

接下来

关于函数我们还经常会问到说

函数的图形

那什么是函数的图形

函数图形的定义

它是用点集来给出的

也就是说我们假设y=f(x)

是定义在D上的一个函数

那么我们就称点集x,f(x)

这是它的元素

x的取值范围是它的定义域

也就是横坐标是x

纵坐标是x对应的函数值

这样的点构成的点集

称为是这个函数的图形

从图形的概念我们知道

任何一个函数都是有图形的

比如说

在中学里面咱们就知道

y等于x的平方

它的图形是xy平面上的一条抛物线

再比如说

y等a的x次方

a>0,a不等于1

它的图形就是所谓的指数曲线

当a>1时

形状是这个样子

当0

它是单调递减的

这就是我们平时说的指数曲线

但是

是不是所有的函数我们都能把它的图形

在xy平面上画得出来

或者是描得出来

在微积分里面

我们经常会碰到一个函数

我们叫把它叫狄利克雷函数

它的定义是

当x是有理数时

函数值等于1

当x是无理数时

函数值是-1

这是定义在整个实轴上的一个函数

它的函数值只取1和-1两个值

这个函数它的图形自然是存在的

但是我们无法把它的图形在xy平面上

给它描出来

或者画出来

因为我们既不可能把实轴上的

所有有理点找出来

同时

我们也不能把实轴上的所有无理点找得出来

所以关于函数图形的概念

希望大家能够从点集的角度去理解它

去掌握它

微积分——极限理论与一元函数课程列表:

序言

-序言

--序言

第一章 实数与函数

-第一节 实数集的界与确界

--实数集的界

--实数集的确界

-第一节思考与练习

--思考题

--练习题

-第二节 函数的概念

--函数定义与函数图形

--分段函数与隐函数

-第二节思考与练习

--思考题

--练习题

-第三节 函数的运算

--函数的四则运算与复合运算

--函数的反函数

-第三节思考与练习

--思考题

--练习题

-第四节 函数的初等性质

--函数的有界性,奇偶性

--函数的周期性,单调性

--函数的凸性

-第四节思考与练习

--思考题

--练习题

-第五节 初等函数

--初等函数

-第五节思考与练习

--思考题

--练习题

-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线

--极坐标系与点的极坐标,极坐标方程表示的几种曲线

--参数方程表示的几种曲线

第二章 极限论

-第一节 数列极限的概念与性质

--数列的概念,数列极限的概念(1)

--数列极限的概念(2)

--数列极限的性质及四则运算法则

--无穷大量

-第一节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第一节思考与练习

-第二节 数列极限存在的充分条件

--数列极限存在的充分条件

--单调有界收敛定理

-第二节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第二节思考与练习

-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--区间套定理与Bolzano定理

--Cauchy收敛准则

-第三节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第三节思考与练习

-第四节 函数极限的概念与性质

--函数极限的概念

--函数极限的性质

-第四节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第四节思考与练习

-第五节 函数极限的运算

--函数极限的四则运算与复合函数的极限

--夹逼定理与重要极限

-第五节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第五节思考与练习

-第六节 无穷小量及其(阶的)比较

--无穷小量与无穷大量的概念与性质

--无穷小量的比较

-第六节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第六节思考与练习

第三章 连续函数

-第一节 连续函数的概念与性质

--函数在一点连续的概念

--间断点的分类

--连续函数的性质

--连续函数的运算与初等函数的连续性

-第一节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第一节 思考与练习

-第二节 闭区间上连续函数的性质

--闭区间上连续函数的性质

-第二节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第二节 思考与练习

-第三节 函数的一致连续性

--一致连续的概念

--一致连续的必要条件

--闭区间上连续与一致连续的等价性

-第三节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第三节 思考与练习

第四章 导数与微分

-第一节 导数与微分的概念

--导数的概念

--单侧导数、可导与连续的关系

--导数的几何意义

--微分概念

-第一节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习

-第二节 导数与微分的运算

--导数的四则运算

--复合函数的求导法(链导法则)

