第一节 函数的概念
Chapter 1
一、变量
三、函数的简单性质
二、函数概念
四、初等函数
Economic- mathematics Wednesday,July 29,200940 - 2
一、变量
(一)变量与常量在观察过程中始终保持固定数值的一种量称为 常量 。
一般用字母 a,b,c 等表示。如物体的重力加速度,某段时间内某种商品的不变价格等都是常量。
在观察过程中可以取不同数值的一种量称为 变量 。
一般用字母 x,y,z 等表示。如一天中的气温、湿度,生产过程中的产量等都是变量。
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一、变量
(一)变量与常量通常用,区间” 来表示变量 x 的变化范围。
闭区间 [ a,b ]表示满足不等式 的实数 x 的全体。
开区间 (a,b )表示满足不等式 的实数 x 的全体。
半开闭区间 ( a,b ]表示满足不等式 的实数 x 的全体。
半开闭区间 [ a,b )表示满足不等式 的实数 x 的全体。
(二)区间
bxa
bxa
bxa
bxa
),(
),(,)[,](,)(



以及,,-,-
还有无穷区间:
bbbb
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一、变量
(一)变量与常量
(二)区间
(三)邻域邻域;的的集合称为的满足 00 xxxx
空心邻域;的的集合称为的满足 000 xxxx
x0x0x0x

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二、函数概念
(一)引例例 1 有一工厂 A 与铁路的垂直距离为 a 公里,它的垂足
B 到火车站 C 的铁路长为 b 公里,工厂的产品必须经火车站 C 才能转销外地。 已知汽车运费是 m 元 / 吨公里,火车运费是 n 元 / 吨公里( nm? ),为使运费最省,想在铁路上另修一小站 M 作为转运站,那么运费的多少决定于 M 的地点。 试将运费表为距离 BM 的函数,见图。
a
b
x
A
B CM解 设 xBM?,运费为 y 。
由题意,22 xaAM,
则 )(22 xbnxamy
定义域为 [0,b ] 。
xbMC
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二、函数概念
(一)引例例 2 某运输公司规定货物的吨公里运价为:在 a 公里以内,每公里 k 元;超过 a 公里,超过部分每公里为 k
5
4
元。求运价 m 和里程 s 之间的函数关系。
解 由于运价以 a 公里为界,分两种情况定价,
因此所求函数关系应该是分段函数,


