Слайд 1Основные функции и их графики
Лекция1
Слайд 2План лекции:
Место и роль математики в современном мире, мировой культуре
и истории.
Понятие функции. Способы задания функций.
Свойства функций: четность, переодичность, монотонность.
Основные
виды функций.
Домашнее задание.
Слайд 3Понятие функции
Слово «функция» (от латинского «Functio» - исполнение обязанностей, деятельность)
впервые ввел немецкий ученый Г. Лейбниц.
Переменной называется величина, принимающая различные
числовые значения
Величина, числовые значения которой не меняются, называется постоянной (константой).
Слайд 4 Если каждому значению переменной x, принадлежащему некоторой области, соответствует одно
определенное значение другой переменной у, то у есть функция от
x. y=f(x). Здесь x – аргумент функции.
Совокупность значений х, для которых определяются значения функции у, называются областью определения, а соответствующие значения у образуют область значений (область изменения функции)
Слайд 5Способы задания функций
Аналитический, например у=х2 .
Табличный
Графический
Слайд 6Четность и нечетность
Функция y = f(x) называется четной, если для
любого значения x, взятого из области определения функции, значение –x
также принадлежит области определения и выполняется равенство f(-x) = f(x).
Примеры четных функций:
y = x2; y = x2 + 5; y = -3x2 + 1; y = 3.
(y = x2; y(1) = 12 = 1; y(-1) = (-1)2 = 1; y(1) = y(-1)).
Согласно определению, четная функция определена на множестве, симметричном относительно начала координат.
График четной функции симметричен относительно оси ординат:
x
0
x0
- x0
Слайд 7Функция y = f(x) называется нечетной, если для любого значения
x, взятого из области определения функции, значение –x также принадлежит
области определения и выполняется равенство f(-x) = -f(x).
Примеры нечетных функций:
y = x3; y = x3 + x.
(y = x3; y(1) = 13 = 1; y(-1) = (-1)3 = -1; y(-1) = -y(1)).
График нечетной функции симметричен относительно начала координат:
Слайд 8 При построении графиков четной и нечетной функции достаточно построить
только правую ветвь графика для положительных значений аргумента.
Левая ветвь
достраивается симметрично относительно начала координат для нечетной функции и относительно оси ординат для четной функции.
Произведение двух четных или двух нечетных функций представляет собой четную функцию, а произведение четной и нечетной функций – нечетную функцию.
Большинство функций не являются ни четными, ни нечетными.
Пример:
y = x3 + x2
y(-1) = (-1)3 + (-1)2 = -1 + 1 = 0
y(1) = (1)3 + (1)2 = 1 + 1 = 2
Слайд 9Периодичность
Функция y = f(x) называется периодической, если существует такое число
T≠ 0, что для любого значения x, взятого из области
определения, значения x + T и
x – T также принадлежат области определения и выполняется равенство
f(x) = f(x + T) = f(x – T):
Слайд 10 Число T называется периодом функции. Всякая периодическая функция имеет
бесконечное число периодов. Числа вида nT при любом целом n
также являются периодом функции f(x).
Иногда периодом называют наименьшее их всех чисел T > 0, удовлетворяющее данному выше определению.
Примеры периодических функций:
y = sin x; y = ctg x; y = sin3x.
Периодической является и всякая постоянная функция, причем ее периодом служит любое ненулевое число. Например: y = 2; y = 10.
Слайд 11Нули функции
Нулем функции называется такое действительное значение x, при котором
значение функции равно нулю.
Для того, чтобы найти нули функции,
следует решить уравнение f(x) = 0. Действительные корни этого уравнения являются нулями функции y = f(x). Нули функции представляют собой абсциссы точек, в которых график этой функции либо пересекает ось абсцисс, либо касается ее, либо имеет общую точку с этой осью.
х1, х2, х3 – нули функции у = f(x).
Слайд 12Промежутки знакопостоянства
Числовые промежутки, на которых непрерывная функция сохраняет свой знак
и не обращается в нуль, называются промежутками знакопостоянства.
Над этими
промежутками график функции лежит выше оси абсцисс, если
f(x) > 0, и ниже оси абсцисс, если f(x) < 0.
Слайд 13Монотонность
Функцию называют монотонно возрастающей, если с увеличением аргумента значение функции
увеличивается, и монотонно убывающей, если с увеличением аргумента значение функции
уменьшается.
y = f(x)
Слайд 14 Функция y = f(x) называется монотонно возрастающей на интервале
(a, b), если для любых x1 и x2, принадлежащих этому
интервалу, из неравенства x2 > x1 следует неравенство f(x2) > f(x1). Функция y = f(x) называется монотонно убывающей на интервале (a, b), если для любых x1 и x2, принадлежащих этому интервалу, из неравенства x2 > x1 следует неравенство f(x2) < f(x1). Интервал (a, b) предполагает взятым из области определения функции.
