中学数学里的极限思想:分段函数的单调性

编辑: 逍遥路 关键词: 高中数学 来源: 高中学习网


作者:学夫子

  

  虽然我们在高中都未曾接触真正意义上的极限思想,不过在一些内容上却隐隐约约透露着极限思想。若能在平时的教学中透露出一些这样的思想,那么对于学生以后进一步的学习将起到非常好的启蒙作用。我在《中学数学的极限思想》一文中举了两个特别好的例子,今天我再举一个分段函数单调性的例子,刚好契合学生现在的进度。

  

  首先我们要明白:一个分段函数要在定义域内单调,需包括两方面,一个是区间单调,一个是端点单调。讨论这一问题要从两个角度来考虑,一个是分段,一个是整体。简单来说就是:

  

  函数f(x)在区间(a,b)和(c,d)单调递增,其中c≥b,那么f(x)在(a,b)∪(c,d)上单调递增的条件是:将c带入(c,d)所对于的解析式求得一值m,再将b带入(a,b)所对应的函数解析式求得一值n,那么n≥m。

  

  这句话说得有些别扭,以一个例子说明:

  

  分析:首先我们确定,由于x≥a时函数为单调递增,所以f(x)只能是单调递增。要在定义域上单调递增,就包括两个方面??首先函数在x<a时单调,那么就要求b>0,然后必须满足端点单调,即:

  

  将端点a带入x-b得到的值a-b,要比将a带入bx得到的值ab大或者相等,即a-b≥ab,加上b>0,就是a和b必须满足的条件。

  

  当然对于这道题而言是没有什么难度的,我们要从中看到的,是这里面涉及到的极限思想:当x<a时的解析式bx严格来说是不能带a的,因为这个解析式只适合于x<a的自变量。而这里这样做,如果非要说个原因的话,那必须涉及到极限思想:那就是要求函数f(x)在x=a右端的极限值要比左端的极限值要大或者相等,由于高中阶段接触的函数都是初等函数,所以直接把端点值带入即可。如果我们带入端点时发现出现分母为零、偶次根号下为负数等无意义的情况,那就直接可以说明此函数在此端点不单调。

  

  内容很简单,但我希望真的能在这些地方给学生传递出所涉及到的极限思想。大学和中学数学之间不应该有那么大的缝隙。这种不同年级之间内容上的平滑过渡是我们的教育应该关注的问题。(来源:学夫子数学博客)
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