Ⅰ 初中數學函數知識講解
一、關於函數教材的地位
函數關系是量與量之間關系的抽象,凡涉及到量的關系就少不了要用函數概念去描述、去刻畫,並通過它去研究客觀實際中的數量關系,所以無論就業或升學都要學點函數概念.
高中代數教材是以函數為中心,函數又比較抽象、難學,所以在初中講點函數為高中作點准備也是必要的.
就以初中代數本身而言,像解三角形、二次不等式等也都離不開函數的有關概念.在物理、化學中像勻速運動、波義耳定律、拋射運動、自由落體也都要有相應的函數作基礎.
因此,初中學習函數初步是相當必要的.
二、初中函數教學的特點
首先,從整個中學階段來看,函數教學大致可劃分為下面三個階段:
第一,感性認識階段
這一階段以積累材料為其主要特徵.在正式引入函數概念之前,基本上都屬於這一階段.
這一階段教學的基本內容,大致有以下幾個方面:
(1)通過各種關型的算術運算,讓學生觀察運算的結果與組成這一運算的各項之間的相互關系.如:和數與被加數、加數之間的相互關系,商數與被除數、除數之間的相互關系等.
(2)通過代數式和方程的學習,讓學生進一步認識到如何用文字來表示一般的數量關系;如何用代數式來表示量與量之間的關系等.
(3)通過數的概念的發展,來積累學生關於「集合」這一概念的初步思想.例如在講被開方數的容許值時,可以引導學生注意非負數集合.課本有意識地滲透了一些集合思想,這對以後講函數概念是極其有幫助的.
(4)通過數軸和坐標的教學積累關於「對應」這一概念的初步思想.
第二,理性認識階段
這一階段是函數教學的主要階段.它分為二個小循環.第一個循環是初中的「函數及其圖像」;第二個循環是高中從集合開始一直講到三角函數及其圖像.這一階段的教學任務是正確地形成函數的一般概念,較深刻地理解函數關系,掌握繪制簡單的函數圖像和討論它們的性質的方法,學會應用函數的性質來解決某些比較簡單的實際問題,把學生的認識水平和思維水平向前推進一步.
第三,深化和發展階段
這一階段的主要任務是了解函數的變化趨勢,並通過它,初步掌握極限的方法——無限精確化的方法;利用微積分這一工具,對函數的增減、極值再作深一步的研究,並指出利用初等方法研究函數的局限性.
這三個階段是彼此銜接的,由此可見,初中的函數教學具有承上啟下的作用,對它學習的好壞,會直接影響後面的學習.
其次,初中的函數教學,無論對函數概念還是函數性質的教學,都是一種描述性的.這樣,准確性和通俗性是其教學特點.盡管是描述性的,但交待要准確,不要給學生以錯覺,並且交待又要遇俗易懂,讓學生易於接受.為此需要多舉實例,多運用圖形、表格等直觀手段.
三、關於函數概念
關於函數定義,常常有要素說的提法,如函數是由三個要素組成:定義域、對應法則、值域.這種提法不太科學,最好不要提要素,而應該重點放在函數概念的本質特徵上.因為要素並未完全反映本質特徵.
函數概念,它的本質特徵是兩條:一條是「隨處定義」,一條是「單值對應」(名詞可不必向學生提).
「隨處定義」是指:在一個 R:X→Y的關系中,如果定義域和X相等,則R便是一個隨處定義的關系.也就是說,X中的任一個元x都有Y中的元y和它對應.所以隨處定義的條件是
在圖39所表示的關系中,(1)是隨處定義的,而(2)不是.
單值對應是指:若R為由集X到集Y的關系,而對任何一個x∈X都只有一個y∈Y和它對應,則說R是單值的,即
圖40的(1)、(2)是單值對應,(3)不是單值對應.
在初中代數的函數定義中,本質就是這兩條:「對於x在某一個確定的范圍內的每一個確定的值(隨處定義),y都有唯一確定
的值與它對應(單值對應).」這兩條缺一條就不成為其函數了,所以強調本質特徵比強調要素明確得多了.
此外,還要防止學生把函數都看成式,不然,就縮小了函數概念的外延.為此,在講授函數概念時,還要舉出不能用式子表示的函數的例子.
四、關於函數定義域的教學
中學課本對定義域有兩個方面要求:如果用式子給出,不指明定義域,那是指自然定義域,即使式子有意義的自變數x的取值范圍.課本還指出「遇到實際問題時,確定函數的自變數取值范圍,必須使實際問題也有意義」.所以教學時要有所反映.
求函數定義域要涉及到諸如解方程、不等式、分式、根式等知識,所以是以新帶舊很好的材料,這在教學中應作適當要求,但是題目應該是最基本的,不要故意去搞一些很做作的題,因為這種訓練是沒有多大意義的.
五、關於函數圖像的教學
由於函數往往涉及無窮集,因而一般來說圖像應無限延伸,但這在畫圖像方面有局限,只能用有限來表示無限.這樣,一方面要求有限圖像能反映出無限圖像的主要特徵(如與軸的交點、峰點等要表現出來);另一方面,要反映出無限的趨勢(如與x軸無限接近等).這兩點也是畫函數圖像總的要求.
要讓學生掌握描繪函數圖像的下述技能:設數、計算(或查表)、設坐標單位、標點、補點、用光滑曲線連接.
這里要分兩種情況:
一種情況是事先並不知所畫圖像是什麼樣子,也不知其什麼性質.這時候設點應該密一些,並正、負都有,如果自變數及對應值數值較大,那麼坐標單位可設小一些;如果彎曲處點還不夠,則應適當補點,總之不要讓圖像走樣.
另一種情況是事先已知圖像是什麼樣子,那麼設點可以根據圖像特點來設.如正比例函數,只需設一個點,再與原點連結即可.一次函數可任意設兩點.反比例函數若k>0,只需設第一象限的點,第三象限的點可用原點對稱的點得到.k<0,只需設第二象限的點,第四象限的點可用與原點對稱的點得到.對於二次函數可設頂點、與x軸的兩個交點等.
以上這些技能都應讓學生掌握.
教學中要注意函數圖像在解方程、不等式中的作用.
六、關於反比例函數的教學
反比例函數無論從定義、圖像、性質來說,都是教學的難點.這反映在的敘述方式與正比例函數極其相似,就容易給人以誤解.
(2)反比例函數圖像是曲線而不是直線(第一次出現曲線),畫曲線圖像技能的培養,如曲線是兩支、曲線不與任何軸相交,且與x軸、y軸無限接近等都是難點.
(3)在講授單調性時,對於「負值絕對值越大就越小」,就常常被圖像的表面現象迷惑而錯誤理解,從而對單調性得出錯誤結論.
這些都是應該予以重視的.
七、關於二次函數的教學
二次函數是初中字習函數的高潮和重點.它一方面與二次方程、二次不等式等密切相關,即把二次方程、二次不等式統一在函數觀點下,可把兩者有機地聯系起來;另一方面,在講授二次函數時,又要學習如「沿橫、縱軸平移」、「配方」、「極值」等重要的數學思想、概念和方法,因此二次函數教材具有重要的培養性.
「參數a的意義」、「對稱軸方程」、「沿軸平移」、「極值的意義」等,都是教學的難點.教學中克服這些難點,要從學生實際出發,採用具體的、形象的方法來講授.
有關二次函數的題目難度要適當控制,題型要適當歸類,重點應放在培養分析問題的能力上.