华师大数学实数的性质及运算
华东师大初中数学八年级上册实数与实数的运算(基础)知识讲解
实数与实数的运算（基础）【学习目标】1. 了解无理数和实数的概念，知道实数与数轴上的点一一对应.；2. 会用有理数估计一个无理数的大致范围.3. 会进行简单的实数四则运算，进一步认识近似数的概念.4. 能用实数的运算解决一些简单的实际问题.【要点梳理】【高清课堂：389317 立方根、实数，知识要点】要点一、有理数与无理数有限小数和无限循环小数都称为有理数.无限不循环小数又叫无理数.要点诠释：（1）无理数的特征：无理数的小数部分位数无限.无理数的小数部分不循环，不能表示成分数的形式.（2）常见的无理数有三种形式：①含π类.②看似循环而实质不循环的数，如：1.313113111…….. 要点二、实数有理数和无理数统称为实数.1.实数的分类按定义分：实数⎧⎨⎩有理数：有限小数或无限循环小数无理数：无限不循环小数 按与0的大小关系分：实数0⎧⎧⎨⎪⎩⎪⎪⎨⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎩正有理数正数正无理数负有理数负数负无理数2.实数与数轴上的点一一对应.数轴上的任何一个点都对应一个实数，反之任何一个实数都能在数轴上找到一个点与之对应.要点三、实数大小的比较对于数轴上的任意两个点，右边的点所表示的实数总是比左边的点表示的实数大. 正实数大于0，负实数小于0，两个负数，绝对值大的反而小.要点四、实数的运算有理数关于相反数和绝对值的意义同样适合于实数.实数的运算顺序是：先算乘方和开方，再算乘除，最后算加减.如果遇到括号，则先进行括号里的运算.【典型例题】类型一、实数概念1、指出下列各数中的有理数和无理数：222,,0,,10.1010010001 (73)π- 【思路点拨】对实数进行分类时，应先对某些数进行计算或化简，然后根据它的最后结果进行分类，不能仅看到根号表示的数就认为是无理数.π是无理数，化简后含π的代数式也是无理数.【答案与解析】有理数有222,0,,73-,10.1010010001π……【总结升华】有限小数和无限循环小数都称为有理数.无限不循环小数又叫无理数.常见的无理数有三种形式：①含π类.②看似循环而实质不循环的数，如：0.1010010001…….③带有根号的数，但根号下的数字开方开不尽，如，1. 举一反三：【变式】（2015春•武昌区期中）下列说法正确的是（ ）A.无限小数都是无理数B.无理数都是无限小数C.带根号的数都是无理数D.π﹣3.14=0【答案】B ；解：A ． 无理数指的是无限不循环小数，无限小数还包括无限循环小数，错误；B ． 无理数是无限不循环小数，所以都是无限小数，正确；C 、开方开不尽的数是无理数，错误；D 、π近似值是3.14，但π﹣3.14≠0，错误；故选B.类型二、实数大小的比较2、（2015•成都）比较大小：．（填“＞”，“＜”或“=”） 【答案】＜．【解析】 解：﹣ ==∵， ∴4， ∴， ∴﹣＜0， ∴＜． 【总结升华】此题主要考查了实数大小比较的方法，要熟练掌握，解答此题的关键是判断出﹣的差的正、负．举一反三：【变式】比较大小___ 3.14π--4__3 2 03___- |___(7)--- 【答案】＜； ＞； ＜； ＜； ＜； ＞； ＜.3、（2016•通州区二模）如图，数轴上的A ，B ，C ，D 四点中，与表示数的点数接近的点是（ ）A ．点AB ．点BC ．点CD ．点D【思路点拨】先估算出与比较接近的两个整数，再根据数轴即可得到哪个点与最接近，本题得以解决． 【答案】C ；【解析】解：∵，∴4＜＜5， ∴数轴上与表示数的点数接近的点是C ，故选C ．【总结升华】本题考查实数与数轴，解题的关键是明确数轴的特点，可以估算出与哪两个整数最接近．类型三、实数的运算4解：（1）原式=6－3－1=2．（2）原式≈3.1416－4.4721≈－1.331【总结升华】此题考查了实数的运算，涉及的知识有：平方根的定义，绝对值的代数意义，近似数，熟练掌握运算法则是解本题的关键．5、若2|2|(4)0a c --=，则a b c -+=________．【思路点拨】由有限个非负数之和为零，则每个数都应为零可得到方程中a ，b ，c 的值.【答案】3；【解析】解：由非负数性质可知：203040a b c -=⎧⎪-=⎨⎪-=⎩，即234a b c =⎧⎪=⎨⎪=⎩，∴ 2343a b c -+=-+=．【总结升华】初中阶段所学的非负数有|a |，2,a ，非负数的和为0，只能每个非负数分别为0 .举一反三：【变式】已知2(16)|3|0x y +++【答案】解：由已知得1603030x y z +=⎧⎪+=⎨⎪-=⎩，解得1633x y z =-⎧⎪=-⎨⎪=⎩．12=.。
华师版八年级数学上册第11章2 实数
知3－讲
特别解读 1. 在数轴上表示无理数时，一般只能通过估算标出其大致
位置. 2. 借助数轴上的点可以把实数直观地表示出来，数轴上的
任意一点表示的数，不是有理数就是无理数.
知3－练
例 3 用“<”号连接下列各数：－12， 3，－2 2，2.5，0. 解题秘方：根据“在数轴上右边的点表示的数总比 左边的点表示的数大”求解.
特别提醒
知1－讲
1. 无理数都是无限小数，但无限小数不一定是无理数，只
有无限不循环小数才是无理数. 例如：0.3ሶ 是无限小数，
但不是无理数.
2. 某些数的平方根或立方根是无理数，但带根号的数不一 定都是无理数. 例如 4，3 27 就不是无理数.
知1－练 3
例 1 下列各数：3.141 59，－ 8，0.131 131 113…(每相邻
14＜(－1)2＜π.
知3－练
知识点 4 实数的性质
知4－讲
1. 相关概念 (1)相反数：实数a的相反数为－a，若a，b互为相反数，则 a＋b＝0；
(2)倒数：非零实数a的倒数为
1 a
，若a，b互为倒数，则ab＝1；
(3)绝对值：|a|＝ቊa－(aa(≥a<0)0，).
知4－讲
2. 比较实数的大小 (1)定义法：正数大于0，0大于一切负数. (2)性质法：两个正数，绝对值大的数大；两个负数，绝 对值大的数反而小.
负实数集合：{ －12，－ 3，－π，－ 1139，－4.2ሶ 01ሶ …}.
