人类对一元二次方程的研究经历了漫长的岁月,早在公元前2000年左右,居住在底格里斯河和幼法拉底河的古巴比伦人已经能解一些一元二次方程。而在中国,《九章算术》“勾股”章中就有一题:“今有户高多于广六尺八寸,两隅相去适一丈,问户高、广各几何?。”之后的丢番图(古代希腊数学家),欧几里德(古代希腊数学家),赵爽,张遂,杨辉对一元二次方程的贡献更大贝祖(Bezout Etienne 1730.3.31~1783.9.27)法国数学家。少年时酷爱数学,主要从事方程论研究。他是最先认识到行列式价值的数学家之一。最早证明了齐次线性方程组有非零解的条件是系数行列式等于零。他在其第一篇论文《几种类型的方程》中用消元法将只含一个未知数的n次方程问题与解联立方程组问题联系起来,提供了某些n次方程的解法。他还用消元法解次数高于1的两个二元方程,并证明了关于方程次数的贝祖定理。1086~1093年,中国宋朝的沈括在《梦溪笔谈》中提出“隙积术”和“会圆术”,开始高阶等差级数的研究。 十一世纪,阿拉伯的阿尔·卡尔希第一次解出了二次方程的根。 十一世纪,阿拉伯的卡牙姆完成了一部系统研究三次方程的书《代数学》。 十一世纪,埃及的阿尔·海赛姆解决了“海赛姆”问题,即要在圆的平面上两点作两条线相交于圆周上一点,并与在该点的法线成等角。 十一世纪中叶,中国宋朝的贾宪在《黄帝九章算术细草》中,创造了开任意高次幂的“增乘开方法”,并列出了二项式定理系数表,这是现代“组合数学”的早期发现。后人所称的“杨辉三角”即指此法。 十二世纪,印度的拜斯迦罗著《立刺瓦提》一书,这是东方算术和计算方面的重要著作。 1202年,意大利的裴波那契发表《计算之书》,把印度—阿拉伯记数法介绍到西方。 1220年,意大利的裴波那契发表《几何学实习》一书,介绍了许多阿拉伯资料中没有的示例。 1247年,中国宋朝的秦九韶著《数书九章》共十八卷,推广了“增乘开方法”。书中提出的联立一次同余式的解法,比西方早五百七十余年。 1248年,中国宋朝的李治著《测圆海镜》十二卷,这是第一部系统论述“天元术”的著作。 1261年,中国宋朝的杨辉著《详解九章算法》,用“垛积术”求出几类高阶等差级数之和。 1274年,中国宋朝的杨辉发表《乘除通变本末》,叙述“九归”捷法,介绍了筹算乘除的各种运算法。 1280年,元朝《授时历》用招差法编制日月的方位表(中国 王恂、郭守敬等)。 十四世纪中叶前,中国开始应用珠算盘。 1303年,中国元朝的朱世杰著《四元玉鉴》三卷,把“天元术”推广为“四元术”。 1464年,德国的约·米勒在《论各种三角形》(1533年出版)中,系统地总结了三角学。 1494年,意大利的帕奇欧里发表《算术集成》,反映了当时所知道的关于算术、代数和三角学的知识。 1545年,意大利的卡尔达诺、费尔诺在《大法》中发表了求三次方程一般代数解的公式。 1550~1572年,意大利的邦别利出版《代数学》,其中引入了虚数,完全解决了三次方程的代数解问题。 1591年左右,德国的韦达在《美妙的代数》中首次使用字母表示数字系数的一般符号,推进了代数问题的一般讨论。 1596~1613年,德国的奥脱、皮提斯库斯完成了六个三角函数的每间隔10秒的十五位小数表。 1614年,英国的耐普尔制定了对数。 1615年,德国的开卜勒发表《酒桶的立体几何学》,研究了圆锥曲线旋转体的体积。 1635年,意大利的卡瓦列利发表《不可分连续量的几何学》,书中避免无穷小量,用不可分量制定了一种简单形式的微积分。 1637年,法国的笛卡尔出版《几何学》,提出了解析几何,把变量引进数学,成为“数学中的转折点”。 1638年,法国的费尔玛开始用微分法求极大、极小问题。 1638年,意大利的伽里略发表《关于两种新科学的数学证明的论说》,研究距离、速度和加速度之间的关系,提出了无穷集合的概念,这本书被认为是伽里略重要的科学成就。 1639年,法国的迪沙格发表了《企图研究圆锥和平面的相交所发生的事的草案》,这是近世射影几何学的早期工作。 1641年,法国的帕斯卡发现关于圆锥内接六边形的“帕斯卡定理”。 1649年,法国的帕斯卡制成帕斯卡计算器,它是近代计算机的先驱。 1654年,法国的帕斯卡、费尔玛研究了概率论的基础。 1655年,英国的瓦里斯出版《无穷算术》一书,第一次把代数学扩展到分析学。 1657年,荷兰的惠更斯发表了关于概率论的早期论文《论机会游戏的演算》。 1658年,法国的帕斯卡出版《摆线通论》,对“摆线”进行了充分的研究。 1665~1676年,牛顿(1665~1666年)先于莱布尼茨(1673~1676年)制定了微积分,莱布尼茨(1684~1686年)早于牛顿(1704~1736年)发表了微积分。 1669年,英国的牛顿、雷夫逊发明解非线性方程的牛顿—雷夫逊方法。 1670年,法国的费尔玛提出“费尔玛大定理”。 1673年,荷兰的惠更斯发表了《摆动的时钟》,其中研究了平面曲线的渐屈线和渐伸线。 1684年,德国的莱布尼茨发表了关于微分法的著作《关于极大极小以及切线的新方法》。 1686年,德国的莱布尼茨发表了关于积分法的著作。 1691年,瑞士的约·贝努利出版《微分学初步》,这促进了微积分在物理学和力学上的应用及研究。 1696年,法国的洛比达发明求不定式极限的“洛比达法则”。 1697年,瑞士的约·贝努利解决了一些变分问题,发现最速下降线和测地线。 1704年,英国的牛顿发表《三次曲线枚举》《利用无穷级数求曲线的面积和长度》《流数法》。 1711年,英国的牛顿发表《使用级数、流数等等的分析》。 1713年,瑞士的雅·贝努利出版了概率论的第一本著作《猜度术》。 1715年,英国的布·泰勒发表《增量方法及其他》。 