高中数学“函数的概念与性质”教学研究

专题讲座

函数是中学数学中的重点内容，它是描述变量之间依赖关系的重要数学模型. 本专题内容由四部分构成：关于函数内容的深层理解；函数概念与性质的教学建议；学生学习中常见的错误分析与解决策略；学生学习目标检测分析.

研究函数问题通常有两条主线：一是对函数性质作一般性的研究，二是研究几种具体的基本初等函数――二次函数、指数函数、对数函数、幂函数.研究函数的问题主要围绕以下几个方面：函数的概念，函数的图象与性质，函数的有关应用等. 一、关于函数内容的深层理解 （一）函数概念的发展史简述

数学史角度：早期函数概念（Descartes，1596―1650引入坐标系创立解析几

何，已经关注到一个变量对于另一个变量的依赖关系）[几何角度]；Newton，

1642―1727，用数流来定义流量（fluxion）的变化率，用以表示变量间的关系；Leibniz，1646―1716引入常量、变量、参变量等概念；Euler引入函数符号式[代数角度]；Dirichlet，1805―1859提出

，并称变量的函数是一个解析表达是与 之间的一种对应的观点[对应

关系角度] ；Hausdorff在《集合论纲要》中用“序偶”来定义函数[集合论角度]. Dirichlet：认为怎样去建立与于在某区间上的每一个确定的值，

之间的关系无关紧要，他拓广了函数概念，指出：“对都有一个确定的值，那么 叫做的函数.”这种函数

的定义，避免了以往函数定义中所有的关于依赖关系的描述，简明精确（经典函数定义）.

Veblen，1880－1960用“集合”和“对应”的概念给出了近代函数定义，通过集合概念，把函数的对应关系、定义域及值域进一步具体化了，且打破了“变量是数”的限制，变量可以是数，也可以是其它对象.

（二）初高中函数概念的区别与联系 1．初中函数概念： 设在某个变化过程中有两个变量一的值与它对应，我们就说

2．高中函数概念：

，如果对于在某个范围内的每一个值， 叫的函数. 都有唯

是的函数，叫自变量，

（1）设A，B是两个非空集合，如果按照某种对应法则f，对A中的任意一个元素x，在

B中有一个且仅有一个元素y与x对应，则称f是集合A到集合B的映射.记作 其中叫原象， 叫象. ，

（2）设集合A是一个非空的数集，对A中的任意数x，按照确定的法则f，都有唯一确定的数y与它对应，则这种映射叫做集合A上的一个函数.记作 .

其中x叫做自变量，自变量取值的范围（数集A）叫做这个函数的定义域.所有函数值构成的集合定.

（3） 函数是一种特殊的映射.其定义域和值域都是非空的数集，值域中的每一个元素都有原象.

构成函数的三要素：定义城，值域和对应法则，其中定义域和对应法则是核心. （三）函数在整个数学知识体系中的地位及作用

函数是中学数学最重要的基本概念之一，其核心内涵为从非空数集到非空数集的映射；函数思想也是整个高中数学最重要的数学思想之一，而函数概念是函数思想的基础；它不仅对前面学习的集合知识做了巩固和发展，而且它是学好后继知识的基础和工具；函数与方程、不等式、数列、三角函数、解析几何、导数等内容的联系也非常密切；函数的基础知识在现实生活、社会、经济及其它学科中有广泛的应用；函数概念及其反应的数学思想方法已广泛渗透到数学的各个领域，是进一步学习数学的重要基础. （四）函数的概念与性质结构框图

叫做这个函数的值域.函数的值域由定义域与对应法则完全确

（五）函数的概念与性质教学重点和难点 教学重点： 1．函数的概念 2．函数的基本性质

3．基本初等函数的图象和性质 教学难点： 1．函数概念的理解

2．对函数的单调性、奇偶性、周期性实质的把握 3．运用基本初等函数的图象和性质解决简单问题 二、函数概念与性质的教学建议：

（一）如何深入把握函数的概念？ 1．映射与函数的教学建议：

教学中，由于映射与函数的概念比较抽象，不易把握，故本部分内容宜采用教师引导，师生共同研讨的方式来学习.

在教学中，教师可以类似举如下的例子进行剖析： 例1：设集合合 中的元素 和

都是自然数集合 . 映射 把集合

中的元素映射到集

, 则在映射作用下, 2的象是_______；20 的原象是________. .

分析：由已知，在映射所以，2的象是 作用下的象为；

设象 20 的原象为，则的象为 20，即由于 ，

随着的增大而增大，又 .

，所以20 的原象是4.

这个例子要求学生理解映射的意义，对于给出对应关系的映射会求映射中指定元素的象与原象. 能够有效判别学生对映射、象、原象这些概念的把握程度.同时，题目中兼顾对于函数

性质的探究，具有一定的综合程度. 2．函数的定义域问题：

确定函数的定义域是研究函数问题的先决条件，因此对于一个函数问题，首先要明确自变量的取值集合.教学中，教师可通过类似下述问题明确求函数定义域的几类常见问题： 例2：求下列函数的定义域： （1）； （2）； （3）； （4）；

解：（1）由，得，所以或，所以或. 所以，所求函数的定义域为（2）由 得， 或 . .

所以，所求函数的定义域为. （3）由得，且，， 所以，所求函数的定义域为 （4）由得即所以. 所以，所求函数定义域为.

例3：如图，用长为的铁丝弯成下部为矩形，上部为半圆形的框架，若矩形的底边长为

，求此框架围成的面积与的函数关系式，并指出定义域. 解:根据题意, .

弧长为，所以.

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