知2－练
2-1. 把下列各数填入相应的集合内：
－3.141 519 26，
华东师大版数学八年级上册11.2《实数》知识点解读
注意理解实数的概念
由于实际问题的需要我们引进了
注意知道无理数的几种常见表现形式无理数一般有下列几种常见的表现形式：
注意掌握实数的分类
实数的分类可从两个角度去思考，即（
注意正确理解实数与数轴的关系
实数与数轴上的点是一一对应的，
注意掌握实数的有关性质
实数和有理数一样也有许多的重要性质
相反数：实数
为相反数，则
绝对值：一个正实数的绝对值是它本身，一个负实数的绝对值是它的相反数，
倒数：乘积为
实数大小的比较：任意两个实数都可以比较大小，正实数都大于。
华东师大版八年级上册数学教学设计《11.2实数的性质及运算》
华东师大版八年级上册数学教学设计《11.2实数的性质及运算》一. 教材分析《11.2实数的性质及运算》这一节主要介绍了实数的性质和运算方法。
学生需要掌握实数的分类、实数的性质（如相反数、倒数、绝对值等），以及实数的运算（如加减乘除、乘方等）。
这一节的内容是整个初中数学的基础，对于学生后续的学习具有重要意义。
二. 学情分析八年级的学生已经掌握了实数的基本概念，但对实数的性质和运算方法的理解还不够深入。
学生在学习过程中可能存在以下问题：1.对实数性质的理解不够直观，容易混淆；2.实数运算方法的运用不够熟练，容易出错；3.学习兴趣不高，缺乏主动探索的精神。
三. 教学目标1.理解实数的分类，掌握实数的性质及运算方法；2.能够运用实数的性质和运算方法解决实际问题；3.提高学生的逻辑思维能力，培养学生的数学素养。
四. 教学重难点1.实数的分类；2.实数的性质及运算方法；3.实数运算在实际问题中的应用。
五. 教学方法1.采用问题驱动法，引导学生主动探索实数的性质和运算方法；2.用实例解析法，让学生直观地理解实数的性质和运算方法；3.运用练习法，巩固学生对实数性质和运算方法的理解。
六. 教学准备1.准备相关实数的性质和运算的PPT；2.准备一些实际问题，用于引导学生运用实数的性质和运算方法；3.准备一些练习题，用于巩固学生对实数性质和运算方法的理解。
七. 教学过程1.导入（5分钟）利用PPT展示实数的性质和运算的实例，引导学生思考实数的基本概念。
2.呈现（10分钟）介绍实数的分类，展示实数的性质（如相反数、倒数、绝对值等），以及实数的运算（如加减乘除、乘方等）。
3.操练（15分钟）让学生分组讨论，运用实数的性质和运算方法解决实际问题。
教师巡回指导，解答学生的疑问。
4.巩固（10分钟）出示一些练习题，让学生独立完成，检验学生对实数性质和运算方法的理解。
5.拓展（10分钟）让学生举例说明实数的性质和运算方法在实际生活中的应用，分享给大家。
实数的性质与运算法则
实数的性质与运算法则一、实数的定义与性质1.实数是具有大小和方向的数，包括有理数和无理数。
2.实数可分为正实数、负实数和零。
3.实数具有加法、减法、乘法、除法等运算性质。
4.实数具有相反数、绝对值、平方等基本性质。
5.实数在数轴上表示，数轴上的点与实数一一对应。
二、实数的运算规则1.加法运算：同号两数相加，取相同符号，并把绝对值相加；异号两数相加，取绝对值较大的符号，并用较大的绝对值减去较小的绝对值。
2.减法运算：减去一个数等于加上这个数的相反数。
3.乘法运算：两数相乘，同号得正，异号得负，并把绝对值相乘。
4.除法运算：两数相除，同号得正，异号得负，并把绝对值相除。
5.零的运算：任何数与零相加等于该数本身；任何数乘以零等于零；零除以任何非零数等于零。
6.一的运算：任何数乘以一等于该数本身；任何数除以一等于该数本身。
三、实数的平方与开方1.平方：一个数的平方等于该数与自身相乘。
2.开方：一个数的开方等于使该数平方后得到该数的正数。
四、实数的绝对值与倒数1.绝对值：一个数的绝对值等于该数到原点的距离。
2.倒数：一个数的倒数等于1除以该数。
五、实数的乘方与幂运算1.乘方：一个数的乘方等于该数连乘自身若干次。
2.幂运算：幂运算包括乘方和开方，其中乘方是重复乘以同一个数，而开方是求一个数的平方根。
六、实数的三角函数1.正弦函数：正弦函数等于直角三角形中对边与斜边的比值。
2.余弦函数：余弦函数等于直角三角形中邻边与斜边的比值。
3.正切函数：正切函数等于直角三角形中对边与邻边的比值。
七、实数的指数函数与对数函数1.指数函数：指数函数等于底数连乘自身若干次。
2.对数函数：对数函数等于以10为底数的对数。
八、实数的方程与不等式1.方程：方程是一个含有未知数的等式。
2.不等式：不等式是一个含有不等号的式子。
九、实数的函数与图像1.函数：函数是一种关系，使一个集合（定义域）中的每个元素对应到另一个集合（值域）中的一个元素。
华师大版数学八年级上册《实数的概念与分类》说课稿4
华师大版数学八年级上册《实数的概念与分类》说课稿4一. 教材分析华师大版数学八年级上册《实数的概念与分类》是学生在学习了有理数的基础上，进一步拓展对数的认识，引入无理数，从而对数的概念有一个更加全面的认识。
这一章节的内容包括实数的定义、实数的分类以及实数与数轴的关系。
通过这一章节的学习，学生能够理解实数的内涵，掌握实数的分类，以及实数在数轴上的表示方法。
二. 学情分析学生在学习这一章节之前，已经学习了有理数，对数的概念有一定的了解。
但是，学生对无理数的概念可能比较陌生，需要通过实例和生活情境来帮助学生理解和接受。
此外，学生对数轴的概念可能也只是一知半解，需要通过实际操作和练习来加深理解。
三. 说教学目标1.知识与技能：理解实数的定义，掌握实数的分类，能够正确识别各种实数。
2.过程与方法：通过实例和生活情境，让学生感受无理数的存在，理解无理数的概念。
3.情感态度与价值观：培养学生对数学的兴趣，提高学生对数学的亲近感。
四. 说教学重难点1.重点：实数的定义，实数的分类。
2.难点：无理数的概念的理解，实数与数轴的关系。
五. 说教学方法与手段1.教学方法：采用讲授法、实例教学法、讨论教学法。
2.教学手段：多媒体课件、黑板、粉笔。
六. 说教学过程1.导入：通过复习有理数的概念，引出实数的定义。
2.新课讲解：讲解实数的分类，通过实例让学生理解无理数的概念。
3.课堂练习：让学生通过练习，加深对实数分类的理解。
4.数轴讲解：讲解实数与数轴的关系，让学生通过实际操作，理解实数在数轴上的表示。
5.课堂小结：总结本节课的主要内容，让学生对实数的定义和分类有一个清晰的认识。
七. 说板书设计板书设计如下：实数的定义与分类1.实数的定义2.实数的分类3.实数与数轴的关系八. 说教学评价教学评价主要通过课堂练习和课后作业来进行。
对学生在课堂上的参与度、理解程度以及作业的完成情况进行评价，从而了解学生对实数的定义和分类的掌握情况。
八年级数学上册《实数》知识点整理华东师大版