asaskka
asks
m
),(
5
4
0,
定义域为 ),0( 。
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二、函数概念
(二)函数的定义设 x 和 y 是两个变量,D 是一个非空的数集,如果对于每个数 Dx?,变量 y 按照一定法则总有确定的数值和它对应,则称 y 是 x 的 函数,记作 )( xfy?
其中 x 称为 自变量,y 称为 因变量 。集合 D 称为函数的 定义域,记作 )( fD 。
对于 Dx?0 所对应的 y,称为 0xx? 时 函 数
)( xfy? 的 函数值,记作 )( 00 xfy 或 。
全体函数值的集合Dxxfyy ),(,称为函数
)( xfy? 的 值域,记作 )( fZ 。
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二、函数概念
(二)函数的定义例 3 1253)( 2 xxxf 就是一个特定的函数,f
确定的对应法则为,
例 4 设 xxxf 1t a n)(?,求 ).π4(f
12)(5)(3)( 2f
(函数的两个要素,函数的对应法则和定义域 )
( 1)对应法则
.4)4ta n (4)4(f解
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二、函数概念
(二)函数的定义
(函数的两个要素,函数的对应法则和定义域 )
( 1)对应法则例 5 求函数 62 xxy 7 12a r c s i n?x 定义域,
由 062 xx 得解得,23 xx 或由 17 12x,得 712x,
( 2)定义域
0)2)(3( xx解解得,43 x
于是,所求函数的定义域是 ]4,3[]2,3[,
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二、函数概念
(二)函数的定义两个函数相同,当且仅当两个要素相同。
问 xy? 和 x
xy 2?
是不是相同的函数关系?
解 两个函数关系定义域不相同,因此不是相同的函数关系。
xy?
O x
y xxy 2?
O x
y
例 6
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二、函数概念
(二)函数的定义两个函数相同,当且仅当两个要素相同。
研究 xy? 和 2xy? 是不是相同的函数关系?
解 当 0?x 时,2xy? 就是 xy? 。当 0?x 时,2xy?
是 xy 。两者的对应关系不同,因此两者不是相同的函数关系。
xy?
O x
y 2xy?
O x
y
例 7
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二、函数概念
(三)复合函数定义 设函数 )( ufy? 的定义域为 )( fD,若函数 )( xu 的值域为 )(?Z,且 )()( fDZ
非空,则称 ))(( xfy 为复合函数。 x 为 自变量,y 为 因变量,u 为 中间变量 。
1.不是任何两个函数都可以复合的 ;
,a r c s i n uy?例如 ;2 2xu )2a rcs i n ( 2xy
2.复合函数可以由两个以上的函数经过复合构成,
,2c ot xy,uy?,c o t v?,2
xv?
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将下列复合函数进行分解,
⑴ )1s i n ( l n 2 xy ; ⑵ 2)(3t an 15
2
xy
解 ⑴ 1,,ln,s i n 22
1
xwwvvuuy,
设 2)( xxf?,xxg 2)(?,求,)( xgf)( xfg,解 f [ g ( x )] = [ g (x )]
2 = ( x2 ) 2 = x4,
g [ f ( x )] = )(2 xf =
2
2 x,
⑵ 1,3,2,t a n,25 xtvvwwuuy t,
例 8
例 9
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二、函数概念
(四)反函数顾名思义,反函数就是把 )( xfy? 反解出来,
所得到的函数 )( yx 。例如,由 3xy? 反解得到 3 yx? 。
定义 设给定 y 是 x 的函数 y = )( xf,如果把 y 当作自变量,x 当作函数,则由关系式 y = )( xf 所确定的函数 )( yx 称为函数 y = )( xf 的反函数.而
y = )( xf 称为直接函数,
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对于反函数,需要正确理解以下几点,
( 2 )一个函数如果有反函数,它必定是一一对应的函数关系。
例如,
2xy?
在 ),( 不是一一对应的函数关系,所以没有反函数。但是,在 ),0( 内,
2xy?
有反函数 xy? ;在 0),( 内,
2xy?
有反函数 xy 。
( 1 )互为反函数的两个函数的定义域和值域是反的。
二、函数概念
(四)反函数
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( 3 )在 x o y 坐标系中,)( xfy?
和 )(
1
yfx
表示同一曲线。
如果把在 )(
1
yfx
中把 yx 和的位置对调,那么 )( xfy?
与其反函数 )(
1
xfy
的图形关于直线 xy? 对称。
)(xfy?
O x
y xy?
)(1 xfy
对于反函数,需要正确理解以下几点,
( 2 )一个函数如果有反函数,它必定是一一对应的函数关系。
( 1 )互为反函数的两个函数的定义域和值域是反的。
二、函数概念
(四)反函数
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二、函数概念
(五)分段函数用两个或两个以上的算式表示的函数,称为 分段函数 。



0,1
0,12)(,
2 xx
xxxf再如
12 xy12 xy,5132)3(f
,81)3()3( 2f
.1)0(f
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二、函数概念
(六)常用的经济函数举例
1、需求函数与供给函数
0,,
0,0,,
0,0,
0,,