Слайд 15Понятие обратной функции
Функция, принимающая каждое свое значение в единственной
точке области определения, называется обратимой. Таким образом, при k≠0 функция
f(x) = kx + b обратима, а функция f(x) = x2 не является обратимой.
Если между величинами х и у существует функциональная зависимость, то, вообще говоря, безразлично, какую из этих величин считать аргументом, а какую – функцией.
Пусть задана функция y = f(x), где y является зависимой переменной, x – аргументом. Очевидно, в этом случае x и y можно поменять ролями, т. е. x будет функцией, а y – аргументом. Тогда рассматриваемая функциональная зависимость между x и y запишется так: x = Y(y). Функция x = Y(y) называется обратной по отношению к функции y = f(x).
Слайд 16Экстремумы функции. Наибольшее и наименьшее значение функции
Точка x0 называется
точкой максимума (точкой минимума) для функции f(x), если значение в
этой точке больше (меньше), чем значение функции в ближайших соседних точках.
Для обозначения максимума и минимума существует общий термин «экстремум» (от латинского «крайний»).
Слайд 17Пусть функция y = f(x) определена на отрезке[a; b]. Говорят,
что функция имеет максимум в точке x0Î [a; b], если
существует окрестность точки x0, целиком содержащаяся в [a; b] и такая, что для любого x, принадлежащего этой окрестности, выполняется неравенство f(x) < f(x0).
Под окрестностью точки x0 понимают интервал длины 2e с центром в точке x0, т. е. (x0 – e ; x0 + e), где e – произвольное положительное число.
Слайд 18Пусть функция y = f(x) определена на отрезке [a; b].
Говорят, что функция имеет минимум в точке x0Î[a; b], если
существует окрестность точки x0, целиком содержащаяся в [a; b] и такая, что для любого x, принадлежащего этой окрестности, выполняется неравенство f(x) > f(x0).
Максимумы и минимумы функции не являются обязательно наибольшими и наименьшими значениями этой функции во всей области определения. Например, функция y = f(x) определена на отрезке [a; b], имеет четыре экстремума: два минимума (x = C1 и x = C3) и два максимума (x = C2 и x = C4). Вместе с тем, функция достигает наибольшего значения при x = a и наименьшего при x = b.
Признак максимума функции:
Если функция непрерывна в точке x0
и ее производная, переходя через нее,
меняет знак с плюса на минус,
то x0 есть точка максимума.
Признак минимума функции:
Если функция непрерывна в точке x0
и ее производная, переходя через нее,
меняет знак с минуса на плюс, то x0 есть точка
минимума.
Слайд 19Непрерывность
Функция y = f(x) называется непрерывной на промежутке, если
она определена на этом промежутке и непрерывна в каждой точке
промежутка.
Геометрическая непрерывность функции на промежутке означает, что график этой функции на данном промежутке изображен сплошной линией без скачков и разрывов. При этом малому изменению аргумента соответствует малое изменение функции.
Если при x = a функция y = f(x) существует в окрестности этой точки, но в самой точке x = a не выполняется условие непрерывности, говорят, что точка
x = a есть точка разрыва функции. В самой точке x = a функция может существовать, а может и не существовать.
Слайд 20Элементарные функции
Линейная
Обратная пропорциональность
Степенная
Показательная
Логарифмическая
Тригонометрические
Слайд 21Линейная функция
Функция вида y = kx + b, где k
и b некоторые числа, называется линейной.
1. Если k =
0, тогда y = b.
Эта функция определена на множестве R и для каждого X принимает одно и то же значение, равное b.
Графиком является прямая, параллельная оси Оx, если b = 0, то прямая совпадает с осью Ox.
Слайд 222. Если b = 0, то y = kx.
Линейная
функция вида y = kx называется прямой пропорциональностью. Она определена
на множестве R.
Функция является монотонно возрастающей, если k > 0, и монотонно убывающей, если k < 0. Графиком функции является прямая, проходящая через начало координат. При k > 0 точки графика принадлежат I и III координатным четвертям. При k < 0 точки графика принадлежат II и IV координатным четвертям.
0
y
x
y = kx
k < 0
y = kx + b
Слайд 23Коэффициенты k и b в уравнении линейной функции y =
kx + b, имеют наглядное геометрическое толкование.
Значение коэффициента b
определяет отрезок, отсекаемый графиком линейной функции на оси ординат, а коэффициент k определяет тангенс угла α, образованного осью абсцисс и прямой; угол отсчитывается от положительного направления оси абсцисс. Если k > 0, то образованный угол острый, если k < 0, то угол тупой.
Слайд 24Обратная пропорциональность
Гипербола - график функции
. При а > 0 расположена в I и
III четвертях, при а < 0 - во II и IV. Ось симметрии - прямая у = х (а > 0)
или у = - х (а < 0).