八年级数学上册《实数》知识点整理华东师大版八年级数学上册《实数》知识点整理华东师大版知识点1、实数的分类：有理数和无理数2、数轴：规定了原点、正方向和单位长度的直线叫数轴.实数和数轴上点一一对应.3、相反数：符号不同的两个数，叫做互为相反数.a的相反数是-a，0的相反数是0. (若a与b护卫相反数，则a+b=0)4、绝对值：在数轴上表示数a的点到原点的距离叫数a的绝对值，记作∣a∣，正数的绝对值是它本身;负数的绝对值是它的相反数;0的绝对值是0.5、倒数：乘积为1的两个数6、乘方：求相同因数的积的运算叫乘方，乘方运算的结果叫幂.(平方和立方)7、平方根：一般地，如果一个数x的平方等于a,即x2=a 那么这个数x就叫做a的平方根(也叫做二次方根).一个正数有两个平方根，它们互为相反数;0只有一个平方根，它是0本身;负数没有平方根.(算术平方根：一般地，如果一个正数x的平方等于a,即x2=a，那么这个正数x就叫做a的算术平方根，0的算术平方根是0.)实数，是有理数和无理数的总称。
数学上，实数定义为与数轴上的点相对应的数。
实数可以直观地看作有限小数与无限小数，它们能把数轴“填满”。
但仅仅以列举的方式不能描述实数的整体。
实数和虚数共同构成复数。
实数可以用来测量连续的量。
理论上，任何实数都可以用无限小数的方式表示，小数点的右边是一个无穷的数列(可以是循环的，也可以是非循环的)。
在实际运用中，实数经常被近似成一个有限小数(保留小数点后 n 位，n 为正整数，包括整数)。
在计算机领域，由于计算机只能存储有限的小数位数，实数经常用浮点数来表示。
1)相反数(只有符号不同的两个数，它们的和为零，我们就说其中一个是另一个的相反数，叫做互为相反数) 实数a的相反数是-a，a和-a在数轴上到原点0的距离相等。
2)绝对值(在数轴上一个数a与原点0的距离) 实数a的绝对值是：|a|①a为正数时，|a|=a(不变)，a是它本身;②a为0时， |a|=0，a也是它本身;③a为负数时，|a|= -a(为a的绝对值)，-a是a的相反数。
数学分析(华东师大)第一章实数集与函数
第一章实数集与函数§1 实数数学分析研究的基本对象是定义在实数集上的函数.为此, 我们先简要叙述实数的有关概念.一实数及其性质在中学数学课程中, 我们知道实数由有理数与无理数两部分组成.有理数可用分数形式p( p、q 为整数, q≠0 ) 表示, 也可用有限十进小数或无限十进循环q小数来表示; 而无限十进不循环小数则称为无理数.有理数和无理数统称为实数.为了以下讨论的需要, 我们把有限小数( 包括整数) 也表示为无限小数.对此我们作如下规定: 对于正有限小数( 包括正整数) x , 当x = a0 . a1 a2 a n 时, 其中0≤a i ≤9 , i = 1 , 2 , , n , a n ≠0 , a0 为非负整数, 记x = a0 . a1 a2 ( a n - 1) 999 9 ,而当x = a0 为正整数时, 则记x = ( a0 - 1 ) .999 9 ,例如2 .001 记为2.000 999 9 ; 对于负有限小数( 包括负整数) y , 则先将- y 表示为无限小数, 再在所得无限小数之前加负号, 例如- 8 记为- 7.999 9 ; 又规定数0 表示为0.000 0 .于是, 任何实数都可用一个确定的无限小数来表示.我们已经熟知比较两个有理数大小的方法.现定义两个实数的大小关系.定义1 给定两个非负实数x = a0 . a1 a2 a n , y = b0 .b1 b2 b n ,其中a0 , b0 为非负整数, a k , b k ( k = 1 , 2 , ) 为整数, 0≤a k ≤9 , 0≤b k ≤9 .若有a k =b k , k = 0 , 1 , 2 , ,则称x 与y 相等, 记为x = y; 若a0 > b0 或存在非负整数l , 使得a k =b k ( k = 0 , 1 , 2 , , l ) 而a l + 1 > b l + 1 ,则称x 大于y 或y 小于x , 分别记为x > y 或y < x .2 第一章实数集与函数对于负实数x , y, 若按上述规定分别有- x = - y 与- x > - y , 则分别称x = y 与x < y( 或y > x) .另外, 自然规定任何非负实数大于任何负实数.以下给出通过有限小数来比较两个实数大小的等价条件.为此, 先给出如下定义.定义 2 设x = a0 . a1 a2 a n 为非负实数.称有理数x n = a0 . a1 a2 a n为实数x 的n位不足近似, 而有理数x n = x n + 称为x 的n位过剩近似, n = 0 , 1 , 2 , . 1 10 n对于负实数x = - a0 .a1 a2 a n , 其n 位不足近似与过剩近似分别规定为1x n = - a0 .a1 a2 a n - n 与x n = - a0 .a1 a2 a n .10注不难看出, 实数x 的不足近似x n 当n 增大时不减, 即有x0 ≤x1 ≤x2 ≤, 而过剩近似x n 当n 增大时不增, 即有x0 ≥x1 ≥x2 ≥.我们有以下的命题设x = a0 .a1 a2 与y = b0 . b1 b2 为两个实数, 则x > y 的等价条件是: 存在非负整数n , 使得x n > y n ,其中x n 表示x 的n 位不足近似, y n 表示y 的n 位过剩近似.关于这个命题的证明, 以及关于实数的四则运算法则的定义, 可参阅本书附录Ⅱ第八节.例1 设x、y 为实数, x < y .证明: 存在有理数r 满足x < r < y .证由于x < y , 故存在非负整数n , 使得x n < y n .令r = 1( x n + y n ) ,2则r 为有理数, 且有即得x < r < y .x ≤ x n < r < y n ≤y,为方便起见, 通常将全体实数构成的集合记为R , 即R = { x x 为实数} .实数有如下一些主要性质:1 . 实数集R 对加、减、乘、除( 除数不为0 ) 四则运算是封闭的, 即任意两个§1 实数3实数的和、差、积、商( 除数不为0) 仍然是实数.2 . 实数集是有序的, 即任意两实数a、b 必满足下述三个关系之一: a < b,a = b, a >b .3 . 实数的大小关系具有传递性, 即若a > b, b > c, 则有a > c .4 . 实数具有阿基米德( Archimedes ) 性, 即对任何a、b∈R , 若b > a > 0 , 则存在正整数n , 使得na > b .5 . 实数集R 具有稠密性, 即任何两个不相等的实数之间必有另一个实数, 且既有有理数( 见例1 ) , 也有无理数.6 . 如果在一直线( 通常画成水平直线) 上确定一点O 作为原点, 指定一个方向为正向( 通常把指向右方的方向规定为正向) , 并规定一个单位长度, 则称此直线为数轴.任一实数都对应数轴上唯一的一点; 反之, 数轴上的每一点也都唯一地代表一个实数.于是, 实数集R 与数轴上的点有着一一对应关系.在本书以后的叙述中, 常把“实数a”与“数轴上的点a”这两种说法看作具有相同的含义.例2 设a、b∈R .证明: 若对任何正数ε有a < b + ε, 则a≤b .证用反证法.倘若结论不成立, 则根据实数集的有序性, 有a > b .令ε= a - b, 则ε为正数且 a = b + ε, 但这与假设 a < b + ε相矛盾.从而必有a≤b .关于实数的定义与性质的详细论述, 有兴趣的读者可参阅本书附录Ⅱ .二绝对值与不等式实数a 的绝对值定义为a = a , a ≥0 ,- a , a < 0 .从数轴上看, 数a 的绝对值| a | 就是点 a 到原点的距离.