“万物皆变”——从你刚来到这个世界开始,你的身高、体重等都在随着时间在变化;行星在宇宙中的位置随时间而变化;气温随海拔而变化;火车行驶的里程随行驶时间而变化……这种一个量随另一个量的变化而变化的现象大量存在.我们先从具体实例来研究一下量的变化.
一个小球从10000m的高空自由落下,没落地之前小球的速度是10m/s,你能计算出速度与时间的关系吗?
小球的速度v与时间t之间的关系:.其中小球下落时间t是自变量,小球的速度v是函数值,速度10m/s是常量.此时称v是t的函数.称为函数的关系式,这是函数表示的解析法.
用列表法表示如下:
t(s) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
…… |
v(m/s) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
…… |
图象法:
变量、常量的概念
在某一变化过程中,可以取不同数值的量叫做变量,保持不变的量叫做常量.
如在行程问题中,当时间t一定时,行走的路程s随速度v的变化而变化,那么在这个过程中,t是常量,s和v是变量,圆的面积S和半径R的关系是.在这一过程中面积S是随R的变化而变化.S、R是变量,是常量.
注意:变量和常量是相对的,在不同的研究背景下是可以相互转换的.
函数概念
在某一变化过程中有两个变量x、y,如果对于x的每一个值,y都有唯一的值与它对应,那么就说x是自变量,y是x的函数.
如行程问题中有两个变量s与t,当t变化时,s随之发生变化,并且对于t在其取值范围内的每一个值,s都有唯一确定的值与之对应,我们就称t是自变量,s是t的函数.
表示函数关系通常的方法有三种:
(1)解析法:把两个变量的函数关系式,用一个等式来表示.这个等式叫做函数的解析表达式.
例如,,,等都是用解析式表示函数关系的.
优点:函数关系清楚,能全面地体现函数的全部特征,容易从自变量的值求出其对应函数值的值.
缺点:并非所有的函数都能用解析法表示.
(2)列表法:列出表格来表示两个变量的函数关系.
下表是某市2000年统计该市男学生各年龄组的平均身高:
年龄组(岁) |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
平均身高(cm) |
116.2 |
119.5 |
122.4 |
127.6 |
130.9 |
137.1 |
141.5 |
146.8 |
154.7 |
优点:不必通过计算就知道当自变量取某些值时函数的对应值,具有一定的直观性,简单易行.
缺点:往往只能反映局部情况.
(3)图象法:函数图象表示两个变量之间的关系.
下图是我国人口出生率变化曲线
优点:能直观形象地表示出函数的变化情况.
缺点:数量关系的精确度较差.
函数的三种表示方法都体现了函数值y随自变量x的变化情况,有时用多种形式表示函数关系,避免一种的表示形式的缺点,有利于更好的研究函数关系.
典型例题
例1.如图,在一个边长为10cm的正方形的四个角上,都剪去大小相等的小正方形,当小正方形的边长由小到大变化时,图中阴影部分的面积随之发生变化.
(1)在这个变化中,自变量、函数值各是什么?
(2)若小正方形的边长为cm,图中阴影部分的面积为cm,写出与的关系式.
(3)当小正方形边长由1cm增加到5cm时,阴影部分的面积是怎样变化的?
(4)小正方形边长是多少时,阴影部分与剪去的面积相等.
分析:将已知条件标示在图形上,根据平面几何的知识得出关系.
解:(1)自变量是小正方形的边长,函数值是阴影部分的面积.
(2)
(3)
(4)
例2.某电信公司最近推出了如下的话费业务:基本月租费24元,每次电话前3分钟共计0.3元,每过一分钟再收费0.11元(不足1分钟按1分钟计),现小明妈妈因有事打了10分钟电话.
(1)上述过程中哪些量发生了变化
(2)请完成下表(月租费不计)
分析:本题来自于现实生活,不难理解.
解:(1)通话时间与计费;自变量是通话时间,函数值是计费.
(2)依次是 0.3 0.41 0.63 0.85 1.07
例3.如图,两个人分别骑自行车和摩托车从甲地到乙地,时间与路程关系如图所示,根据图形回答下列问题:
(1)甲地到乙地的路程是多少千米?自行车的速度与摩托车的速度各是多少?
(2)自行车比摩托车早出发几小时,摩托车比自行车早到几小时?
(3)摩托车出发后几小时追上骑自行车的人?
分析:(1)由图易看出甲、乙两地的距离是80千米,从图可以看出自行车8小时走了80千米,所以自行车的速度是(千米/时);同理可知摩托车的速度是(千米/时).
(2)和(3)就显然了,注意交点就是两车相遇.
解:(1)甲地到乙地的路程是80千米;自行车的速度是10千米/时,摩托车的速度是40千米/时.
(2)自行车比摩托车早出发3小时,摩托车比自行车早到3个小时.
(3)摩托车出发后大约一小时追上骑自行车的人.
说明:在观察图时,要特别注意图表示的是变量之间的函数关系,不是车行走的路线图.
习题精选
1.某油桶中有油20升,现有一进油管和一出油管,进油管每分钟进油4升,出油管每分钟放油6升,现同时打开两管.
(1)写出油桶中剩油量Q(升)与开管时间t(分)之间的函数关系式;
(2)求出自变量t的取值范围
2.某校学生到距离学校6千米的科技馆去参观,学生王红因事没能乘上学校的包车,于是准备在学校门口改乘出租车去科技馆,出租车的收费标准如下:
里程 |
收费(元) |
3千米以下(含3千米) |
8.00 |
3千米以上,每增加1千米 |
1.80 |
(1)写出租车行驶的里程数千米与费用y(元)之间的函数关系式;
(2)王红同学身上仅有14元钱,出租车到科技馆的车费够不够?请说明理由.
3.某村1993年开办了两个村办企业——塑料厂、编织厂.两厂从1993年到2002年的获利情况如图所示,根据图像回答下列问题:
(1)分别计算出两厂10年的利润总和;
(2)哪几年两厂的获利额相同,是多少?
(3)找出两厂差额最大的年份,最大的差额是多少?
参考答案:
1.(1);(2).
2.(1)当时,,即;
(2)当时,.因此,王红身上14元钱够付出租车车费.
3.(1)塑料厂:5+5+15+25+30+25+20+30+35+35=225(万元),编织厂:10+20+15+15+20+25+30+30+10+20=195(万元);
(2)1995年,1998年,2000年,分别15万元,25万元,30万元;
(3)2001年,25万元. |