baaeQ
Pka
P
k
Q
Pk
P
k
Q
baaPbQ
kP
a
指数函数:
幂函数:
=反比函数:
=线性函数:
0,,
0,,
0,,

baaeQ
akkPQ
babaP
kP
a
指数函数:
=幂函数:
-=线性函数:
用来拟合需求函数用来拟合供给函数或供给量表示需求量表示价格,
Q
P
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二、函数概念
(六)常用的经济函数举例
2、总成本函数
3、总收益函数
4、总利润函数
)()( 21 QCCQC
QQPQR )()(
)()( QCQRCRL
平均成本函数 QQCQC )()(?
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4.函数的有界性
1.函数的单调性
2.函数的奇偶性
3.函数的周期性三、函数的简单属性
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1.函数的单调性,
如 果 函 数 )( xfy? 对 区 间 ),( ba 内 的 任 意 两 点
21
xx 和,当
21
xx? 时,有 )()(
21
xfxf?,则称此函数在区间 ),( ba 内是单调增加的,当 21 xx? 时有 )()( 21 xfxf? 则称此函数在区间 ),( ba 内是单调减少的。
单调增加函数的图形是沿 x 轴正向逐渐上升的,左图;
O x
y )(xfy?
a b
单调减少函数的图形是沿 x 轴正向逐渐下降的,右图。
O x
y )(xfy?
a b
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2.函数的奇偶性,
给定函数 )( xfy?,如果对所有的 )( fDx?
( 1 )若 )()( xfxf,则称 )( xf 为 偶函数 。
( 2 )若 )()( xfxf,则称 )( xf 为 奇函数 。
性质,偶函数的图形关于 y 轴对称;
奇函数的图形关于原点对称。
O x
y
a? a
偶函数
O x
y
a? a
奇函数
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3.函数的周期性,
(通常说周期函数的周期是指其最小正 周期 ),
对于函数 )( xfy?,如果存在正的常数 T,
使得 )()( xfTxf 恒成立,则称此函数为周期函数,满足这个等式的最小正数 T,称为函数的周期。
-15 -10 -5 5 10 15
x
-1
-0.5
0.5
1
y
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设函数 )( xfy? 在区间 ),( ba 内有定义,如果存在一个正数 M,对于所有的 ),( bax?,恒有
Mxf?)(,
则称函数 )( xf 在区间 ),( ba 内是有界的。否则,
则称函数 )( xf 在区间 ),( ba 内是无界的。
例如,函数 xy s i n? 在 ),( 是有界的,这是因为对于任何实数 x,恒有 1s i n?x 。 需要注意的是,“界”不一定是“恰好的界”,譬如我们取 2?M 作为函数 xs i n 的界也是可以的,即 2s i n?x 。
4.函数的有界性,
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再如,函数
x
y
1

( 0,2 )是无界的,而在
),1[ 是有界的。
设函数 )( xfy? 在区间 ),( ba 内有定义,如果存在一个正数 M,对于所有的 ),( bax?,恒有
Mxf?)(,
则称函数 )( xf 在区间 ),( ba 内是有界的。否则,
则称函数 )( xf 在区间 ),( ba 内是无界的。
4.函数的有界性,
o x
y
xy
1?
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四、初等函数下列函数称为 基本初等函数 。
( 1 )常量,cy?
( 2 )幂函数,axy? ( a 为任何实数 )
( 3 )指数函数,xay? ( 1,0 aa ),xey?
( 4 )对数函数,xy al o g? ( 1,0 aa ),xy ln? ( 5 )三角函数,xy s i n?,xy c o s?,xy ta n?
xy c ot?,xy s e c?,xy c s c?
( 6 )反三角函数,xy a r c s i n?,xy a r c c o s?
xy a r c ta n?,xy c ota r c?
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1.幂函数 )( 是常数xy?
o x
y
)1,1(
1
1 2xy?
xy?
xy
1?
xy?
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2.指数函数 )1,0( aaay x xey?
1
o
x
y
)1( aay x )10( aay x
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3.对数函数 )1,0(l o g aaxy a xy ln?
)1(l o g axy a
)10(l o g axy a
)0,1(o x
y
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4.三角函数正弦函数
xy sin?
xy sin?
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xy cos?
xy cos?余弦函数
4.三角函数
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正切函数 xy ta n?
xy tan?
4.三角函数
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xy cot?余切函数
xy co t?
4.三角函数
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正割函数 xy s ec?
xy se c?
4.三角函数
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xy c s c?余割函数
xy csc?
4.三角函数
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5.反三角函数
xy a r c si n?
xy a r cs i n?反正弦函数
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xy a r c c o s?
xy a r c c o s?反余弦函数
5.反三角函数
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xy a r ct a n?反正切函数
xy a r ct a n?
5.反三角函数
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xy co t?反余切函数 arc
xy co t?arc
5.反三角函数
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由 基本初等函数 经过 有限次 四则运算 及 有限次 复合步骤 所构成,且用 一个 解析式表示的函数,叫做 初等函数,否则就是 非初等函数,
四、初等函数
,例如 xxxf a r ct a nco s1)(
都是初等函数;与 )1c os ()( 22 xxxf
,0,1 0,12)( 2



xx
xxxf而
.2 却不是初等函数与 nxxx