实数的绝对值有如下一些性质:1 . | a | = | - a | ≥0; 当且仅当 a = 0 时有| a | = 0 .2 . - | a | ≤ a≤ | a | .3 . | a | < h! - h < a < h; | a | ≤ h! - h≤ a≤ h ( h > 0) .4 . 对于任何a、b∈R 有如下的三角形不等式:a -b ≤ a ±b ≤ a + b .5 . | ab | = | a | | b| .6 . ab| a || b|( b≠ 0) .下面只证明性质4 , 其余性质由读者自行证明. 由性质2 有=4 第一章实数集与函数两式相加后得到- a ≤ a ≤ a , - b ≤ b ≤ b .- ( a + b ) ≤ a + b ≤ a + b .根据性质3 , 上式等价于a +b ≤ a + b . ( 1) 将(1 ) 式中 b 换成- b, ( 1) 式右边不变, 即得| a - b | ≤| a | + | b | , 这就证明了性质4 不等式的右半部分.又由| a | = | a - b + b | , 据(1 ) 式有a ≤ a -b + b .从而得a -b ≤ a - b . ( 2) 将(2 ) 式中 b 换成- b, 即得| a | - | b | ≤| a + b | .性质4 得证.习题1 . 设a 为有理数, x 为无理数.证明:( 1) a + x 是无理数; ( 2)当a≠0 时, ax 是无理数.2 . 试在数轴上表示出下列不等式的解:( 1) x ( x2 - 1) > 0; ( 2) | x - 1 | < | x - 3 | ;( 3) x - 1 - 2 x - 1≥ 3 x - 2 .3 . 设a、b∈R .证明:若对任何正数ε有| a - b| < ε, 则a = b .4 . 设x ≠0 ,证明x + 1 x5 . 证明: 对任何x ∈R 有≥2 , 并说明其中等号何时成立.( 1) | x - 1 | + | x - 2 | ≥1; ( 2) | x - 1 | + | x - 2 | + | x - 3 | ≥2 .6 . 设a、b、c∈R+ ( R+ 表示全体正实数的集合) .证明a2 + b2- a2+ c2 ≤ b - c .你能说明此不等式的几何意义吗?7 . 设x > 0 , b > 0 , a≠b .证明a + x介于 1 与a之间.b + x b8 . 设p 为正整数.证明:若p 不是完全平方数, 则p是无理数.9 . 设a、b 为给定实数.试用不等式符号(不用绝对值符号) 表示下列不等式的解:( 1) | x - a| < | x - b | ; ( 2) | x - a | < x - b; (3) | x2 - a | < b .§2 数集·确界原理本节中我们先定义R 中两类重要的数集———区间与邻域, 然后讨论有界集§2 数集·确界原理5并给出确界定义和确界原理.一区间与邻域设a、b∈R , 且 a < b .我们称数集{ x | a < x < b} 为开区间, 记作( a , b) ; 数集{ x | a≤x≤b} 称为闭区间, 记作[ a , b] ; 数集{ x | a≤x < b} 和{ x | a < x ≤b} 都称为半开半闭区间, 分别记作[ a , b) 和( a , b] .以上这几类区间统称为有限区间.从数轴上来看, 开区间( a , b) 表示a、b 两点间所有点的集合, 闭区间[ a, b] 比开区间( a , b) 多两个端点, 半开半闭区间[ a, b) 比开区间( a, b) 多一个端点 a 等.满足关系式x ≥a 的全体实数x 的集合记作[ a , + ∞) , 这里符号∞读作“无穷大”, + ∞读作“正无穷大”.类似地, 我们记( - ∞ , a] = { x x ≤ a} , ( a , + ∞ ) = { x x > a} ,( - ∞, a) = { x x < a} , ( - ∞, + ∞) = { x - ∞< x < + ∞} = R , 其中- ∞读作“负无穷大”.以上这几类数集都称为无限区间.有限区间和无限区间统称为区间.设a∈R , δ> 0 .满足绝对值不等式| x - a | < δ的全体实数x 的集合称为点a 的δ邻域, 记作U ( a;δ) , 或简单地写作U( a ) , 即有U( a; δ) = { x x - a < δ} = ( a - δ, a + δ) .点a 的空心δ邻域定义为U°(a;δ) = { x 0 < x - a < δ} ,它也可简单地记作U°( a) .注意, U°( a;δ) 与U( a;δ) 的差别在于: U°( a;δ) 不包含点 a .此外, 我们还常用到以下几种邻域:点a 的δ右邻域U + ( a;δ) = [ a , a + δ) , 简记为U + ( a) ;点a 的δ左邻域U - ( a;δ) = ( a - δ, a] , 简记为U - ( a) ;( U- ( a ) 与U+ ( a ) 去除点 a 后, 分别为点 a 的空心δ左、右邻域, 简记为U°- ( a) 与U°+ ( a) .)∞邻域U( ∞) = { x | x | > M} , 其中M 为充分大的正数( 下同) ;+ ∞邻域U( + ∞) = { x | x > M}; - ∞邻域U( - ∞) = { x | x < - M} .二有界集·确界原理定义1 设S 为R 中的一个数集.若存在数M ( L ) , 使得对一切x ∈S , 都有x ≤M( x≥L) , 则称S 为有上界( 下界) 的数集, 数M( L) 称为S 的一个上界( 下界) .6 第一章实数集与函数若数集S 既有上界又有下界, 则称S 为有界集.若S 不是有界集, 则称S 为无界集.例1 证明数集N + = { n | n 为正整数}有下界而无上界.证显然, 任何一个不大于1 的实数都是N + 的下界, 故N + 为有下界的数集.为证N + 无上界, 按照定义只须证明: 对于无论多么大的数M, 总存在某个正整数n0 ( ∈N + ) , 使得n0 > M .事实上, 对任何正数M ( 无论多么大) , 取n0 = [ M ] + 1 ①, 则n0 ∈N + , 且n0 > M .这就证明了N + 无上界.读者还可自行证明: 任何有限区间都是有界集, 无限区间都是无界集; 由有限个数组成的数集是有界集.若数集S 有上界, 则显然它有无穷多个上界, 而其中最小的一个上界常常具有重要的作用, 称它为数集S 的上确界.同样, 有下界数集的最大下界, 称为该数集的下确界.下面给出数集的上确界和下确界的精确定义.定义2 设S 是R 中的一个数集.若数η满足:( i) 对一切x∈S , 有x≤η, 即η是S 的上界;( ii) 对任何α< η, 存在x0 ∈S , 使得x0 > α, 即η又是S 的最小上界,则称数η为数集S 的上确界, 记作η = sup S② .定义3 设S 是R 中的一个数集.若数ξ满足:( i) 对一切x∈S , 有x≥ξ, 即ξ是S 的下界;( ii) 对任何β> ξ, 存在x0 ∈S , 使得x0 < β, 即ξ又是S 的最大下界,则称数ξ为数集S 的下确界, 记作ξ= inf S .上确界与下确界统称为确界.例2 设S = { x |x 为区间(0 , 1 ) 中的有理数} .试按上、下确界的定义验证: sup S = 1 , inf S = 0 .