师:同学们,大家好!今天我们要学习初中数学人教版八年级下册第19章第一节函数的图像第一课时。上节课,我们学习了变量与函数,现在回顾一下,什么是函数呢?一般来说,在某个变化过程中,如果有两个变量x与y,并且对于x的每一个确定的值,y都有唯一确定的值与其对应,那么我们就说x是自变量,y是x的函数。如果当x = a时,y = b,那么b叫做当自变量的值为a时的函数值。
通过上节课的学习,我们知道函数解析式是表示函数的常用方法。比如汽车以60千米每小时的速度匀速行驶,路程s与行驶时间t之间的函数关系就可以用解析式s = 60t表示。生活中还有一些函数问题,像心脏部位的生物电流随时间变化,某地当天气温随时间变化,这些函数关系很难用式子表示,但可以通过图直观反映,例如用心电图表示心脏部位生物电流随时间的变化,用气温变化图表示某地当天气温随时间的变化。
对于能够用式子表示的函数关系,如果也能用图表示,函数关系会更直观,函数随自变量的变化趋势也会一目了然。所以,图在研究函数过程中非常重要。本节课,我们就一起来学习函数的图像。首先,请同学们思考这个问题:正方形的面积s与边长x的函数解析式是什么?
生:由正方形面积公式可得s = x2。
师:非常好。那么自变量x的取值范围如何确定呢?
生:因为x表示正方形边长,所以x必须大于0。
师:没错。我们将通过在坐标系中画图的方法来表示s与x的关系。我们知道,图是由无数个点组成的,画图前要先确定点的位置,那是根据什么来确定点的位置呢?
生:根据点的坐标。
师:点的坐标又可以从哪里得到呢?
生:通过函数解析式取值得到。
师:对。首先我们可以对自变量x取一些值,计算出相应的函数值。这里我们列一个表格,老师对x分别取了0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4这样的值。这里同学们可能有疑问,x的取值范围是大于0,为什么这里x可以取0呢?请同学们思考一下,x有最大值和最小值吗?
生:x没有最大值,可以无穷大;也没有最小值,只能无限接近于0但不等于0 。
师:非常好。尽管x不能取0,但0这个值可以帮助我们准确地定位这个函数所对应的图形的位置。画出函数对应的图形后,再根据自变量取值范围对0这个值对应的点进行处理,所以我们先把0取进去。同学们能根据解析式算出相应的函数值吗?大家算一算。
(学生计算后)
师:同学们,你们都算对了吗?我们就得到了x与s的几组对应值。我们把x的值作为横坐标,相应的s的值作为纵坐标,那么这几组对应值就分别确定了几个坐标,分别是(0, 0)、(0.5, 0.25)、(1, 1)、(1.5, 2.25)、(2, 4)、(2.5, 6.25)、(3, 9)、(3.5, 12.25)、(4, 16) 。有了坐标,我们就可以在坐标系中确定点的位置。下面我们画出坐标系,因为我们把x的值作为横坐标,相应的s的值作为纵坐标,所以坐标系的横轴表示自变量x,纵轴表示函数s。我们一起把这些坐标对应的点描到坐标系中。第一个点横坐标是0,纵坐标是0;第二个横坐标是0.5,纵坐标是0.25;第三个点横坐标是1,纵坐标是1;第四个点横坐标是1.5,纵坐标是2.25;第五个点横坐标是2,纵坐标是4;第六个点横坐标是2.5,纵坐标是6.25;第七个点横坐标是3,纵坐标是9;第八个点横坐标是3.5,纵坐标是12.25;第九个点横坐标是4,纵坐标是16。
描好之后,老师有个问题想请同学们思考一下,出现的点除了这9个之外还有吗?如果有,你能再找出几个吗?
生:还有,因为x还可以继续取值,这样的点应该有无数个。
师:非常好。接着请同学们想象一下,如果我们把所有的点都描到这个坐标系中,所有的点会组成一个什么图形呢?
生:根据这9个点的位置,想象出所有点组成的图形是一条线。
师:实际上我们没办法将所有点都描到坐标系中,所以我们用一条平滑曲线将这9个点依次连接起来,用这条平滑曲线表示所有点组成的那条线。这里要特别注意,因为x没有最大值,所以曲线要超出(4, 16)这个点;x也没有最小值,只能无限接近于0但始终不等于0,所以(0, 0)这个点不在曲线上,也就是根据前面分析,x = 0不在这个函数自变量取值范围内。我们在选取x = 0来帮助准确定位图形位置后,要对这个点进行处理。有的同学说可以把这个点抠掉,说得很形象。在数学上我们用空心圆圈来表示。这样,我们就通过在坐标系中画图的方法表示了s与x的关系,我们把这条曲线称为函数s = x2(x > 0)的图像。下面请同学们回顾一下刚才的整个探究过程,你能归纳一下函数图像的概念吗?
生:一般来说,对于一个函数,如果把自变量与函数的每对对应值分别作为点的横、纵坐标,那么坐标平面内由这些点组成的图形就是这个函数的图像。
师:非常好。下面我们来看一组练习。点A(1.2, 1.44)在函数s = x2(x > 0)的图像上吗?同学们,你们能独立解决这个问题吗?试一试。
(学生解答后)
师:我们先来分析一下,由函数图像的概念可知,必须以自变量的值为横坐标,相应的函数值为纵坐标的点才会在函数图像上。所以要判断点A是否在函数s = x2(x > 0)的图像上,我们只要看点A的横纵坐标是不是x与s的一对对应值,也就是当x = 1.2时,利用解析式算出相应的s的值,看它是否等于1.44 。s的值等于1.44,说明点A就在这个函数图像上,否则点A就不在这个函数的图像上。我们来看一下规范的解答过程,因为当x = 1.2时,s = 1.22 = 1.44,恰好等于A点的纵坐标,所以点A的横纵坐标是x与s的一对对应值,所以点A在函数s = x2(x > 0)的图像上。按照练习一的解答思路,我们来解决练习2,点B(5, 20)在函数s = x2(x > 0)的图像上吗?