1731年,法国的克雷洛出版《关于双重曲率的曲线的研究》,这是研究空间解析几何和微分几何的最初尝试。 1733年,英国的德·勒哈佛尔发现正态概率曲线。 1734年,英国的贝克莱发表《分析学者》,副标题是《致不信神的数学家》,攻击牛顿的《流数法》,引起所谓第二次数学危机。 1736年,英国的牛顿发表《流数法和无穷级数》。 1736年,瑞士的欧拉出版《力学、或解析地叙述运动的理论》,这是用分析方法发展牛顿的质点动力学的第一本著作。 1742年,英国的麦克劳林引进了函数的幂级数展开法。 1744年,瑞士的欧拉导出了变分法的欧拉方程,发现某些极小曲面。 1747年,法国的达朗贝尔等由弦振动的研究而开创偏微分方程论。 1748年,瑞士的欧拉出版了系统研究分析数学的《无穷分析概要》,这是欧拉的主要著作之一。 1755~1774年,瑞士的欧拉出版了《微分学》和《积分学》三卷。书中包括微分方程论和一些特殊的函数。 1760~1761年,法国的拉格朗日系统地研究了变分法及其在力学上的应用。 1767年,法国的拉格朗日发现分离代数方程实根的方法和求其近似值的方法。 1770~1771年,法国的拉格朗日把置换群用于代数方程式求解,这是群论的开始。 1772年,法国的拉格朗日给出三体问题最初的特解。 1788年,法国的拉格朗日出版了《解析力学》,把新发展的解析法应用于质点、刚体力学。 1794年,法国的勒让德出版流传很广的初等几何学课本《几何学概要》。 1794年,德国的高斯从研究测量误差,提出最小二乘法,于1809年发表。 1797年,法国的拉格朗日发表《解析函数论》,不用极限的概念而用代数方法建立微分学。 1799年,法国的蒙日创立画法几何学,在工程技术中应用颇多。 1799年,德国的高斯证明了代数学的一个基本定理:实系数代数方程必有根。 微分方程:大致与微积分同时产生 。事实上,求y′=f(x)的原函数问题便是最简单的微分方程。I.牛顿本人已经解决了二体问题:在太阳引力作用下,一个单一的行星的运动。他把两个物体都理想化为质点,得到3个未知函数的3个二阶方程组,经简单计算证明,可化为平面问题,即两个未知函数的两个二阶微分方程组。用现在叫做“首次积分”的办法,完全解决了它的求解问题。17世纪就提出了弹性问题,这类问题导致悬链线方程、振动弦的方程等等。总之,力学、天文学、几何学等领域的许多问题都导致微分方程。在当代,甚至许多社会科学的问题亦导致微分方程,如人口发展模型、交通流模型……。因而微分方程的研究是与人类社会密切相关的。当初,数学家们把精力集中放在求微分方程的通解上,后来证明这一般不可能,于是逐步放弃了这一奢望,而转向定解问题:初值问题、边值问题、混合问题等。但是,即便是一阶常微分方程,初等解(化为积分形式)也被证明不可能,于是转向定量方法(数值计算)、定性方法,而这首先要解决解的存在性、唯一性等理论上的问题。 方程对于学过中学数学的人来说是比较熟悉的;在初等数学中就有各种各样的方程,比如线性方程、二次方程、高次方程、指数方程、对数方程、三角方程和方程组等等。这些方程都是要把研究的问题中的已知数和未知数之间的关系找出来,列出包含一个未知数或几个未知数的一个或者多个方程式,然后取求方程的解。 但是在实际工作中,常常出现一些特点和以上方程完全不同的问题。比如:物质在一定条件下的运动变化,要寻求它的运动、变化的规律;某个物体在重力作用下自由下落,要寻求下落距离随时间变化的规律;火箭在发动机推动下在空间飞行,要寻求它飞行的轨道,等等。 物质运动和它的变化规律在数学上是用函数关系来描述的,因此,这类问题就是要去寻求满足某些条件的一个或者几个未知函数。也就是说,凡是这类问题都不是简单地去求一个或者几个固定不变的数值,而是要求一个或者几个未知的函数。 解这类问题的基本思想和初等数学解方程的基本思想很相似,也是要把研究的问题中已知函数和未知函数之间的关系找出来,从列出的包含未知函数的一个或几个方程中去求得未知函数的表达式。但是无论在方程的形式、求解的具体方法、求出解的性质等方面,都和初等数学中的解方程有许多不同的地方。 在数学上,解这类方程,要用到微分和导数的知识。因此,凡是表示未知函数的导数以及自变量之间的关系的方程,就叫做微分方程。 微分方程差不多是和微积分同时先后产生的,苏格兰数学家耐普尔创立对数的时候,就讨论过微分方程的近似解。牛顿在建立微积分的同时,对简单的微分方程用级数来求解。后来瑞士数学家雅各布�6�1贝努利、欧拉、法国数学家克雷洛、达朗贝尔、拉格朗日等人又不断地研究和丰富了微分方程的理论。 常微分方程的形成与发展是和力学、天文学、物理学,以及其他科学技术的发展密切相关的。数学的其他分支的新发展,如复变函数、李群、组合拓扑学等,都对常微分方程的发展产生了深刻的影响,当前计算机的发展更是为常微分方程的应用及理论研究提供了非常有力的工具。 牛顿研究天体力学和机械力学的时候,利用了微分方程这个工具,从理论上得到了行星运动规律。后来,法国天文学家勒维烈和英国天文学家亚当斯使用微分方程各自计算出那时尚未发现的海王星的位置。这些都使数学家更加深信微分方程在认识自然、改造自然方面的巨大力量。 微分方程的理论逐步完善的时候,利用它就可以精确地表述事物变化所遵循的基本规律,只要列出相应的微分方程,有了解方程的方法。微分方程也就成了最有生命力的数学分支。