解先验证sup S = 1 :( i) 对一切x∈S , 显然有x≤1 , 即1 是S 的上界.( ii) 对任何α< 1 , 若α≤0 , 则任取x0 ∈S 都有x0 > α; 若α> 0 , 则由有理数集在实数集中的稠密性, 在( α, 1) 中必有有理数x0 , 即存在x0 ∈S , 使得x0 > α.类似地可验证inf S = 0 .读者还可自行验证: 闭区间[0 , 1 ]的上、下确界分别为1 和0 ; 对于数集①[ x] 表示不超过数x 的最大整数, 例如[ 2 .9 ] = 2 , [ - 4 .1 ] = - 5 .②sup 是拉丁文supremum ( 上确界) 一词的简写; 下面的inf 是拉丁文infimum ( 下确界) 一词的简写.E = ( - 1 ) §2 数集·确界原理7nn n = 1 , 2 , , 有 sup E = N + = 1 , 而没有上确界 . 1 2 , inf E = - 1 ; 正整数集 N + 有下确界 inf 注 1 由上 ( 下 ) 确界的定义可见 , 若数集 S 存在上 ( 下 ) 确界 , 则一定是唯一 的 .又若数集 S 存在上、下确界 , 则有 inf S ≤s up S .注 2 从上面一些例子可见 , 数集 S 的确界可能属于 S , 也可能不属于 S . 例 3 设数集 S 有上确界 .证明η = sup S ∈ S !η = max S ① .证 ª ) 设 η= sup S ∈ S , 则对一切 x ∈ S 有 x ≤η, 而 η∈ S , 故 η是数集 S 中最大的数 , 即 η= max S .Ï ) 设 η= max S , 则 η∈ S ; 下面验证 η= sup S:( i ) 对一切 x ∈ S , 有 x ≤η, 即 η是 S 的上界 ;( ii ) 对任何 α< η, 只 须取 x 0 = η∈ S , 则 x 0 > α .从 而满 足 η= sup S 的 定 义 .关于数集确界的存在性 , 我们给出如下确界原理 .定理 1 .1 ( 确界原理 ) 设 S 为非空数集 .若 S 有上界 , 则 S 必有上确界 ; 若 S 有下界 , 则 S 必有下确界 .证 我们只证明关于上确界的结论 , 后一结论可类似地证明 .为叙述的方便起见 , 不妨设 S 含有非负数 .由于 S 有上界 , 故可找到非负整 数 n , 使得1) 对于任何 x ∈ S 有 x < n + 1 ;2) 存在 a 0 ∈ S , 使 a 0 ≥ n .对半开区间 [ n , n + 1) 作 10 等分 , 分点为 n .1 , n .2 ,, n .9 , 则存在 0 , 1 , 2 , , 9 中的一个数 n 1 , 使得1) 对于任何 x ∈ S 有 x < n . n 1 + 1 ; 102) 存在 a 1 ∈ S , 使 a 1 ≥ n . n 1 .再对半开区间 [ n . n 1 , n . n 1 + 1 ) 作 10 等 分 , 则 存在 0 , 1 , 2 , , 9 中的一 个 10数 n 2 , 使得1) 对于任何 x ∈ S 有 x < n . n 1 n 2 + 1 ; 1022) 存在 a 2 ∈ S , 使 a 2 ≥ n . n 1 n 2 .① 记号 max 是 maxim um( 最大 ) 一 词的 简写 , η= max S 表 示数 η是 数集 S 中 最大 的数 .以下 将出 现 的记号 min 是 minimu m( 最小 ) 一 词的简 写 , min S 表示 数集 S 中 最小 的数 .8 第一章实数集与函数继续不断地10 等分在前一步骤中所得到的半开区间, 可知对任何k = 1 , 2 , , 存在0 , 1 , 2 , , 9 中的一个数n k , 使得1) 对于任何x∈S 有x < n . n1 n2 n k + 1; ( 1)10 k2) 存在a k ∈S , 使a k ≥n . n1 n2 n k .将上述步骤无限地进行下去, 得到实数η= n . n1 n2 n k .以下证明η= sup S .为此只需证明:( i) 对一切x∈S 有x≤η; ( ii ) 对任何α< η, 存在a′∈S 使α< a′.倘若结论( i ) 不成立, 即存在x ∈S 使x > η, 则可找到x 的k 位不足近似x k , 使从而得x k > 珔ηk = n . n1 n2 n k +1,10 kx > n . n1 n2 n k +1,10 k但这与不等式(1 ) 相矛盾.于是( i) 得证.现设α< η, 则存在k 使η的k 位不足近似ηk > 珔αk , 即n . n1 n2 n k > 珔αk .根据数η的构造, 存在a′∈S 使a′≥ηk , 从而有a′≥ηk > 珔αk ≥α,即得到α< a′.这说明( ii) 成立.在本书中确界原理是极限理论的基础, 读者应给予充分的重视.例4 设 A 、B为非空数集, 满足: 对一切x∈A 和y∈B 有x ≤y .证明: 数集A 有上确界, 数集 B 有下确界, 且sup A ≤ inf B . ( 2) 证由假设, 数集 B 中任一数y 都是数集 A 的上界, A 中任一数x 都是 B 的下界, 故由确界原理推知数集 A 有上确界, 数集 B 有下确界.现证不等式(2 ) .对任何y∈B , y 是数集A 的一个上界, 而由上确界的定义知, sup A 是数集A 的最小上界, 故有sup A≤y .而此式又表明数sup A 是数集B 的一个下界, 故由下确界定义证得sup A≤inf B .例5 设 A 、B为非空有界数集, S = A ∪ B .证明:( i) sup S = max{sup A , sup B};( ii) inf S = min{inf A , inf B} .证由于S = A ∪B 显然也是非空有界数集, 因此S 的上、下确界都存在.( i) 对任何x∈S , 有x∈A 或x∈Bªx≤sup A 或x≤sup B , 从而有x ≤§2 数集·确界原理9max{sup A , sup B} , 故得sup S≤max{ sup A , sup B} .另一方面, 对任何x∈A , 有x ∈S ªx ≤sup S ªs up A ≤sup S ; 同理又有sup B≤sup S .所以sup S≥max{sup A , sup B} .综上, 即证得sup S = max{sup A , sup B} .( ii) 可类似地证明.若把+ ∞和- ∞补充到实数集中, 并规定任一实数 a 与+ ∞、- ∞的大小关系为: a < + ∞, a > - ∞, - ∞< + ∞, 则确界概念可扩充为:若数集S 无上界, 则定义+ ∞为S 的非正常上确界, 记作sup S = + ∞;若S 无下界, 则定义- ∞为S 的非正常下确界, 记作inf S = - ∞.相应地, 前面定义2 和定义3 中所定义的确界分别称为正常上、下确界.在上述扩充意义下,我们有推广的确界原理任一非空数集必有上、下确界( 正常的或非正常的) .例如, 对于正整数集N+ 有inf N+ = 1 , sup N+ = + ∞; 对于数集S = { y y = 2 - x2 , x ∈R } ( 3) 有inf S = - ∞, sup S = 2 .习题1 . 