Слайд 25Степенная функция
Функция вида
. Пример – парабола.
Парабола -
график функции квадратного трёхчлена
у = ах2 + bх + с. Имеет вертикальную ось симметрии. Если а > 0, имеет минимум, если а < 0 - максимум. Точки пересечения (если они есть) с осью абсцисс - корни соответствующего квадратного уравнения ax2 + bx +с =0
Слайд 26Показательная функция
Функция, которую можно задать формулой y = ax, a
> 0, a ≠ 1, называется показательной.
Эта функция
определена для любых действительных x, а областью значений является промежуток (0; + ∞).
График показательной функции – кривая, проходящая через точку (0; 1). Он неограниченно приближается к оси абсцисс, но не достигает ее.
При a > 1 функция монотонно возрастает, а при 0 < a < 1 – монотонно убывает.
Слайд 27Логарифмическая функция
Функция вида y = logax, где a > 0,
a ≠1, называется логарифмической.
Эта функция определена на промежутке (0;
+ ∞), а областью значений является промежуток (-∞; + ∞).
Графиком логарифмической функции является кривая, проходящая через точку (1; 0). Он неограниченно приближается к оси ординат, но не достигает ее. При a > 1 функция монотонно возрастает, а при 0 < a < 1 – монотонно убывает.
Слайд 28Тригонометрические функции
1.Функция синус (y = sin x)
Функция определена
и непрерывна на всем множестве действительных чисел. Эта функция ограничена
|sin x| ≤1. Она периодическая, ее период T = 2πn, sin( x + 2πn) = sin x. Функция
y = sin x – нечетная: sin (-x) = -sin x ее график симметричен относительно начала координат.
Функция принимает нулевые значения
При х = πn.
Функция y = sin x возрастает
на промежутках
[- π /2 + 2 π n; π /2 + 2 π n], n Î Z
и убывает на промежутках
[π /2 + 2 π n; 3π/2 + 2 πn], n Î Z
Слайд 29 2.Функция косинус (y = cos x)
Функция определена и
непрерывна на всем множестве действительных чисел. Эта функция ограничена |cos
x| ≤1.
Она периодическая, ее период T = 2 π n: cos(x + 2 πn) = cos x, n Î Z. Функция y = cos x – четная: cos (-x) = cos x ее график симметричен относительно оси ординат.
Функция принимает нулевые значения
при х = π /2 + π n, n Î Z.
Функция y = cos x возрастает
на промежутках
[-π + 2πn; 2 πn], n Î Z
и убывает на промежутках
[2πn; π + 2πn], n Î Z
y
x
0
1
-1
-p
p
p/2
-p/2
y = cos x
5p/2
T = 2p
3p/2
2p
Слайд 30 3.Функция тангенс (y = tg x)
Функция определена при x
≠ π /2 + πn, nÎ Z. Ее областью значений
является интервал (-∞; +∞)
Она периодическая, ее период T = π n, n Î Z: tg( x + π n) = tg x, n Î Z. Функция y = tg x – нечетная: tg (-x) = -tg x и ее график симметричен относительно начала координат. В точках x = π /2 + π n, n Î Z функция y = tg x не существует, и говорят, что в этих точках функция терпит разрыв, т. е. она не является непрерывной.
Функция принимает нулевые значения при х = πn, n Î Z.
Функция y = tg x возрастает на всех интервалах определения
(- π /2 + πn; π /2 + πn), n Î Z.
Слайд 31 4.Функция котангенс (y = ctg x)
Функция определена при x
≠ πn, nÎ Z. Ее областью значений является интервал (-∞;
+∞) .
Она периодическая, ее период T = πn, n ÎZ: ctg(x + πn) = ctg x, n Î Z. Функция y = ctg x – нечетная: ctg (-x) = -ctg x и ее график симметричен относительно начала координат. В точках x = πn, n Î Z функция y = ctg x не существует, и говорят, что в этих точках функция терпит разрыв, т. е. она не является непрерывной.
Функция принимает нулевые значения при х = π /2 + πn, n Î Z . Функция y = ctg x убывает на всех интервалах определения (2 πn; π + pn), n Î Z.
y
x
0
1
-1
p/2
-p/2
y = сtg x
p
3p/2
-p
Слайд 32Домашнее задание
1. Найти область определения функций:
;
Слайд 33Домашнее задание
2. Найти множество значений функций:
у = х2–
6х+5; у = 3 + 2sinx;
y = 1 –
3cosx;
3. Исследовать на четность функции:
у = х20; у = х13;
у = х2+ 5х;
у = 2х + 2-х;
Слайд 34Домашнее задание
4. Функция задана в виде
.
Найти:
1) у (-х); 2) у
(kх); 3) у (х+a); 4) у(|х|).