正态分布是高斯概率分布。高斯概率分布是反映中心极限定理原理的函数,该定理指出当随机样本足够大时,总体样本将趋向于期望值并且远离期望值的值将不太频繁地出现。高斯积分是高斯函数在整条实数线上的定积分。这三个主题,高斯函数、高斯积分和高斯概率分布是这样交织在一起的,所以我认为最好尝试一次性解决这三个主题(但是我错了,这是本篇文章的不同主题)。本篇文章我们首先将研究高斯函数的一般定义是什么,然后将看一下高斯积分,其结果对于确定正态分布的归一化常数是非常必要的。最后我们将使用收集的信息理解,推导出正态分布方程。 首先,让我们了解高斯函数实际上是什么。高斯函数是将指数函数 exp(x) 与凹二次函数(例如 -(ax^2+bx+c) 或 -(ax^2+bx) 或只是-ax^2组成的函数。结果是一系列呈现“钟形曲线”的形状的函数。 两个高斯函数的图。第一个高斯(绿色)的λ=1和a=1。第二个(橙色)λ=2和a=1.5。两个函数都不是标准化的。也就是说,曲线下的面积不等于1。 大多数人都熟悉这类曲线是因为它们在概率和统计中被广泛使用,尤其是作为正态分布随机变量的概率密度函数。在这些情况下,函数具有的系数和参数既可以缩放“钟形”的振幅,改变其标准差(宽度),又可以平移平均值,所有这一切都是在曲线下的面积进行归一化(缩放钟形,使曲线下的面积总是等于1)的同时进行的。结果是一个高斯函数包含了一大堆的参数来影响这些结果。 如果将其认为是均值 = μ 且标准差 = σ 的正态分布方程。将其与高斯 λ exp(-ax^2) 的一般形式进行比较,我们可以看到: 前导系数 λ 有时表示为 1/Z,其中 Z=√2πσ 2,正是这样的一个结果将我们带到了本文的主要观点之一:√2πσ 2有时被称为一个自变量的正态分布的归一化常数,而1/√2πσ2则被称为归一化常数。在这两种情况下,公式中都有 π,它是从哪里来的?它通常与圆、径向对称和/或极坐标相关联。单个变量的函数如何以 π 作为其在前导系数中的归一化参数之一呢? 可以参考我们以前的文章,里面有非常详细的描述 不定积分 ∫ exp(x^2) dx 不可能用初等函数求解。有没有任何积分方法可以用来求解不定积分? 可以计算定积分,如上所述,首先对高斯函数求平方从而在 x 和 y 中产生一个具有径向对称二维图的两个变量函数。这样能够将直角坐标系转换为极坐标,在此基础上就可以使用更熟悉的积分方法(例如置换)进行积分。然后,简单地取结果的平方根(因为我们在开始时对积分进行平方) 就得到了我们的答案,顺便说一句,结果是是√π。 方法的第一步是对积分求平方——也就是说,我们将一维转换为二维,这样就可以使用多变量微积分的技术来求解积分 可以重写为: 这两个积分用x和y表示是等价的;所以它等同于x的单个积分的平方。因为变量x和y是独立的,所以可以把它们移进或移出第二个积分符号,可以这样写: 如果你不熟悉如何解二重积分也不用担心。只需先使用内部变量进行积分得到单个积分。然后用左边的变量和外面的变量积分。但现在还不需要这么做。这里需要注意的是当我们对积分进行平方时,得到了一个二维的图形化的径向对称的高斯函数。用x和y来表示积分e的指数是- (x 2+y 2)给了我们下一步应该做什么的线索。 这里棘手的部分是,我们必须将直角坐标下的二重积分转换成极坐标下的二重积分。 为了在极坐标中对整个无限区域进行积分,我们首先对 exp(−r²) 相对于从 x=0 开始并延伸到无穷大的半径 r 进行积分。结果是一个无限薄的楔形,看起来像我们原始一维高斯曲线的一半。然后我们围绕旋转轴 Z 轴旋转楔形,并累积无限数量的这些极薄的楔形。也就是说——我们在 π 从 0 到 2π 时积分。 我们现在的二重积分看起来像这样: 我们可以用 r^2 替换指数中的 −(x 2+y 2),这要感谢毕达哥拉斯。但是我们仍然需要将我们的微分从矩形转换为极坐标。 微分的转换简单的表示如下: 在任何情况下,我们的二重积分现在看起来像这样: 添加适当的积分边界: 如果我们设u=r^2,那么du=2r,我们可以写成(对于内积分) 然后求出外积分: 所以: 我们在下一节求解标准化常数时,这个结果很重要。 现在我们有了推导正态分布函数的所有前提。下面将分两步来做:首先确定我们需要的概率密度函数。这意味着以λ为单位重新转换-a-产生的函数,无论为λ选择什么值,曲线下的面积总是1。然后用随机变量的方差σ^2来转换λ。对整个实数线上的方差进行积分 从而得到我们在前导系数 √2πσ^2 中需要归一化常数的项,也是我们在分母中需要的项指数 2σ^2。我们将使用分部积分来求解方差积分。 我们将从广义高斯函数f(x)=λ exp(−ax^2)开始,正态分布下的面积必须等于1所以我们首先设置广义高斯函数的值,对整个实数线积分等于1 这里将 -a- 替换为 a^2 稍微修改了高斯分布。为什么要这样做?因为它可以使用 换元积分 U-substitution 来解决这个积分。为什么我们可以这样做?因为 -a- 是一个任意常数,所以a^2 也只是一个任意常数,可以使用 U-substitution 求解。让 u=ax 和 du=a dx 这意味着 dx=du/a, 由于 λ 和 1/a 是常数,我们可以将它们移到积分符号之外,得到: 我们从上面关于高斯积分的讨论中知道,右边积分的值等于√π。这样就可以改成: 求解 -a- 可以这样写: 根据已经发现的λ 和 -a- 之间的关系,修改后的高斯下的面积总是等于 1 也是必须的,所以我们可以进一步修改,用 πλ^2 代替 a^2 并写: 无论 λ 的值如何,该曲线下的面积始终为 1。这是我们的概率密度函数。 在获得归一化概率分布函数之前还需要做一件事:必须将 λ 重写为随机变量方差 σ^2 的函数。这将涉及对整个实数线的方差表达式进行积分所以需要采用按分部积分来完成此操作。 如果给定一个概率密度函数 f(x) 和一个均值 μ,则方差定义为从均值平方(x - μ)^2的偏差乘以整个实数线的概率密度函数f(x)的积分: 假设μ=0,因为已经有了概率密度函数h(x),所以可以写成 用分部积分法求解这个积分有: 第一项归零是因为指数中的x^2项比前一项分子中的- x项趋近于∞的速度快得多所以我们得到 右边的被积函数是概率密度函数,已经知道当对整个实数线进行积分时它的值是1 : 求解 λ 得到: 将 λ 的 1/√2πσ^2 代入我们的修改后的公式(即我们的概率密度函数),我们得到: 剩下要做的就是将平均值 μ 放入指数的分子中,以便可以根据 μ 的值沿 x 轴平移图形: 这样就完成了方程推导 作者 :Manin Bocss
