Алгебра, полный курс для 9 класса
Здравствуйте, ребята. Садитесь. Сегодня у нас урок обобщения. Мы уже изучили много разных функций: линейные, квадратичные, степенные, обратную пропорциональность. Настало время систематизировать знания и выработать единый подход к исследованию любой функции.
Представьте, что перед вами незнакомая функция. Как о ней рассказать? Что важно знать? Для этого есть стандартная схема исследования. Давайте её вспомним.
Первый и самый главный пункт — область определения. Это все значения икса, при которых функция вообще существует. Для дробей — знаменатель не ноль, для корней чётной степени — подкоренное выражение неотрицательно. Без этого шага всё остальное бессмысленно.
Второе — чётность или нечётность. Подставляем минус икс вместо икса. Если получилось то же самое — функция чётная, график симметричен относительно оси игрек. Если получилось с минусом перед всем выражением — нечётная, симметрия относительно начала координат. Если ни то ни другое — функция общего вида.
Третье — нули функции. Решаем уравнение игрек равно ноль. Это точки пересечения графика с осью икс. Заодно находим пересечение с осью игрек — подставляем икс равно ноль, если ноль в области определения.
Четвёртое — промежутки знакопостоянства. Где функция положительна, где отрицательна. Для этого удобно использовать метод интервалов, но только если функция непрерывна на этих интервалах.
Пятое — непрерывность и точки разрыва. Где график можно нарисовать, не отрывая руки, а где он рвётся. Для элементарных функций разрывы бывают там, где знаменатель обращается в ноль, или под корнем чётной степени отрицательное число.
Шестое — монотонность. Где функция возрастает, где убывает. В девятом классе мы определяем это либо по известным свойствам, либо по графику.
Седьмое — ограниченность. Функция может быть ограничена сверху, снизу, или с обеих сторон. Если есть число, выше которого значения не поднимаются — ограничена сверху. Если есть число, ниже которого не опускаются — ограничена снизу.
Восьмое — наибольшее и наименьшее значения. Если функция непрерывна на отрезке, она обязательно достигает своего максимума и минимума где-то на этом отрезке. Это важная теорема Вейерштрасса.
Девятое — область значений. Это все значения, которые функция вообще может принимать. Часто её можно найти, зная предыдущие пункты.
Теперь посмотрим, как эта схема работает на конкретном примере. Возьмём функцию икс делить на икс минус два. Область определения — все числа, кроме двух. Чётность проверить — не получается, функция общего вида. Нуль функции — икс равно ноль, она же пересекает ось игрек в нуле.
Методом интервалов определяем знаки: слева от нуля положительна, между нулём и двойкой отрицательна, после двойки снова положительна. В точке два — разрыв, причём бесконечный. Функция убывает на каждом из промежутков. Не ограничена ни сверху, ни снизу. Область значений — все числа, кроме единицы, потому что единица не достигается никогда.
А бывает, что формула неизвестна, а есть только график. Тогда мы читаем свойства прямо с рисунка. Смотрим, на каких икс определена, где пересекает оси, где выше нуля, где ниже. Где идёт вверх, где вниз. Есть ли максимум и минимум, и какие они.
Что нужно запомнить. Во-первых, схема исследования универсальна и подходит для любой функции. Во-вторых, чтение графика — это обратная задача: по картинке восстановить все свойства. В-третьих, понятия ограниченности и наибольшего значения тесно связаны, но не одно и то же: функция может быть ограничена сверху, но не иметь максимума, если он не достигается.
Домашнее задание — провести полное исследование одной функции по выбору и прочитать график другой по рисунку в учебнике. Это полезный навык, который пригодится и в старших классах, и в жизни. Удачи.