为什么要这样呢?因为我希望大家能看到,并记住,每一个函数的使用,背后为我们人类带来了多少的方便,解决了多少让人兴奋的事情。这里面,太有趣了。 并且,我希望大家可以通过了解了几种函数的背后的真相之后,用非常简单的方法,就把函数的各种应用都能串联起来,并在解题的时候得心应手! 在我们上一篇对数的科普之后,相信我们对于这个复杂难认的对数函数式,已经有了很切实的认识。 而本篇文章,我们要与大家分享的,是对数的运算。 要做好对数的运算,只要一个招式。 而在讲这个招式,我们需要用到上一篇的口诀: 在对数运算中,有两个最为基础的运算公式: 如果我们用上面的口诀来去理解这两条公式,设logaM=m,logaN=n。 则am等于M;an等于N。am*an=M*N=am+n。 也就是说,a的(m+n)次方等于M*N。 用对数的表示方法,就可以得到: 同样地,am/an=M/N=am-n 即有: 用同样的方法(最重要就是我们前面说的那个口诀),我们一点点理清对数函数与指数函数之间的互逆关系(也叫反函数关系),也就是把两个变量之间的对应关系理清楚,就能把对数运算,全部都弄清楚。 从两个变量的对应关系,我们正式推开,对【函数】的认识。 不知道大家有没有发现,我们在学函数的时候,有三个基本初等函数:指数函数、对数函数、幂函数,还有三角函数等,但是有一组长得很像函数的式子,我们却不叫函数——圆锥曲线。 圆锥曲线,被单独归成一类,最为重要的原因,是它们并不符合函数的基础定义: 对于在某区间上的每一个确定的x值,y都有一个确定的值,那么y叫做x的函数。 这一个定义,是我们现代所使用的函数的定义。
而我们刚才说到,圆锥曲线并未被纳入到函数的范畴中,是因为,我们所定义的函数是,对于定义域内任何一个X的取值,有且只有一个Y值与之对应。 而在圆锥曲线中,X取一个值的时候,往往会有两个Y值可以与它对应,这就超出了函数的定义。 但现在问题是:为什么这些伟大的数学家们,要如此绝决地要求,对于一个X值,只能有一个Y值与之对应呢? 这就延伸到了我们的数学家们,在做各种研究的时候(有时候是物理研究、有时候是化学、或是生物或天文学等),并非每次都从【因】推至【果】。 打一个比方,爱迪生发现钨丝用作电灯,是经历了大量反复的实验才得到的一个结果,在获得了【钨丝作为电灯灯芯可以持久耐用】的这一个结果之后,才推论出来钨丝的性质。 类似的研究举不胜举,往往科研的结果不是从因推到果,而是通过尝试获得结果之后,再推论到因。 再拿我们前面说的,时间与路程的问题来说,虽然我们会知道S=Vt,其中 t 可以被看成是自变量,S可以看成是因变量,但是在实际的过程中,我们并不是每次都先知道 t,才知道S。有很多时候,我们是通过我们行走了多少的路程,来反推我们使用了多少的时间。如果对于一个自变量,如 t ,会有两个甚至多个S的取值可以与之对应的话,那么我们在多研究中就会容易限入困境,如我们知道了 t ,也还是不能确定S的取值。 所以数学家们,把可以一个自变量对应唯一一个因变量的关系,称为函数关系。 从此,当我们说到函数的时候,我们就会知道,如果我们对自变量X取一个值,那么我们的因变量Y,就一定要被确定了;同时,当我们获得了一个因变量Y的值,那么自变量X的可能值也同时被确定了。 我们把这种关系称为函数关系,当我们说一对变量是函数关系的时候,说的正是这种关系。
而我们从高中开始,数学学习中,就是要把这样的函数思维,也就是它们的对应思维清晰掌握。 【函数思维】在很多的解释当中,指的是:用函数的概念和性质去分析问题、转化问题和解决问题的思维策略。 但今天,我希望同学们可以从另外的一个角度,更符合数学发展历程、科学研究状态的角度来去理解【函数思维】——因果关系。 在一对相互依附的变量中,一个变量的变化,决定了另外一个变量的变化。 有因,即有果;有果也必有因。 明确由因导出果的过程,就是我们建立函数的过程。
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