高中数学:函数

函数可以说是高中数学的基本语言。在小学我们学会用数字来描述事件,到初中用未知数 x, y, z 来描述未知的情况,但高中就以函数来描述“变动”的世界。
函数的本质就是在处理变化,在人文科学、自然科学都会面对一个“变动”的世界,因此函数就成了一个描述自然现象重要的语言。例如,观察每日的温度变化、分析股市的股价走势、了解公司的营收发展,都可以用函数来记录描述。当你学会函数后,你就会有种赞叹与体会,没什么其他语言工具可如此清晰地描写变化的过程。
函数除了描述随着时间流逝,另一个数量的变化外。更可以广泛地来处理变化关系,而大部分科学关心的也就是事与事的关联。日照长短对植物生长的影响?是否多跑些步会对体重有影响?念多少书会对高考有提分?我念哪间学校是否对上大学是否有帮助?但要研究这些复杂的现象,就要先对这世界做个抽象与简化,以数字来表示要处理的对象。
对于这些以数字来表示关系最初当然是用列表法来作纪录。为了够清楚一眼洞析掌些数据的全貌与趋势,图像法的使用就很方便。但后来发现有些资料有些规律,竟然也可以用成解析式来表示他。
但世界的变化关系有无数种,是否能从中找出抽取出几种最具代表性的关系呢?这些最具代表性的关系,就是高中所要处理的三大基本函数:“幂函数、指对数函数、三角函数”,并透过“四则运算、分段函数、复合函数”这三种方法,就可以变化出更多种函数型态。
到此,你可以体会数学语言的特性。他先对复杂的世界先抽象出些最根本的关系。接着在把这些基本的关系发展成复杂的结构,才能去描述这复杂的世界。
其中最困难的就是把复杂世界抽象化的过程,这部分需要很多经验与观察才能有这些洞见。能做出这类发展的都是历史上的大师。而在数学课本的安排上,往往就是给你看大师抽象简化后的结果,某方面他变得比较单纯,但也因为太简单,对很多初学者来说,很难连结到自己的经验,难以用经验去感受消化。但对初学者而言,要驾驭这些简化符合,你要做的第一件事就是尝试连接经验与情境,用自己的话来表述。一但你可以把这语言纳入你的经验框架,学起来就很容易很多了。

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函数图像

分段函数

复合函数
