一、集合基础#
1.1 集合定义与符号#
集合是由特定元素组成的整体,记作:
A={x ∣ x 满足某些性质}
常见数集符号:
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R:实数集
-
Q:有理数集
-
Z:整数集
-
N:自然数集(Z+)
-
∅:空集
区间表示:
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闭区间:[a,b]={x ∣ a≤x≤b}
-
开区间:(a,b)={x ∣ a<x<b}
-
无限区间:(a,+∞)={x ∣ x>a}
1.2 集合运算#
设 A,B 为集合:
-
并集:A∪B={x ∣ x∈A∨x∈B}
-
交集:A∩B={x ∣ x∈A∧x∈B}
-
差集:A∖B={x ∣ x∈A∧x∈/B}
例:设 A={1,3,5},B={2,3,4}
-
A∪B={1,2,3,4,5}
-
A∩B={3}
-
A∖B={1,5}
学习建议:用 Venn 图辅助理解集合运算
二、函数基础#
2.1 函数定义#
函数 f:A→B 满足:
-
存在性:∀a∈A,∃f(a)∈B
-
唯一性:每个 a∈A 对应唯一的像
术语:
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定义域:A
-
陪域:B
-
值域:{f(x) ∣ x∈A}
默认规则:
-
未声明定义域时,取最大使函数有意义的集合
-
未声明陪域时,默认为 R
2.2 函数图像#
函数图像是坐标点的集合:
G(f)={(x,f(x)) ∣ x∈A}⊆R2
例:f(x)=x2 的图像是抛物线
三、函数运算#
3.1 代数运算#
设 f:A→R,g:B→R
| 运算 | 定义 | 定义域 |
|---|
| 加法 | (f+g)(x)=f(x)+g(x) | A∩B |
| 减法 | (f−g)(x)=f(x)−g(x) | A∩B |
| 乘法 | (fg)(x)=f(x)g(x) | A∩B |
| 除法 | (f/g)(x)=g(x)f(x) | x∈A∩B |
例:设f(x)=x(定义域[0,+∞)),g(x)=1/x(定义域 R∖{0})
- (f+g)(x)定义域为 (0,+∞)
四、特殊函数类型#
4.1 有理函数与代数函数#
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有理函数:R(x)=Q(x)P(x),其中 P,Q 为多项式
-
代数函数:通过代数运算组合多项式得到
例:
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有理函数:f(x)=x−3x2+1
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代数函数:f(x)=x+x21
4.2 单调性#
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增函数:∀x1<x2∈I,有 f(x1)<f(x2)
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减函数:∀x1<x2∈I,有 f(x1)>f(x2)
例:
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f(x)=2x+1 在R上严格递增
-
f(x)=−x3 在 R 上严格递减
4.3 奇偶函数#
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偶函数:f(−x)=f(x)(关于 y 轴对称)
-
奇函数:f(−x)=−f(x)(关于原点对称)
重要定理:
任何定义在
R 上的函数都可唯一分解为:
f(x)=2f(x)+f(−x)偶部+2f(x)−f(−x)奇部
例:
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偶函数:f(x)=x2
-
奇函数:f(x)=x3
4.4 幂函数#
f(x)=xn
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当 n 为奇数时是奇函数
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当n为偶数时是偶函数
学习建议:
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通过绘制 x2,x3 的图像理解奇偶性
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练习函数分解:将 ex 分解为奇偶部分