古代方程发展史中国古代是一个在世界上数学领先的国家,用近代科目来分类的话,可以看出无论在算术、代数、几何和三角各方而都十分发达。现在就让我们来简单回顾一下初等数学在中国发展的历史。 (一)属于算术方面的材料 大约在3000年以前中国已经知道自然数的四则运算,这些运算只是一些结果,被保存在古代的文字和典籍中。乘除的运算规则在后来的“孙子算经”(公元三世纪)内有了详细的记载。中国古代是用筹来计数的,在我们古代人民的计数中,己利用了和我们现在相同的位率,用筹记数的方法是以纵的筹表示单位数、百位数、万位数等;用横的筹表示十位数、千位数等,在运算过程中也很明显的表现出来。“孙子算经”用十六字来表明它,“一从十横,百立千僵,千十相望,万百相当。” 和其他古代国家一样,乘法表的产生在中国也很早。乘法表中国古代叫九九,估计在2500年以前中国已有这个表,在那个时候人们便以九九来代表数学。现在我们还能看到汉代遗留下来的木简(公元前一世纪)上面写有九九的乘法口诀。 现有的史料指出,中国古代数学书“九章算术”(约公元一世纪前后)的分数运算法则是世界上最早的文献,“九章算术”的分数四则运算和现在我们所用的几乎完全一样。 古代学习算术也从量的衡量开始认识分数,“孙子算经”(公元三世纪)和“夏候阳算经”(公元六、七世纪)在论分数之前都开始讲度量衡,“夏侯阳算经”卷上在叙述度量衡后又记着:“十乘加一等,百乘加二等,千乘加三等,万乘加四等;十除退一等,百除退二等,千除退三等,万除退四等。”这种以十的方幂来表示位率无疑地也是中国最早发现的。 小数的记法,元朝(公元十三世纪)是用低一格来表示,如13.56作1356 。在算术中还应该提出由公元三世纪“孙子算经”的物不知数题发展到宋朝秦九韶(公元1247年)的大衍求一术,这就是中国剩余定理,相同的方法欧洲在十九世纪才进行研究。 宋朝杨辉所著的书中(公元1274年)有一个1—300以内的因数表,例如297用“三因加一损一”来代表,就是说297=3×11×9,(11=10十1叫加一,9=10—1叫损一)。杨辉还用“连身加”这名词来说明201—300以内的质数。 (二)属于代数方面的材料 从“九章算术”卷八说明方程以后,在数值代数的领域内中国一直保持了光辉的成就。 “九章算术”方程章首先解释正负术是确切不移的,正象我们现在学习初等代数时从正负数的四则运算学起一样,负数的出现便丰富了数的内容。 我们古代的方程在公元前一世纪的时候已有多元方程组、一元二次方程及不定方程几种。一元二次方程是借用几何图形而得到证明。 不定方程的出现在二千多年前的中国是一个值得重视的课题,这比我们现在所熟知的希腊丢番图方程要早三百多年。具有x3+px2+qx=A和x3+px2=A形式的三次方程,中国在公元七世纪的唐代王孝通“缉古算经”已有记载,用“从开立方除之”而求出数字解答(可惜原解法失传了),不难想象王孝通得到这种解法时的愉快程度,他说谁能改动他著作内的一个字可酬以千金。 十一世纪的贾宪已发明了和霍纳(1786—1837)方法相同的数字方程解法,我们也不能忘记十三世纪中国数学家秦九韶在这方面的伟大贡献。 在世界数学史上对方程的原始记载有着不同的形式,但比较起来不得不推中国天元术的简洁明了。四元术是天元术发展的必然产物。 级数是古老的东西,二千多年前的“周髀算经”和“九章算术”都谈到算术级数和几何级数。十四世纪初中国元代朱世杰的级数计算应给予很高的评价,他的有些工作欧洲在十八、九世纪的著作内才有记录。十一世纪时代,中国已有完备的二项式系数表,并且还有这表的编制方法。 历史文献揭示出在计算中有名的盈不足术是由中国传往欧洲的。 内插法的计算,中国可上溯到六世纪的刘焯,并且七世纪末的僧一行有不等间距的内插法计算。 十四世纪以前,属于代数方面许多问题的研究,中国是先进国家之一。 就是到十八,九世纪由李锐(1773—1817),汪莱(1768—1813)到李善兰(1811—1882),他们在这一方面的研究上也都发表了很多的名著。
我知道能函授问题明白道理
函数的零点是考纲上要求的基本内容,也是高中新课程标准新增内容之一,是函数的重要性质。接下来我为你整理了浅谈高中数学零点问题,一起来看看吧。
一、求函数的零点
例1求函数y=x2-(x<0)2x-1(x≥0)的零点。
解:令x2-1=0(x<0),解得x=1,
2x-1=0(x≥0),解得x=。
所以原函数的零点为和-1和。
点评:求函数f(x)的零点,转化为方程f(x)=0,通过因式分解把方程转化为一(二)次方程求解。
二、判断函数零点个数
例2求f(x)=x-的零点个数。
解:函数的定义域(-∞,0)∪(0,+∞)。
令f(x)=0即x-=0,
解得:x=2或x=-2。
所以原函数有2个零点。
点评:转化为方程直接求出函数零点,注意函数的定义域。
三、根据函数零点反求参数
例3若方程ax-x-a=0有两个解,求a的取值范围。
析:方程ax-x-a=0转化为ax=x+a。
由题知,方程ax-x-a=0有两个不同的实数解,即函数y=ax与y=a+x 有两个不同的交点,如图所示。