用区间表示下列不等式的解:( 1) | 1 - x | - x ≥0; ( 2) x + 1x≤6 ;( 3) ( x - a) ( x - b) ( x - c) > 0( a , b , c 为常数, 且 a < b < c) ;( 4) sin x ≥ 2 .22 . 设S 为非空数集.试对下列概念给出定义:( 1) S 无上界; ( 2) S 无界.3 . 试证明由(3 )式所确定的数集S 有上界而无下界.4 . 求下列数集的上、下确界, 并依定义加以验证:( 1) S = { x | x2 < 2} ; (2 ) S = { x | x = n !, n∈ N+ } ;( 3) S = { x | x 为(0 , 1 )内的无理数} ;( 4) S = { x | x = 1 - 1, n∈N+ } .2 n5 . 设S 为非空有下界数集.证明:inf S = ξ∈ S!ξ = min S .6 . 设S 为非空数集, 定义S - = { x | - x ∈S} .证明:( 1) inf S - = - sup S; ( 2) sup S - = - inf S .7 . 设A 、B皆为非空有界数集, 定义数集A +B = { z | z = x + y, x ∈ A , y ∈ B} .10 第一章实数集与函数证明: (1) sup( A + B) = sup A + sup B; ( 2) inf( A + B) = inf A + inf B .8 . 设a > 0 , a≠1 , x 为有理数.证明sup{ a r | r 为有理数, r < x} , 当a > 1 ,a x =inf{ a r | r 为有理数, r < x} , 当a < 1 .§3 函数概念关于函数概念, 在中学数学中我们已有了初步的了解, 本节将对此作进一步的讨论.一函数的定义定义1 给定两个实数集 D 和M , 若有对应法则 f , 使对D 内每一个数x , 都有唯一的一个数y∈M 与它相对应, 则称 f 是定义在数集D 上的函数, 记作f : D → M ,( 1)x 組y .数集 D 称为函数 f 的定义域, x 所对应的数y , 称为f 在点x 的函数值, 常记为f ( x) .全体函数值的集合f ( D) = { y y = f ( x ) , x ∈ D} ( ÌM)称为函数f 的值域.(1 ) 中第一式“D→M”表示按法则 f 建立数集D到M 的函数关系; 第二式“x 組y”表示这两个数集中元素之间的对应关系, 也可记为“x 組f ( x) ”.习惯上, 我们称此函数关系中的x 为自变量, y 为因变量.关于函数的定义, 我们作如下几点说明:1 . 定义1 中的实数集M 常以R 来代替, 于是定义域 D 和对应法则 f 就成为确定函数的两个主要因素.所以, 我们也常用y = f ( x ) , x ∈D表示一个函数.由此, 我们说某两个函数相同, 是指它们有相同的定义域和对应法则.如果两个函数对应法则相同而定义域不同, 那么这两个函数仍是不相同的.例如 f ( x ) = 1 , x ∈R 和g( x) = 1 , x∈R \ {0 } 是不相同的两个函数.另一方面, 两个相同的函数, 其对应法则的表达形式可能不同, 例如φ( x) = x , x ∈R 和ψ( x) = x2 , x ∈R .2 . 我们在中学数学中已经知道,表示函数的主要方法是公式法, 即用数学运算式子来表示函数.这时, 函数的定义域常取使该运算式子有意义的自变量值的全体,通常称为存在域.在这种情况下,函数的定义域( 即存在域) D 可省略不写,而只用对应法则 f 来表示一个函数,此时可简单地说“函数y = f ( x)”或“函数f”.§3 函 数 概 念113 . 函数 f 给出了 x 轴上的点集 D 到 y 轴上 点集 M 之间 的单值 对应 , 也 称 为映射 .对于 a ∈ D, f ( a) 称为映射 f 下 a 的象 , a 则称为 f ( a) 的原象 .4 . 在函数定义中 , 对每一个 x ∈ D , 只能有唯一的 一个 y 值 与它对 应 , 这 样 定义的函数称为单值函数 .若同 一个 x 值 可以 对应 多于 一 个的 y 值 , 则 称这 种 函数为多值函数 .在本书范围内 , 我们只讨论单值函数 .二 函数的表示法在中学课程里 , 我们已经知道函数 的表 示法主 要有 三种 , 即 解析法 ( 或称 公 式法 ) 、列表法和图象法 . 有些函数在其定义域的不同部 分用 不同的 公式 表达 , 这 类函数 通常 称为 分 段函数 .例如 , 函数sgn x =1 , x > 0 , 0 ,x = 0 ,- 1 , x < 0是分段函数 , 称为符号函数 , 其图象如图 1 - 1 所示 . 又如函数 f ( x ) = | x | 也可 用 如下 的 分 段函 数 形式 来表示 :图 1 - 1f ( x) =x ,x ≥ 0 ,- x , x < 0 .它还可表示为 f ( x) = x sgn x .函数 y = f ( x ) , x ∈ D 又可用如下有序数对的集合 :G = { ( x , y) y = f ( x ) , x ∈ D} 来表示 .在坐标平面上 , 集合 G 的每一个元素 ( x , y ) 表 示平面上 的一个点 , 因 而 集合 G 在坐标平面 上 描绘 出 这 个函 数 的图 象 .这 就 是用 图 象法 表 示 函数 的 依 据 .有些函数难以用解析法、列表法 或图 象法来 表示 , 只 能用 语言来 描述 .如 定 义在 R 上的狄利克雷 ( Dirichlet ) 函数1 , 当 x 为有理数 ,D( x) =0 , 当 x 为无理数 和定义在 [0 , 1 ] 上的黎曼 ( Riemann ) 函数1 , 当 x = p ( p , q ∈ N + , p为既约真分数 ) ,R ( x) =q qq0 ,当 x = 0 , 1 和 (0 , 1 ) 内的无理数 .三 函数的四则运算给定两个函数 f , x ∈ D 1 和 g , x ∈ D 2 , 记 D = D 1 ∩ D 2 , 并设 D ≠¹?.我们定* 2 12第一章 实数集与函数义 f 与 g 在 D 上的和、差、积运算如下 :F( x ) = f ( x) + g ( x ) , x ∈ D,G( x) = f ( x ) - g( x) , x ∈ D,H( x ) = f ( x) g( x) , x ∈ D .若在 D 中剔除使 g( x) = 0 的 x 值 , 即令D = D 1 ∩ { x g( x) ≠ 0 , x ∈ D 2 } ≠ ¹?,可在 D *上定义 f 与 g 的商的运算如下 :L( x ) = f ( x) , x ∈ D *.g( x )注 若 D = D 1 ∩ D 2 = ¹?, 则 f 与 g 不能进行四则运算 .例如 , 设f ( x) = 1 - x 2, x ∈ D 1 = { x x ≤ 1} , g( x) =x 2- 4 , x ∈ D = { xx ≥ 2 } ,由于 D 1 ∩ D 2 = ¹?, 所以表达式f ( x ) + g( x) =1 - x 2+x 2- 4是没有意义的 .