浅论函数概念及表示符号的形成与理解

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  函数概念是数学中一个十分重要的基础概念,函数思想是中学数学的基本思想。初中函数概念:“设在一个变化过程中有两个自变量x与y,如果对于x的每一个值,y都有唯一的值与它对应,那么就说x是自变量,y是x的函数。”初中函数概念的特点是“变量说”,虽然强调了y与x对应的基本要求:“对x的每一个值,y都有唯一的值与它对应。”但对函数的本质:对应,却未能充分的刻画。当然这个定义,对初中生来说是恰当的。因为它自然、形象、直观,易于理解。而随着对函数研究的深入,初中函数定义显然不能适应研究的需要。现行高中函数概念:“A、B是非空数集,如果按某个确定的对应关系f,使集合A中的任意一个x,在集合B中都有唯一确定的数f(x)和它对应,那么就称f:A→B为从A到B的一个函数,记作y=f(x),x∈A。其中x叫自变量,x的取值范围A叫函数的定义域,与x的值相对应的y值叫函数值,函数值集合f(x)|x∈A叫函数的值域。”显然高中函数定义抓住了函数的本质:两非空数集间的特殊对应。突出了函数三要素:定义域、值域与对应法则f。学生对初中函数概念的理解几乎等同于解析式(实质是对对应法则的狭隘理解),显然没有认识到定义域、值域的重要性,对对应法则的理解也很含糊。事实上,函数三要素中,对应法则f是核心,定义域与对应法则f是函数的基础。数学符号是构成数数学语言的重要组成部分,它是一种高度抽象、高度概括的数学语言。数学教学在很大程度上就是数学语言的教学。具体的数学内容总是能够通过数学符号的形式来体现,对数学符号及形式结构的本质理解决定了对数学内容的本质理解。
  例如:设函数y=f(x)定义在实数集上,函数y=f(x-1)与y=f(1-x)的图象关于A、直线y=0对称;B、直线x=0对称;C、直线y=1对称;D、直线x=1对称。有学生这样解:
  设x-1=t,则有函数y=f(t)与y=f(-t)的图象关于直线t=0对称,推知函数y=f(x-1)与y=f(1-x)的图象关于直线x=0对称。显然,错误的原因在于:认为函数y=f(t)与y=f(x-1)是同一函数。如何处理由初中函数概念到高中函数概念的过渡,新、旧教材几经变化。实践表明,函数概念的理解,特别是对函数表示符号y=f(x)的理解总是不尽人意。笔者认为,主要原因是函数概念及表示符号y=f(x)的形成不够自然。进而导致理解上的偏差。诸如:“凡偶函数都没有反函数。”这样的错误在中学数学界象癌症一样顽固。《怎样学好高中数学》(周沛耕·讲,金钥匙丛书,科学出版社、龍门书局出版1996年1月第1版)第三章:反函数P57结论(8):“函数y=f(x)与函数y=f-1(x)不能都是偶函数。”这一结论也是错误的。事实上,函数f(x)=0,(x=0)与f-1(x)=0,(x=0)都是偶函数。显然,错误的原因在于对函数三要素的认识不够充分,没有真正做到用对应的观点来认识、理解函数。对函数概念及表示符号y=f(x)的理解,关键在于对函数概念及表示符号y=f(x)的形成过程的认识。(1)对应法则作用于哪个量?作用结果又是哪个量?(2)对于对应法则比较复杂、难以叙述的函数,或者对于未知函数,该怎样表示它的对应法则呢?实际上(1)对应法则作用于x结果是y。(2)对应法则用f表示,法则f作用于x,为了区别于字母相乘,我们给x加上括号写成f(x),其结果是y,于是自然记作y=f(x)。对于这种记法的优越性,要引导学生分析:对于函数y=x2 3x 1,当x=1时y=5,若记f(x)=x2 3x 1,则有f(1)=5,既简单又明了。函数表示符号y=f(x)在后面学习函数单调性、奇偶性和反函数时,该记法的优势是显而易见的。学生通过y=f(x)这一记法的形成过程,不仅理解了该记法,还了解了该记法的优越性,更重要的是改变了学生被动接受一个记法一个符号的不良习惯。实际上,知识的发生过程决定了对知识的认识、理解。新课程理念倡导“立足过程,促进发展。”学生通过这个过程理解一个数学问题是怎样提出来的,一个数学概念是怎样形成的,一个数学结论是怎样获得和应用的,通过这个过程学习和应用数学。笔者认为:从学生已有知识经验出发,让学生亲身经历函数概念及表示符号y=f(x)的形成过程,是学生对函数概念及表示符号y=f(x)理解的必由之路。
  (作者单位:贵州省龙里中学 551200)
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