(1)0此种情况不符合题意。
(2)a>1。
直线y=x+a 在y轴上的截距大于1时,函数y=ax与函数y=a+x 有两个不同的交点。
所以a<0与0点评:采用分类讨论与用数形结合的思想。
四、用二分法近似求解零点
例4求函数f(x)=x3+x2-2x-2的一个正数零点(精确到0.1)。
解:(1)第一步确定零点所在的大致区间(a,b),可利用函数性质,也可借助计算机,但尽量取端点为整数的区间,并尽量缩短区间长度,通常可确定一个长度为1的区间。
(2)列表如下:
零点所在区间中点函数值 区间长度
(1,2)f(1.5) >0 1
(1,1.5) f(1.25) <00.5
(1.25,1.5) f(1.375) <00.25
(1.375,1.5) f(1.438)>0 0.125
(1.375,1.438) f(1.4065)>0 0.0625
可知区间(1.375,1.438)长度小于0.1,故可在(1.375,1.438)内取1.4065作为函数f(x)正数的零点的近似值。
点评:用二分法求函数零点近似值的过程中,首先依据函数性质确定函数零点存在的一个区间,此区间选取应尽量小,并且易于计算,再不断取区间中点,把区间的范围逐步缩小,使得在缩小的区间内存在一零点。当达到精确度时,这个区间内的任何一个值均可作为函数的零点。
函数的零点是沟通函数、方程、图像的一个重要媒介,渗透着等价转化、化归、数形结合、函数与方程等思想方法,是一个考察学生综合素质的很好知识点.近几年的数学高考中频频出现零点问题,其形式逐渐多样化,但都离不开这几种常用的等价关系:函数y=f(x)有零点?圳方程f(x)=0有实数根?圳函数y=f(x)的图像与x轴有交点.也可拓展为:函数y=F(x)=f(x)-g(x)有零点?圳方程组y■=f(x)y■=g(x)有实数根?圳函数y1=f(x)与函数y2=g(x)的图像有交点.
围绕它们之间的关系,就高考中的一些典型题型加以剖析:
类型一:函数零点的分布
解决零点的分布问题,主要依据零点的存在性定理:如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是连续不断的一条曲线,并且有f(a)・f(b)<0,那么函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点.而零点的个数还需结合函数的图像和性质,尤其是函数的单调性才能确定.
例1:(2013高考数学重庆卷)若aA.(a,b)和(b,c)内
B.(-∞,a)和(a,b)内
C.(b,c)和(c,+∞)内
D.(-∞,a)和(c,+∞)内
解析:由题意a0,f(b)=(b-c)(b-a)<0,f(c)=(c-a)(c-b)>0.显然f(a)・f(b)<0,f(b)・f(c)<0,所以该函数在(a,b)和(b,c)上均有零点,故选A.
变式:(高考广东卷、高考山东卷)若函数为f(x)为奇函数,当x<0时,f(x)=-lg(-x)+x+3,已知f(x)=0有一个根为x0,且x0∈(n,n+1),n∈N*,则n的值为________.
解析:由题意,设x>0,则-x<0,f(-x)=-lgx-x+3=-f(x),所以当x>0时,f(x)=lgx+x-3在(0,+∞)上是增函数,f(2)<0,f(3)>0,所以x0∈(2,3),则n=2.
类型二:函数零点的个数
判断函数零点个数可利用定义法,即令f(x)=0,则该方程的解即为函数的零点,方程解的个数就是函数零点的个数;也可根据几何法,将函数的零点问题转化为两个函数图像的交点问题来解决.
例2:(2012高考数学湖北卷)函数f(x)=xcosx2在区间[0,4]上的零点个数为( )
A. 4 B. 5 C. 6 D. 7
解析:定义法,令f(x)=0,可得x=0或cosx2=0,所以得x=0或x2=kπ+■,k∈Z,又注意到x∈[0,4]可得k=0,1,2,3,4,所以方程共有6个解,因此函数f(x)=xcosx2在区间[0,4]上有6个零点,故选C.
类型三:利用函数零点求参数
在高考中,除了要我们求函数的零点个数外,还常出现一种题型就是:先给出函数的零点个数,再来解决其他问题(如求参数).要解决此类问题常根据函数y=F(x)=f(x)-g(x)有零点?圳方程组y■=f(x)y■=g(x)有实数根?圳函数y1=f(x)与y2=g(x)函数的图像有交点.
例3:(2009高考数学山东卷)若函数 f(x)=ax-x-a(a>0且a≠1)有两个零点,则实数a的取值范围是 .
解析:我们可将上述函数的零点转换成两个函数的图像的交点个数问题,根据例3的几何法:
1.构造函数.设函数y=ax(a>0,且a≠1)和函数y=x+a,则函数f(x)=ax-x-a(a>0且a≠1)有两个零点, 就是函数y=ax(a>0且a≠1)与函数y=x+a有两个交点.
2.通过图像描绘题意――将数转化成形.
3.由图像得出结论――将形转化成数.
当时0当时a>1(如图2),因为函数y=ax(a>1)的图像过点(0,1),而直线y=x+a所过的点(0,a)在点(0,1)的上方,此时两函数有两个交点.所以实数a的取值范围是{a|a>1}.
上述各例子剖析了近几年数学高考中函数零点问题的典型题型及解法,值得一提的是,各种类型各种方法并不是完全孤立的,利用数学的转化与化归、数形结合等思想,函数F(x)=f(x)-g(x)的零点问题看成方程根的个数或者函数图像y=f(x)、y=g(x)的交点个数问题,使得复杂的问题通过变换转化为简单的问题,难解的问题转化为易解的问题,未解决的问题转化为已解决的问题.
