从一个对应规则开始

函数并不只是写着字母的公式。它说的是:在允许的输入范围内,每一个输入,都对应唯一一个输出。

例如,边长为 x 的正方形面积是 f(x)=x^2。输入是边长,输出是面积,实际边长的定义域是 x>0。当我们研究纯数学函数时,也可以另行约定定义域为全体实数。

图像把关系放到平面上

每一个点 (x,f(x)) 都表示一组输入和输出。把这些点画出来,就得到了函数图像。

  • 横坐标是输入,纵坐标是输出。
  • 函数上升,不代表它已经很大;它只表示输出随着输入增大而增大。
  • 曲线陡峭,表示附近的小输入变化,可以带来比较大的输出变化。

一个位置和一个变化率,是两种不同的信息。后面研究导数时,我们会一直使用这个区别。

同一条曲线,可以提出不同问题

问题 在图像中看什么
输入为 2,输出是多少? 一个点的高度
哪些输入让输出为 4? 水平线与曲线的交点
输入稍微变化,输出如何变化? 点附近曲线的走向

对 f(x)=x^2,有 f(2)=4。而方程 x^2=4 在实数域有两个解:x=2 和 x=-2。函数的输出唯一,反过来寻找输入时却可能不唯一。

用自己的话解释

  1. 为什么一个输入不能有两个函数输出?
  2. 一个输出为什么可以来自两个不同输入?
  3. “函数值很大”和“函数变化很快”分别说的是什么?

学习极限之前,先把这三个问题解释清楚。