设 A、B 是非空实数集,如果按照某种确定的对应关系 f,使对于集合 A 中的任意一个数 x,在集合 B 中都有唯一确定的数 y 和它对应,那么就称 f: A → B 为从集合 A 到集合 B 的一个函数,记作 y = f(x),x ∈ A。
其中 x 叫做自变量,x 的取值范围 A 叫做函数的定义域;与 x 对应的 y 值叫做函数值,函数值的集合 {f(x) | x ∈ A} 叫做函数的值域。
函数三要素:定义域、值域、对应法则。
① 一对一是关键——教材定义中最重要的是"唯一确定":给定一个 x,必须对应唯一的 y。这就是为什么 y² = x 不是函数(x = 1 时 y = 1 或 −1,不唯一),而 y = x² 是函数。
② 三要素中最重要的是定义域——定义域和对应法则一旦确定,值域也就确定了。所以判断两个函数是否为同一函数,只需看定义域和对应法则是否都相同,与"用什么字母表示自变量"无关。
③ 求定义域的常见限制条件(必须全部考虑):
👉 口诀:分母不为零,偶根被开非负,对数真数正,底零幂底非零。
y = x 的定义域为 R,对应法则为"x 对应 x"。
求函数 f(x) = √(x + 2)/(x² − 1) + (x − 1)⁰ 的定义域。
求函数 f(x) = (x² − 1)/(x − 1) 的定义域与化简结果。
📌 口诀:先定义域,后化简。化简只在定义域内进行。
设 A = {1, 2, 3},B = {1, 4, 9, 16},对应法则 f: x → x²。问:f 是否构成 A 到 B 的函数?值域是什么?
📌 要点:值域是"所有实际取到的函数值",是 B 的子集,不一定等于 B。
函数有三种常用表示法:解析法(用数学式子表示)、列表法(用表格列出自变量与函数值的对应)、图像法(用图形表示)。
在定义域内不同区间上用不同解析式表示的函数,叫做分段函数。
分段函数是一个函数,不是多个函数;它的定义域是各段定义域的并集。
① 分段函数是一个函数——虽然它由多个式子组成,但整体是一个函数。做题时必须先判断 x 落在哪一段,再选对应的解析式代入。
② 定义域是各段的并集——各段定义域之间可以有交集吗?一般没有(否则 x 对应多个 y,不满足"唯一确定")。通常按区间的形式分段:如"x < 0 时 y = 2x,x ≥ 0 时 y = x²"。
③ 值域是各段值域的并集——先求每段的值域,再合起来。
👉 关键提醒:求 f(f(a)) 时,一定要先算内层得到结果,再判断结果落在哪一段,选对应解析式求外层。
已知 f(x) = { x²,x ≥ 0;−x,x < 0 },求 f(f(−2))。
已知 f(x) = { x + 1,x < 0;x²,x ≥ 0 },求 f(0)。
📌 要点:分段函数在分界点处必须有且只有一个值,通过区间的开闭符号确定归属。
已知 f(x) = { x + 1,x < 0;x²,x ≥ 0 },求 f(x) 的值域。
单调性:设函数 f(x) 的定义域为 I,区间 D ⊆ I,如果对 D 内任意两个自变量 x₁, x₂,当 x₁ < x₂ 时:
· 都有 f(x₁) < f(x₂),则称 f(x) 在 D 上单调递增;
· 都有 f(x₁) > f(x₂),则称 f(x) 在 D 上单调递减。
奇偶性:设函数 f(x) 的定义域为 I(必须关于原点对称):
· 若对任意 x ∈ I,都有 f(−x) = −f(x),则称 f(x) 为奇函数,图像关于原点对称;
· 若对任意 x ∈ I,都有 f(−x) = f(x),则称 f(x) 为偶函数,图像关于 y 轴对称。
① 单调性是"局部概念"——单调性必须指明区间。例如 y = 1/x 在 (−∞, 0) 上递减、在 (0, +∞) 上递减,但不能说它在整个定义域上递减。因为取 x₁ = −1 < x₂ = 1,f(x₁) = −1 < f(x₂) = 1,与"递减"矛盾。
② 奇偶性有"定义域对称"这个前提——如果定义域不关于原点对称(例如 [−1, 2]),直接判定"非奇非偶",不需要再看 f(−x) 和 f(x) 的关系。
③ 判断奇偶性的标准步骤:
👉 奇偶性速记:奇函数 f(−x) = −f(x),偶函数 f(−x) = f(x)。也可以记成:奇函数"拿负号出去",偶函数"负号没用"。
判断 f(x) = x³ + x² 的奇偶性。
📌 要点:判断奇偶性两步走——先看定义域,再算 f(−x)。
函数 f(x) = 1/x 的单调递减区间是 ______。
📌 口诀:单调区间不能"合并","和"字是关键词。
已知 f(x) 是定义在 R 上的奇函数,那么 f(0) 的值是多少?
📌 要点:如果 0 在奇函数的定义域内,则必有 f(0) = 0。反之不成立(f(0) = 0 不一定奇函数)。
最值:设函数 f(x) 的定义域为 I,如果存在 x₀ ∈ I,使得对任意 x ∈ I 都有:
· f(x) ≤ f(x₀),则称 f(x₀) 是 f(x) 的最大值;
· f(x) ≥ f(x₀),则称 f(x₀) 是 f(x) 的最小值。
零点:使 f(x) = 0 的实数 x 叫做函数 f(x) 的零点。函数的零点、方程 f(x) = 0 的根、函数图像与 x 轴交点的横坐标,三者等价。
零点存在定理:若函数 f(x) 在闭区间 [a, b] 上的图像是连续不断的一条曲线,且 f(a)·f(b) < 0,则存在 c ∈ (a, b) 使 f(c) = 0。
① 最值必须是"取到"的——最大值 f(x₀) 中的 x₀ 必须存在。如果函数无限趋近某个数但永远取不到,那就不叫最大值。例如 y = 1/x 在 (0, +∞) 上无最大值(可任意大),也无最小值(无限接近 0 但取不到)。
② 二次函数在闭区间上的最值——分三种情况讨论:
③ 零点存在定理的条件——三个条件缺一不可:
👉 重要提醒:零点存在定理是"存在性定理"——它只能说明有零点,不能告诉我们有几个零点。例如 f(x) = x³ − x 在 [−2, 2] 上满足端点异号,但有 3 个零点。
求 f(x) = x² − 2x + 3 在区间 [2, 4] 上的最小值。
📌 要点:二次函数在闭区间上的最值,必须先判断对称轴与区间的位置关系。
函数 f(x) 在 [a, b] 上满足 f(a)·f(b) > 0,能否说明 f(x) 在 [a, b] 上无零点?
📌 口诀:异号必有,同号未必无。
函数 f(x) = x² − 4 的零点是 ______。
函数是高中数学的核心中的核心。本章涵盖的定义域、值域、单调性、奇偶性、最值、零点等,是后续学习导数、数列、不等式的通用工具。上海高考对本模块的考查特点:
近五年上海卷中,函数的奇偶性(2023年第9题、2026年第5题)、分段函数(2020年第11题)、零点存在定理(2021年第13题)均出现过。作为核心章节,本章基础越扎实,后续导数、解析几何的优势越明显。