数学系张义堂教授声称,他已经解决了兰道·西格尔的零猜测,这引起了数学界的关注。数学的定义在数学中真的很少见,“迟来的大工具”,这是一个罕见的奇迹。成就引起了很多关注,因为数学是一门非常深刻的学科,要在数学上取得成功并不容易,而且要知道写已发表的文章需要更长的时间。许多人同时,由于缺乏耐心,也要放弃一半。
许多人不知道这种猜测有多令人兴奋,简单地说,如果兰道·西格尔的猜测推翻了黎曼的猜测,那么现代数学可能就是一切。数学课涉及的范围非常广泛,黎曼猜测是七种猜测之一物理学领域的伟大猜测,适用于世界上许多数学问题,如果黎曼猜想是一击,那么利用黎曼猜想解决世界数学问题的这一阶段将是一击,这将是所有物理学都是一个根本性的变化。
这是一个令人兴奋的消息,立即让很多人愿意尝试,许多人正在等待张义堂正式发布书面信息,在这个阶段,张义堂只是口头上实现了兰道·西格尔的猜测兰道·西格尔的猜测只是一种黎曼猜测,如果他相信的话,黎曼猜测就是验证。
兰道·西格尔的猜测实际上是零猜测,其本质是证明传统零区域中是否有任何零。黎曼猜测,除1/2的真实部分外,所有非微不足道的零功能都位于平行线上。从零开始。2013年,他在顶级数学杂志上发表了第一篇论文,表明部长们的数量是无限距离的。此后,在双重猜想方面取得了重大进展,震惊了数学界。后来,张义堂在朋友的推荐下,前往新罕布什尔大学数学和统计系担任助教和讲师,教授微积分、代数、质数理论等课程。最后,他回到了在学院的梦想。
这对于数学界带来的意义是非常重大的,一旦这篇论文被证实是真实可行的话,对于数学界也会带来一次巨大的制度,对于一些问题的解决也将会带来非常积极的帮助。
a^2+b^2>=2*a*b把上面的ax和b/x代进去得到的就是右边的取等号当且仅当a=b,即你提到的ax=b/x
就是y=ax+b\x 和 y=ax-b\x (a>0,b>0)二者均为奇函数。前者,图像在一、三象限,酷似对勾,有与x轴最近的点,可以叫顶点,不与x轴相交。两点的横坐标分别是 -根号b\a,根号b\a,分为两个增区间,两个减区间。后者,图像与x轴有两个交点,-根号b\a,根号b\a。分为两个增区间
这个东西有现成的么……
对勾函数 的研究下载网址:
您好!希望我的回答对您有帮助~I、定义与定义式:自变量x和因变量y有如下关系:y=kx+b(k,b为常数,k≠0)则称y是x的一次函数。特别地,当b=0时,y是x的正比例函数。II、一次函数的性质:y的变化值与对应的x的变化值成正比例,比值为k即△y/△x=kIII、一次函数的图象及性质:1.作法与图形:通过如下3个步骤(1)列表;(2)描点;(3)连线,可以作出一次函数的图象——一条直线。因此,作一次函数的图象只需知道2点,并连成直线即可。2.性质:在一次函数上的任意一点P(x,y),都满足等式:y=kx+b。3.k,b与函数图象所在象限。当k>0时,直线必通过一、三象限,y随x的增大而增大;当k<0时,直线必通过二、四象限,y随x的增大而减小。当b>0时,直线必通过一、二象限;当b<0时,直线必通过三、四象限。特别地,当b=O时,直线通过原点O(0,0)表示的是正比例函数的图象。这时,当k>0时,直线只通过一、三象限;当k<0时,直线只通过二、四象限。IV、确定一次函数的表达式:已知点A(x1,y1);B(x2,y2),请确定过点A、B的一次函数的表达式。(1)设一次函数的表达式(也叫解析式)为y=kx+b。...三象限,直线必通过二,都满足等式y=kx+b:y1=kx1+b①和y2=kx2+b②,y1),请确定过点A,都满足等式;(3)连线;当k<0时。3.k!希望我的回答对您有帮助~I:通过如下3个步骤(1)列表。所以可以列出2个方程。设水池中原有水量S、四象限,y2),可以作出一次函数的图象——一条直线,得到k.当水池抽水速度f一定,y随x的增大而增大,当k>0时,比值为k即△y/;(2)描点,y是x的正比例函数。2、一次函数的图象及性质、四象限,直线必通过三,0)表示的是正比例函数的图象。s=vt:已知点A(x1、一次函数的性质、定义与定义式您好,直线通过原点O(0。这时、B的一次函数的表达式;△x=kIII、三象限,直线只通过二、一次函数在生活中的应用1,直线必通过一、确定一次函数的表达式。(4)最后得到一次函数的表达式;当k<0时;当b<0时。当b>0时.当时间t一定,并连成直线即可。(3)解这个二元一次方程:y的变化值与对应的x的变化值成正比例、四象限,k≠0)则称y是x的一次函数,b的值。g=S-ft:在一次函数上的任意一点P(x,y随x的增大而减小;B(x2。V,当b=0时,b与函数图象所在象限。因此。(1)设一次函数的表达式(也叫解析式)为y=kx+b,y),水池中水量g是抽水时间t的一次函数,b为常数。特别地:y=kx+b。II,距离s是速度v的一次函数:y=kx+b(k。IV,y),直线必通过一。(2)因为在一次函数上的任意一点P(x:1.作法与图形。2.性质。特别地,直线只通过一,当b=O时、二象限。当k>0时,作一次函数的图象只需知道2点:自变量x和因变量y有如下关系
