这个模块讲附加数学中函数如何运作。你会学哪些输入有效(定义域,domain)、会出现哪些输出(值域,range)、怎样把两个函数合成复合函数。你也会学怎样用反函数还原一个函数,以及为什么有些函数必须先限制定义域才有反函数。贯穿其中的只有一个想法:函数接受什么、返回什么,都要写明,不能想当然。
你考试年份的确切内容、记号、提供的公式和计算器规定,请到 Cambridge 官网查看最新的附加数学 0606 课程大纲。附加数学学习指南会告诉你这个模块在整体中的位置。
你需要先具备什么基础?
你需要会分解二次式、配方、移项变形和解简单的二次方程。如果配方还不够快,请同时复习二次式结构与判别式,因为转折点决定值域。
引导例题
函数 f 定义为 f(x) = x² − 4x + 3,x ≥ 2。求 f 的值域,再求 f⁻¹(x)。
第 1 步,配方: f(x) = (x − 2)² − 1。
第 2 步,值域: 在 x ≥ 2 上,最小值是 f(2) = −1,之后 f 只会上升。所以值域是 f(x) ≥ −1。
第 3 步,反函数: y = (x − 2)² − 1,所以 (x − 2)² = y + 1,因为 x ≥ 2,取正根:x = 2 + √(y + 1)。
第 4 步,完整写出: f⁻¹(x) = 2 + √(x + 1),x ≥ −1。
检验: f(4) = 16 − 16 + 3 = 3。然后 f⁻¹(3) = 2 + √4 = 4。得回了 4。
这一道题用到了受限定义域、值域、反函数,以及它们之间的联系:f⁻¹ 的定义域就是 f 的值域。
应该按什么顺序学习?
- 求有理式的有效输入值:最简单的定义域概念,唯一的危险是分母为零。
- 由受限定义域求值域:用端点和转折点从区间读出输出。
- 按正确顺序构造复合函数:构造 fg 和 gf,并说明为什么顺序重要。
- 求反函数并检查其定义域:把 x 解出来,并把反函数的定义域与值域联系起来。
- 解释没有无限制反函数的多对一映射:说明反函数为什么会失效,以及限制条件如何修复。
然后做综合练习卷。每天学一课,周末做练习卷,是一个稳定的节奏。
大多数学生会掉进哪些陷阱?
- 先约分再写限制条件,结果被排除的值在答案里不见了。
- 只用端点求值域,而转折点其实在区间之内。
- 把 fg(x) 读反,先用了 f 而不是 g。
- 把 f⁻¹(x) 当成 1/f(x),这是完全不同的函数。
- 求出反函数却忘了写它的定义域,或者限制的范围跨过了转折点。
每一课都会完整展示其中一个失误,再加以纠正。
应该怎样使用练习卷?
每题先在纸上作答再打开答案,并把每一个限制条件单独写成一行。解答里缺了定义域的说明,即使代数全对也会丢分。先手算,再用复合函数与反函数探索器检验输入或图像,不要倒过来。
做错时,读练习卷末尾的对照清单,回到它指出的那一课。把错误类型记在错题记录与重测队列中,几天后再做一道新题。
如果你总是漏写限制条件,或分不清 fg 和 gf,可以在一对一线上附加数学补习里请老师看你的书面解答,当场指出问题。