以后为叙述方便 , 函数 f 与 g 的和、差、积、商常分别写作f +g , f - g, fg , f.g四 复合函数设有两函数y = f ( u) , u ∈ D, u = g( x ) , x ∈ E .( 2)记 E * = { x | g( x ) ∈ D } ∩ E .若 E *≠¹?, 则对每一个 x ∈ E *, 可通过函数 g 对 应 D 内唯一的一个值 u , 而 u 又通过函数 f 对应唯一的一个值 y .这就确定了一 个定义在 E *上的函数 , 它以 x 为自变量 , y 为因变量 , 记作y = f ( g( x ) ) , x ∈ E *或 y = ( f g) ( x) , x ∈ E *, 称为函数 f 和 g 的 复合函 数 .并称 f 为 外函数 , g 为内函 数 , ( 2) 式中 的 u 为 中 间变量 .函数 f 和 g 的复合运算也可简单地写作 f g . 例 1 函数 y = f ( u ) = u , u ∈ D = [0 , + ∞ ) 与 函数 u = g( x ) = 1 - x 2, x ∈ E = R 的复合函数为y = f ( g( x ) ) =1 - x2或 ( f g) ( x ) =1 - x 2,其定义域 E *= [ - 1 , 1] Ì E .复合函数也可由多个函数相继复 合而 成 .例如 , 由三 个函 数 y = sin u , u =§3 函数概念13v 与v = 1 - x2 ( 它们的定义域取为各自的存在域)相继复合而得的复合函数为y = sin 1 - x2 , x ∈[ - 1 , 1] .注当且仅当 E * ≠¹?( 即D∩g ( E) ≠¹?) 时, 函数 f 与g 才能进行复合. 例如, 以y = f ( u) = arc sin u , u∈D = [ - 1 , 1 ] 为外函数, u = g( x ) = 2 + x2 , x ∈E = R 为内函数, 就不能进行复合.这是因为外函数的定义域 D = [ - 1 , 1 ] 与内函数的值域g( E ) = [ 2 , + ∞) 不相交.五反函数函数y = f ( x ) 的自变量x 与因变量y 的关系往往是相对的.有时我们不仅要研究y 随x 而变化的状况, 也要研究x 随y 而变化的状况.对此, 我们引入反函数概念.设函数y = f ( x ) , x ∈ D ( 3) 满足: 对于值域 f ( D) 中的每一个值y, D 中有且只有一个值x 使得f ( x) = y,则按此对应法则得到一个定义在 f ( D) 上的函数, 称这个函数为 f 的反函数, 记作f - 1 : f ( D) → D,y 組x或x = f - 1 ( y) , y ∈ f ( D) . ( 4) 注1 函数 f 有反函数, 意味着 f 是D 与 f ( D) 之间的一个一一映射.我们称 f - 1 为映射 f 的逆映射, 它把集合 f ( D) 映射到集合D, 即把 f ( D) 中的每一个值 f ( a) 对应到 D 中唯一的一个值 a .这时称a 为逆映射 f - 1 下f ( a) 的象,而f ( a ) 则是 a 在逆映射f - 1 下的原象.从上述讨论还可看到, 函数 f 也是函数 f - 1 的反函数.或者说, f 与f - 1 互为反函数.并有f - 1 ( f ( x ) ) ≡ x , x ∈ D ,f ( f - 1 ( y) ) ≡ y , y ∈ f ( D) .注2 在反函数 f - 1 的表示式( 4) 中, 是以y 为自变量, x 为因变量.若按习惯仍用x 作为自变量的记号, y 作为因变量的记号, 则函数( 3 ) 的反函数( 4 ) 可改写为y = f - 1 ( x ) , x ∈ f ( D) . ( 5) 例如, 按习惯记法, 函数y = ax + b ( a≠0 ) , y = a x ( a > 0 , a ≠1 ) 与y = sin x ,14第一章 实数集与函数x ∈ - π , π的反函数分别是2 2x - b a , y = log a x 与 y = arcsin x . 应该注意 , 尽管反函数 f - 1的表示式 (4 ) 与 ( 5) 的形式不同 , 但它 们仍表示 同 一个函数 , 因 为它 们的定 义域 都是 f ( D) , 对应 法则 都是 f - 1, 只是 所用 变量 的 记号不同而已 .六 初等函数在中学数学中 , 读者已经熟悉基本初等函数有以下六类 : 常量函数 y = c ( c 是常数 ) ; 幂函数 y = x α(α为实数 ) ; 指数函数 y = a x( a > 0 , a ≠ 1) ; 对数函数 y = log a x ( a > 0 , a ≠1 ) ;三角函数 y = sin x( 正弦函数 ) , y = cos x ( 余弦函数 ) ,y = tan x( 正切函数 ) , y = cot x( 余切函数 ) ; 反三角函数y = arcsin x( 反正弦函数 ) , y = arccos x ( 反余弦函数 ) ,y = arctan x ( 反正切函数 ) , y = arccot x( 反余切函数 ) .这里我们要指 出 , 幂函 数 y = x α和指数 函数 y = a x都涉 及乘幂 , 而 在中 学 数学课程中只给出了有理指数乘幂的定 义 .下面 我们借 助确 界来 定义无 理指 数 幂 , 使它与有理指数幂一起构成实指数乘幂 , 并保持有理指数幂的基本性质 .定义 2 给定实数 a > 0 , a ≠1 .设 x 为无理数 , 我们规定a x= sup { arr 为有理数 } , 当 a > 1 时 ,r < xinf { arr 为有理数 } , 当 0 < a < 1 时 .r < x( 6)( 7)注 1 对任一无理数 x , 必有有理数 r 0 , 使 x < r 0 , 则当有理数 r < x 时有 r < r 0 , 从而由有理数乘幂的性质 , 当 a > 1 时有 a r< ar.这表明非空数集{ a r r < x , r 为有理数 }有一个上界 a r 0 .由确界原理 , 该数集有上确界 , 所以 ( 6) 式右边是一个确定的数 . 同理 , 当 0 < a < 1 时 (7 ) 式右边也是一个定数 .注 2 由§2 习题 8 可知 , 当 x 为有理数时 , 同样可 按 ( 6 ) 式和 (7 ) 式来表 示 a x, 而且与我们以前所熟知的有理数乘幂的概念是 一致的 .这样 , 无论 x 是有 理 数还是无理数 , a x都可用 (6 ) 式和 ( 7) 式来统一表示 .定义 3 由基本初等函 数 经过 有限 次四 则运 算 与复 合运 算所 得到 的 函数 ,y =§3 函数概念15统称为初等函数.不是初等函数的函数, 称为非初等函数.如在本节第二段中给出的狄利克雷函数和黎曼函数, 都是非初等函数.习题1 . 试作下列函数的图象:( 1) y = x2 + 1 ; (2) y = ( x + 1) 2 ;( 3) y = 1 - ( x + 1 )2 ; (4) y = sgn( sin x) ;3 x , | x | > 1 ,( 5) y = x3 , | x | < 1 ,3 , | x | = 1 .2 . 试比较函数y = a x 与y = log a x 分别当 a = 2 和 a = 1 时2的图象.3 . 