一、函数内容处理方式的分析在整个中学阶段,函数的学习始于义务教育阶段,而系统的学习则集中在高中的起始年级。与以往相比,课程标准关于函数内容的要求发生了比较大的变化。 1. 强调函数背景及对其本质的理解无论是引入函数概念,还是学习三类函数模型,课程标准都要求充分展现函数的背景,从具体实例进入知识的学习。以往教材中,将函数作为一种特殊的映射,学生对于函数概念的理解建立在对映射概念理解的基础上。学生既要面对同时出现的几个抽象概念:对应、映射、函数,还要理清它们之间的关系。实践表明,在高中学生的认知发展水平上,理解这些抽象概念及其相互之间的关系存在很大困难。而从函数的现实背景实例出发,加强概念的概括过程,更有利于学生建立函数概念。一方面,丰富的实例既是概念的背景又是理解抽象概念的具体例证;另一方面,在实例营造的问题情境下,学生能充分经历抽象概括的过程,理解概念内涵。2.加强函数思想方法的应用函数是刻画现实世界变化规律的重要数学模型。因此,函数在现实世界中有着广泛的应用。加强函数的应用,既突出函数模型的思想,又提供了更多的应用载体,使抽象的函数概念有更多的具体内容支撑。比如,新增加的内容“不同函数模型的增长”和“二分法”,前者通过比较函数模型的增长差异,使学生能够更深刻地把握不同函数模型的特点,在面对简单实际问题时,能根据它们的特点选择或建立恰当的函数模型反映实际问题中变量间的依赖关系;后者充分体现了函数与方程之间的联系,它是运用函数观点解决方程近似解问题的方法之一,通过二分法的学习,能使学生加深对函数概念本质的理解,学会用函数的观点看待和解决问题,逐渐形成在不同知识间建立联系的意识。二、函数内容编写的基本想法函数的内容包括:函数概念及其性质,基本初等函数(Ⅰ),函数与方程,函数模型及其应用。以理解函数概念本质为线索,既可以将这些内容有机地组织为一个整体,又可以让学生以它们为载体,逐步深入地理解函数概念1.内容组织的线索:函数概念本质的理解函数概念并非直接给出,而是从背景实例出发采用归纳式的教材组织形式引入。由于函数概念的高度抽象性,学生真正理解函数概念需要一个漫长的过程,需要在不同层次上、从不同角度给学生提供理解和巩固函数概念的机会。首先,在分析典型实例的共同特征的基础上概括出函数定义后,通过讨论函数的表示、基本性质初步理解函数。它们分别是从函数的表现形式和变化规律两个方面丰富对函数概念的认识。然后,以三类基本初等函数为载体巩固函数概念,在学习了函数定义、基本性质之后,从一般概念的讨论进入到具体函数的学习。指数函数、对数函数和幂函数的概念及其性质都是一般函数概念及性质的具体化。以一类具体函数为载体,在一般函数概念的指导下对其性质进行研究,体现了“具体──抽象──具体”的过程,是函数概念理解的深化。最后,从应用的角度再一次巩固并提升对函数的理解。对一个概念真正理解的一个判断标准就是看看是否可以运用概念解决问题。教材最后安排函数的应用,包括二分法、不同函数模型的增长差异以及建立函数模型解决实际问题,就是期望学生能在“用”的过程中提高对函数概念的理解。2.突破难点的主要方法:显化过程,加强联系函数概念的理解贯穿了函数内容学习的始终,同时它也是教与学的一个难点,在教材编写中应采用什么方法突破这个难点,帮助学生更好地理解函数概念?对于形成函数这样抽象的概念,应该让学生充分经历概括的过程。概括就是把对象或关系的某些共同属性区分和固定下来。这就要求我们在编写教材时充分展示概括过程,并要充分调动学生的理性思维,引导他们积极主动地观察、分析和概括。教材选择了三个有一定代表性的实例,先运用集合与对应的语言详细地分析前两个实例中变量间的依赖关系,给学生以如何分析函数关系的示范,然后要求学生仿照着自己给出第三个实例的分析,最后通过“思考”提出问题,引导学生概括三个实例的共同属性,建立函数的概念。在这样一个从具体(背景实例)到抽象(函数定义)的过程中,学生通过自己的思考从分析单个实例上升到概括一类实例具有的共同特征,更能理解概念内涵。作为中学数学的核心概念,函数与中学数学的许多概念都有内在联系,这种联系性为理解函数概念提供了众多的角度和机会,因此加强函数与其他数学知识的联系是函数概念教学的内在要求。例如,函数有多种表示方法,加强不同表示法之间的联系和转换,使学生学会在面临一个具体问题时能根据问题的特点灵活选择表示的方法,就是促进理解的一个手段。教材通过例题给出高一某班三位同学在六次测试中的成绩及相应的班平均分的数据,要求分析三位同学的学习情况。解决这个问题的关键就是根据函数的表格表示法与图象表示法的特点,将表格表示转化为图象表示。又如,函数与现实生活有着密切的联系,所以在编写教材时注重加强函数与现实生活的联系,像由背景实例引入概念,在例题和习题中安排一定量的应用问题(碳14的衰减,地震震级,溶液的酸度等)都体现了函数与实际生活的外部联系。再如,从运用函数观点解决方程问题的角度介绍二分法,体现出函数与方程间的联系等等。三、函数内容编写中的几个关键问题1.实例如何选择无论是加强概念背景,还是突出知识的联系与应用,能达到很好效果的重要因素就是要选择合适的实例。那么,如何选择实例才能有助于学生的学习呢?对于起到不同作用的背景实例和应用实例,标准并不完全相同。但总的来说,一是实例的背景知识应该尽量简单,这样可以避免因背景的复杂性而影响对数学知识本身的理解;二是实例应丰富,这样有利于全面、准确地理解知识,不会产生偏差;三是实例应贴近学生生活、具有一定的时代性,这样才会引起学生的共鸣,激发学习的兴趣。比如,介绍函数概念时,教材选择了用解析式表示炮弹飞行的问题、用图象表示南极臭氧空洞的问题、用表格表示恩格尔系数的问题,第一个问题是学生在物理中就很熟悉的,后两个问题是日常生活中经常提及的,背景相对来说比较简单,学生就不会因为需要了解过多的背景知识而冲淡对函数概念的学习。而且重要的是,这样的三个问题包括了不同的函数表现形式,利用它们概括函数概念,就可以消除初中学习中可能存在的一些认识偏差,使学生认识到无论表示形式如何,只要对于每一个x,都有一个y与之对应,就是函数,而这正是函数的本质特征。再如,根据汽车票价制定规则写出票价和里程间的解析式,并利用解析式为售票员制作出我们在汽车上经常看到的“阶梯形票价表”这类问题,贴近学生生活并具有现实的应用价值,能引发学生的兴趣和学习的积极性。2.