函式关係

函式关係

确定性现象之间的关係常常表现为函式关係,即一种现象的数量确定以后,另一种现象的数量也随之完全确定,表现为一种严格的函式关係。当一个或几个变数取一定的值时,另一个变数有确定值与之对应,则称这种关係为确定性的函式关係,记为y=f(x),其中x称为自变数,y称为因变数。

例如,某种商品的销售额y与销售量x之间的关係可表示为y=px(p为单价);圆的面积S与半径R之间的关係可表示为S=πR2;企业的原材料消耗额Y与产量X1、单位产量消耗X2、原材料价格X3之间的关係可表示为Y=X1X2X3;一只股票的成交额与该股票的成交量之间的关係,保持成交价格P不变的情况下,当股票的成交量X确定后,其成交额Y也随之确定,三者之间的关係是:Y=PX。

函式关係常用的三种表示方法是列表法,解析法,图象法。

    • 中文名:函式关係
    • 外文名:functional relationship
    • 所属学科:数学
    • 特点:一个变数有唯一确定值与之相对应
    • 相关概念:定义域、值域、相关关係等

定义

设A和B是两个给定的集合,

是从集合A到集合B的一个二元关係。如果这个二元关係还满足下面的性质:对每个元素

,存在唯一的元素

,使得二元序偶

,就称这个二元关係是从集合A到集合B的一个函式或者映射。记作

或者

也可改写为

,其中y称为x的象,而x则称为y的原象。称集合A是函式的定义域,集合A中所有元素在函式

的作用下得到的所有象的集合称为函式

的象或函式

的值域。

为了进一步区分不同特性的函式,给出细分的定义。

是从集合A到集合B的一个函式。

(1)如果

,则称函式

是从集合A到集合B的一个单射。

(2)如果

,则称函式

是从集合A到集合B的一个满射。

(3)如果函式

既是从集合A到集合B的一个单射.又是从集合A到集合B的一个满射,则称它是从集合A到集合B的一个双射。

注意点

关于函式定义的几点说明:

(1)如果

是从集合A到集合B的一个函式,那么集合A中每个元素必须都有象,且象必须唯一。

(2)如果

是从集合A到集合B的一个函式.那么集合B中每个元素不一定都有原象,且当有原象时,原象也不一定唯一。

(3)根据函式的定义可知,两个函式是否相等。需要看:二者的定义域是否相同;对于定义域内的每一个元素.它在这两个函式作用下的象是否恆相同。

函式关係的建立

方法步骤

对于实际问题,明确其中各种量及量之间的关係,建立正确的函式关係十分重要。在建立函式关係时,首先要确定问题中的自变数与因变数,再根据它们之间的关係列出等式,得出函式关係式,然后确定函式定义域,确定定义域时,不仅要考虑到函式关係的解析式,还要考虑到变数在实际问题中的含义。

建立函式关係的基本步骤:

①明确问题中的因变数与自变数,并以适当记号表示;

②寻找等量关係,建立函式关係;

③确定函式的定义域。

举例说明

下面举例说明如何建立函式关係。

例1 某商场销售某种商品8000件,每件原价70元,当销售量在5000件以内(包含5000件)时,按照原价出售,超过5000件部分,打八折销售。试建立总销售收入与销售量之问的函式关係。

解:设销售量为x件,总销售收入为R元,总销售收人与销售量之间的函式关係为

例2 某工厂生产某种型号的车床,年产量为a台,分若干批次进行生产,每批次的生产準备费为b元,设产品均匀投入市场,且上一批用完后立即生产下一批,即平均库存量为批量的一半,设每年每台库存费为c元,显然,生产批量大则库存费高;生产批量少则批数增多,因而生产準备费高,为了选择最优批量,试求出一年中库存费与生产準备费的和与批量之问的关係。

解:设批量为x,库存费与生产準备费的和为P(x),因年产量为a,所以每年生产的批数为

(设其为整数),则生产準备费为

,因库存量为a,故库存费为

,因此可得

定义域为(0,a],因本题中的x为车床的台数,批数

为整数,所以x只应取(0,a]中的a的正整数因子。

例3 某牧场要建造占地100m2的矩形围墙,现有一排长20m的旧墙可供利用,为了节约投资,矩形围墙的一边直接用旧墙修,另外三边儘量用拆去的旧墙改建,不足部分用购置的新砖新建,已知整修1m旧墙需24元,拆去1m旧墙改建成1m新墙需100元,建造1m新墙需200元,设旧墙所保留的部分用x表示,整个投资用y表示,将y表示为x的函式。

解:整个投资的费用包括整修旧墙的费用、拆旧改新的费用以及建造新墙的费用,所以所求函式关係为

例4 某地区上年度电价为0.8元/(kW·h),年用电量为a kW·h,本年度将电价降到0.55元/(kW·h)至0.75元/(kW·h)之间,而用户期望电价为0.4元/(kW·h),经测算,下调电价后新增的用电量与实际电价和用户期望电价的差成反比(比例係数为k),该地区的电力成本为0.3元/(kW·h),写出本年度电价下调后,电力部门的收益y与实际电价x的函式关係式。

解:收益=实际用电量×(实际电价-成本价)。

所以所求函式关係式为

几类常见的函式关係模型

一次函式模型

(

为常数,

).

反比例函式模型

(

为常数,

).

二次函式模型

(

为常数,

).

指数型函式模型

(

为常数,

).

对数型函式模型

(

为常数,

).

幂型函式模型

(

为常数,

).

函式关係与相关关係的区分

相关关係的定义

当变数X取某个值时,变数Y的取值可能有若干个,这些数值表现为一定的波动性,但总是围绕着它们的平均数,并遵循一定的规律变动。变数之间存在的这种不确定的数量关係称为相关关係。特点:Y与X的值不一一对应;Y与X的关係不能用函式式严格表达,但有规律可循。

例如:父亲身高Y与子女身高X之间的关係;收入水平Y与受教育程度X之间的关係;粮食亩产量Y与施肥量X1、降雨量X2、温度X3之间的关係;商品的消费量Y与居民收入X之间的关係;商品销售额Y与广告费支出X之间的关係。

二者的的区分

区分相关关係与函式关係的依据全凭因变数取值的确定性:若因变数的取值是确定的、唯一的,则两个变数之间的关係称为函式关係;若因变数的取值是不确定的,则两个变数之间的关係称为相关关係。

例5 试判定下列变数之间属于函式关係,还是相关关係。

(1)圆面积与圆半径 (2)价格确定下商品的销售额与销售量

(3)人们的身高与体重 (4)商品广告费支出与销售额

(5)家庭月收入与月支出 (6)施肥量与亩产量

(7)文化程度与年收入 (8)图书印数与图书价格

(9)商品销售额与商品流通费用率 (10)可变销售价格与商品销售额

解:按照函式关係和相关关係的定义与区别,本例中,第(1)、第(2)为函式关係,其余均为相关关係。

注意:变数之间的函式关係和相关关係在一定条件下是可以相互转化的。本来具有函式关係的变数,在存在观测误差时,其函式关係往往以相关的形式表现出来。而具有相关关係的变数之间的联繫,如果对其有深刻的规律性认识,并且能够把影响因变数变化的因素全部纳入方程,这时相关关係也可能转化为函式关係。另外,相关关係也具有某种变动规律性,所以,相关关係经常可以用一定的函式形式去近似地描述。客观现象的函式关係可以用数学分析的方法研究,而研究客观现象的相关关係,则必须藉助于统计学中的相关与回归分析方法。

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