函数的表示法
函数的表示法包括解析式、数表、图像和文字规则。它们回答的是同一件事:给定一个允许的输入,怎样确定唯一输出。选哪一种形式,取决于已知信息与问题要求;一张表能忠实记录有限次观测,却不自动给出表外所有输入的值。
用同一组数据连接三种表示
设一个匀速注水的水槽,开始时有 4 升水,以每分钟 3 升的速度注水,持续 5 分钟;忽略漏水与容器上限。令 为注水后的分钟数、 为水量的升数,则 ,且 这条解析式说明初始量与每分钟增加量。选取三个时刻,得到数表:
| (分钟) | 0 | 2 | 5 |
|---|---|---|---|
| (升) | 4 | 10 | 19 |
图像则把点 、、 放进“时间—水量”坐标系。因为本题的匀速假设对区间中每一时刻都成立,才可以用一段直线连接这些点;若表格只是三次离散测量,就不能单凭它断言中间值一定落在直线上。
相同数值表未必确定相同函数
假如只知道上表三个时刻的数据, 与 在 都给出相同值;但在 ,前者给出 7,后者给出 。数表提供约束,匀速注水这一额外条件才让直线模型有理由。即使更多观测近似共线,是否可用于预测也要检查测量误差和物理条件。
同一个公式也可能因定义域不同而代表不同问题。 在代数上可接受任何实数 ,本题的注水时间却只取 ;把 代入会超出声明的过程。函数进一步区分定义域、陪域和值域。
分段规则也只有一个输出
若前两分钟每分钟注入 3 升,随后关闭进水口,至第 5 分钟水量不变,则 在连接处 ,第一段给出 10;第二段从大于 2 的时刻开始,所以没有“同一输入两个输出”的冲突。图像先上升后水平,表格仍能列出具体值,文字规则则解释变化原因。试算 、,并检查两点在各自的图段上。
参考资料
- OpenStax,《Precalculus 2e》,§1.1:函数记号与多种表示。本站注水案例独立编写。
- 继续阅读:函数、分段函数、函数的单调性与最值。