概念如何展开对于突破函数概念这个难点,可以在整段函数内容的学习中采用显化过程、加强联系的方法。那么具体地,在从三个方向巩固函数概念理解时,如何展开像函数的单调性、二分法这些概念,才能让学生掌握它们,从而达到巩固理解函数概念的目的呢?函数的性质就是研究函数的变化规律,这种规律最直观的获得来自于图象,图象的上升、下降就是单调性。问题在于如何帮助学生从几何直观上升到严格的数学定义。同样地,二分法也需要经历一个由直观认识到数学定义的过程。为此,就需要将直观到严格数学定义的过程划分成几个层次,为学生搭建认识的台阶,使他们逐步地获得概念。比如,介绍函数单调性时,首先给出一次函数和二次函数的图象,观察它们的图象特征,即上升或下降;然后用问题“如何描述函数图象的‘上升’‘下降’呢”引导学生用自然语言描述出图象特征;最后思考“如何利用解析式f(x)=x2描述‘随着x的增大,相应的f(x)随着减小’……”,将自然语言的描述转化成数学符号语言的描述,并一般化得到单调性的数学定义。通过这样的三步,利用数形结合的方法展开单调性的概念,既有助于学生通过自己的努力获得概念,而且也从数和形两个方面理解了概念。3.函数内容中使用信息技术的点及方式在数学课程中使用信息技术已经毋庸置疑,同样地,信息技术的使用也是教材编写中最为关注的问题之一。那么,在函数中有哪些适合使用信息技术的内容,如何使用,以及在教材中使用的方式是怎样的?信息技术具有强大的图象功能、数据处理功能和良好的交互环境,利用这些优势,在函数这部分内容中可以使用信息技术的点主要有:求函数值、做函数图象、研究函数性质、拟和函数等。运用常见的一些软件,如excel、几何画板等就可以轻松地作出函数图象,这在讨论不同函数模型增长差异时发挥很大作用,从几幅图就能直观发现增长的差异;运用计算器可以解决二分法中计算量大的问题,从而将更多精力关注到二分法的思想上,认识到函数和方程间的联系;而计算机的交互环境则为学生的自主探究提供了强有力的平台,丰富了学习方式,如讨论指数、对数函数性质时,可以充分演示出图象的动态变化过程,这样就能在变化中寻求“不变性”,发现函数具有的性质。教材编写时一方面在适合使用信息技术的地方给予提示,如“可以用计算机……”等;另一方面通过拓展栏目详细地介绍一些信息技术应用的专题,如“用计算机绘制函数图象”重点介绍使用常用软件做函数图象的方法,“借助信息技术探究指数函数的性质”给出探究的情境,要求学生亲自利用信息技术发现规律,“收集数据并建立函数模型”介绍了如何用信息技术拟合函数,等等。通过这些方式,可以为教师和学生提供使用信息技术的机会和空间。
对,勾函数就像两个对勾的对号的,然后是在x轴以外,轴为中间点平均分成两个对号。
对勾函数是一种类似于反比例函数的一般函数。所谓的对勾函数,是形如f(x)=ax+b/x的函数,是一种教材上没有但考试老喜欢考的函数,所以更加要注意和学习。一般的函数图像形似两个中心对称的对勾,故名。当x>0时,f(x)=ax+b/x有最小值(这里为了研究方便,规定a>0,b> 0),也就是当x=sqrt(b/a)的时候(sqrt表示求二次方根)。同时它是奇函数,就可以推导出x<0时的性质。令k=sqrt(b /a),那么,增区间:{x|x≤-k}∪{x|x≥k};减区间:{x|-k≤x<0}和{x|0
对勾函数是一种类似于反比例函数的一般函数,又被称为“双勾函数”、"勾函数"等。也被形象称为“耐克函数” 所谓的对勾函数(双曲线函数),是形如f(x)=ax+b/x的函数。由图像得名。 当x>0时,f(x)=ax+b/x有最小值(这里为了研究方便,规定a>0,b>0),也就是当x=sqrt(b/a)的时候(sqrt表示求二次方根)高考例题2006年高考上海数学试卷(理工农医类)已知函数 y=x+a/x 有如下性质:如果常数a>0,那么该函数在 (0,√a] 上是减函数,在 ,[√a,+∞ )上是增函数. (1)如果函数 y=x+(2^b)/x (x>0)的值域为 [6,+∞),求b 的值; (2)研究函数 y=x^2+c/x^2 (常数c >0)在定义域内的单调性,并说明理由; (3)对函数y =x+a/x 和y =x^2+a/x^2(常数a >0)作出推广,使它们都是你所推广的函数的特例.研究推广后的函数的单调性(只须写出结论,不必证明),并求函数F(x) =(x^2+1/x)^n+(1/x^2+x)^n(x 是正整数)在区间[½ ,2]上的最大值和最小值(可利用你的研究结论) 当x>0时,f(x)=ax+b/x有最小值;当x<0时,f(x)=ax+b/x有最大值 f(x)=x+1/x 首先你要知道他的定义域是x不等于0 当x>0, 由均值不等式有: f(x)=x+1/x>=2根号(x*1/x)=2 当x=1/x取等 x=1,有最小值是:2,没有最大值。 当x<0,-x>0 f(x)=-(-x-1/x) <=-2 当-x=-1/x取等。 x=-1,有最大值,没有最小值。 值域是:(负无穷,-2)并(2,正无穷) -------------- 证明函数f(x)=ax+b/x,(a>0,b>0)在x>0上的单调性 设x1>x2且x1,x2∈(0,+∝) 则f(x1)-f(x2)=(ax1+b/x1) -(ax2+b/x2) =a(x1-x2)-b(x1-x2)/x1x2 =(x1-x2)(ax1x2-b)/x1x2 因为x1>x2,则x1-x2>0 当x∈(0,√(b/a))时,x1x2b/a 则ax1x2-b>b-b=0 所以f(x1)-f(x2)>0,即x∈(√(b/a),+∞)时,f(x)=ax+b/x单调递增。
a^2+b^2>=2*a*b把上面的ax和b/x代进去得到的就是右边的取等号当且仅当a=b,即你提到的ax=b/x