--反函数求导法

-第二节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习

-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数

--几种特殊函数的求导法

--参数方程求导法与对数求导法

--高阶导数

-第三节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习

第五章 导数应用

-第一节 微分中值定理

--Fermat定理

--Rolle定理

--Lagrange中值定理

--Cauchy中值定理

-第一节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第一节 思考与练习

-第二节 L'Hospital 法则

--0/0型不定式

--∞/∞型不定式

--其他形式的不定式

-第二节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第二节 思考与练习

-第三节 函数的单调性与极值

--函数的单调性

--函数的极值

--函数最值的求法

-第三节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第三节 思考与练习

-第四节 函数的凸性与拐点

--函数凸性的判别法

--拐点

--曲线的渐近性

-第四节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第四节 思考与练习

-第五节 Taylor 公式

--带有Peano型余项的Taylor 公式

--带有Lagrange型余项的Taylor公式

--Maclaurin公式

--Taylor公式的应用(一)

--Taylor公式的应用(二)

-第五节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第五节 思考与练习

第六章 原函数与不定积分

-第一节 概念与性质

--原函数的概念

--原函数存在的充分条件

--6-1视频纠正

--原函数存在的必要条件

--不同原函数之间的关系

--不定积分的概念与性质

--简单函数求不定积分

-第一节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习

-第二节 换元积分法

--第一换元法

--第二换元法

-第二节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习

-第三节 分部积分法

--分步积分法

-第四节 有理函数的积分

--四个特殊函数的不定积分

--有理分式函数的化简

--html

--有理分式函数的不定积分

--三角有理函数化成分式有理函数

--三角有理函数的不定积分

--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习

-第五节 简单无理式的积分

--无理函数的有理化

--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习

第七章 定积分

-第一节 积分概念与积分存在条件

--定积分的概念

-- 函数的可积性

--第七章 定积分--第一节思考与练习

-第二节 定积分的性质

--定积分的性质

--定积分性质的应用

-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式

--变上限积分

--复合变限积分

--变限积分所定义的函数

--Newton-Leibniz公式

--定积分的计算

--第七章 定积分--第三节思考与练习

-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法

--定积分的计算-换元法

--定积分的计算-分部积分法

--分段函数定积分的计算

--第七章 定积分--第四节思考与练习

-第五节 定积分的几何应用

--平面区域的面积

--曲线的弧长

--平面曲线的曲率

--旋转体体积与表面积

--第七章 定积分--第五节思考与练习

-第六节 定积分的物理应用

--物理应用简介

-第七节 反常积分

--反常积分

--非负函数无穷积分的收敛性

--一般函数无穷积分的收敛性

--其他无穷积分

--无界函数的反常积分---瑕积分

--无界函数、无界区间上的反常积分

--第七章 定积分--第七节思考与练习

第八章 级数

-第一节 数项级数的概念与性质

--8-1 数项级数的概念

--8-2 级数收敛的概念

--8-3 级数收敛的性质

--8-4 级数收敛的Cauchy准则

--8-5 正项级数的概念

--8-6 正项级数的比较判别法

--8-7 正项级数的比阶判别法

--8-8 正项级数的比值判别法

--第八章 级数--第一节 思考与练习

-第二节 正项级数的收敛判别法

--正项级数的根式判敛法

--正项级数的积分判别法

--第八章 级数--第二节 思考与练习

-第三节 任意项级数

--交错项级数

--交错项级数判敛举例

--绝对值判敛法

--绝对收敛与条件级数收敛的性质

--绝对收敛级数的交换律

--条件收敛级数的Riemann定理

--第八章 级数--第三节 思考与练习

-第四节 函数级数

--函数项级数的概念、逐点收敛性

--函数项级数的一致收敛性-概念

--函数项级数的一致收敛性-判断

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(2)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(3)

--第八章 级数--第四节 思考与练习

-第五节 幂级数

--Abel判别法

--收敛半径与收敛域

--幂级数的分析性质

--无穷可导函数的幂级数展开

--幂级数求和

--第八章 级数--第五节思考与练习

-第六节 傅里叶级数

--三角函数的正交性

--奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓

--其他函数的周期函数的形式Fourier展开

--Fourier级数的收敛性

--第八章 级数--第六节思考与练习

函数定义与函数图形笔记与讨论

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