根据图1 - 2 写出定义在[ 0 , 1 ] 上的分段函数f1 ( x ) 和f2 ( x )的解析表示式.4 . 确定下列初等函数的存在域:( 1) y = sin( sin x) ; ( 2) y = lg( lg x) ;( 3) y = arcsin lg x105 . 设函数f ( x) = ; ( 4) y = lg arcsinx.102 + x , x ≤0 ,2 x , x > 0 .图 1 - 2求: (1 ) f ( - 3) , f (0 ) , f ( 1) ; (2 ) f (Δx) - f ( 0) , f ( - Δx) - f ( 0) (Δx > 0) .6 . 设函数 f ( x ) = 1, 求1 + xf (2 + x) , f ( 2 x) , f ( x2 ) , f ( f ( x) ) , f 1.f ( x )7 . 试问下列函数是由哪些基本初等函数复合而成:( 1) y = (1 + x) 20 ; (2 ) y = ( arcsin x2 ) 2 ;2 ( 3) y = lg(1 + 1 + x2 ) ; (4 ) y = 2sin x .8 . 在什么条件下,函数的反函数就是它本身? y =ax + bcx + d9 . 试作函数y = arcsin (sin x )的图象.10 . 试问下列等式是否成立:16 第一章实数集与函数( 1) tan( arctan x) = x , x∈R ;( 2) arctan( tan x) = x , x≠kπ+ 11 . 试问y = | x | 是初等函数吗? π2, k = 0 , ±1 ,±2 , .12 . 证明关于函数y = [ x ]的如下不等式:( 1) 当x > 0 时, 1 - x < x 1x≤1;( 2) 当x < 0 时, 1≤x 1x< 1 - x .§4 具有某些特性的函数在本节中, 我们将介绍以后常用到的几类具有某些特性的函数.一有界函数定义 1 设f 为定义在 D 上的函数.若存在数M( L) , 使得对每一个x∈D 有f ( x ) ≤ M ( f ( x) ≥ L) ,则称 f 为 D 上的有上( 下) 界函数, M( L) 称为 f 在D 上的一个上( 下) 界.根据定义, f 在D 上有上( 下) 界, 意味着值域 f ( D) 是一个有上( 下) 界的数集.又若M( L) 为 f 在D 上的上( 下) 界, 则任何大于( 小于) M ( L) 的数也是 f 在D 上的上( 下) 界.定义2 设f 为定义在 D 上的函数.若存在正数M , 使得对每一个x ∈D 有则称f 为D 上的有界函数.f ( x ) ≤M , ( 1)根据定义, f 在D 上有界, 意味着值域 f ( D) 是一个有界集.又按定义不难验证: f 在D 上有界的充要条件是f 在D 上既有上界又有下界.( 1) 式的几何意义是: 若 f 为D 上的有界函数, 则 f 的图象完全落在直线y = M 与y = - M 之间.例如, 正弦函数sin x 和余弦函数cos x 为R 上的有界函数, 因为对每一个x∈R 都有| sin x | ≤1 和| cos x | ≤1 .关于函数 f 在数集D上无上界、无下界或无界的定义, 可按上述相应定义的否定说法来叙述.例如, 设 f 为定义在D 上的函数, 若对任何M( 无论M 多大) , 都存在x0 ∈D , 使得 f ( x0 ) > M , 则称 f 为D 上的无上界函数.作为练习, 读者可自行写出无下界函数与无界函数的定义.§4 具有某些特性的函数 17例 1 证明 f ( x) = 1为 (0 , 1 ] 上的无上界函数 .x证 对任何正数 M , 取 ( 0 , 1] 上一点 x 0 = 1, 则有M + 1f ( x 0 ) = 1x 0= M + 1 > M .故按上述定义 , f 为 ( 0 , 1] 上的无上界函数 .前面已经指出 , f 在 其 定 义域 D 上 有上 界 , 是 指 值域 f ( D) 为 有 上 界 的 数 集 .于是 由 确界 原 理 , 数 集 f ( D) 有上 确 界 .通 常 , 我 们 把 f ( D) 的 上 确 界 记 为 sup f ( x ) , 并称之为 f 在 D 上的上确界 .类似地 , 若 f 在其定义域 D 上有下界 , 则x ∈ Df 在 D 上的下确界记为 inf f ( x) .x ∈ D例 2 设 f , g 为 D 上的有界函数 .证明 : (i ) ) inf f ( x) + inf g( x) ≤ inf { f ( x) + g( x) } ;x ∈ Dx ∈ Dx ∈ D(i )) sup { f ( x) + g( x) } ≤sup f ( x ) + sup g( x ) .x ∈ D证 ( i ) 对任何 x ∈ D 有x ∈ Dx ∈ Dinf f ( x ) ≤ f ( x) , inf g( x ) ≤ g( x) ª inf f ( x) + inf g( x ) ≤ f ( x) + g( x) .x ∈ Dx ∈ Dx ∈ Dx ∈ D上式表明 , 数 inf f ( x ) + inf g( x ) 是函数 f + g 在 D 上的一个下界 , 从而x ∈ Dx ∈ Dinf f ( x) + inf g( x) ≤ inf { f ( x ) + g( x) } .x ∈ D( ii ) 可类似地证明 ( 略 ) .x ∈ Dx ∈ D注 例 2 中的两个不等式 , 其严格的不等号有可能成立 .例如 , 设f ( x ) = x , g( x ) = - x , x ∈ [ - 1 , 1 ] ,则有 inf | x | ≤ 1f ( x ) = inf | x | ≤ 1g( x) = - 1 , sup | x | ≤ 1f ( x) = sup | x | ≤ 1g( x ) = 1 , 而inf | x| ≤ 1{ f ( x) + g ( x ) } = sup { f ( x ) + g( x) } = 0 .| x | ≤ 1二 单调函数定义 3 设 f 为定义在 D 上的函数 .若对任何 x 1 , x 2 ∈ D , 当 x 1 < x 2 时 , 总 有( i ) f ( x 1 ) ≤ f ( x 2 ) , 则称 f 为 D 上的增函数 , 特别当成立严格不等式 f ( x 1 ) < f ( x 2 ) 时 , 称 f 为 D 上的严格增函数 ;(ii ) f ( x 1 ) ≥ f ( x 2 ) , 则 称 f 为 D 上 的 减 函 数 , 特 别 当 成 立 严 格 不 等 式 f ( x 1 ) > f ( x 2 ) 时 , 称 f 为 D 上的严格减函数 ;增函数和减函数统称为单调函 数 , 严格 增函 数和严 格减 函数统 称为 严格 单 调函数 .例 3 函数 y = x 3在 R 上是 严格 增的 .因为 对任 何 x 1 , x 2 ∈ R , 当 x 1 < x 21 2- 1 - 1 - 11 2 1 2 1 1 218第一章 实数集与函数时总有x33x 123 2即 x 3< x 3.2- x 1 = ( x 2 - x 1 ) x 2 + 2+ 4x 1 > 0 ,例 4 函数 y = [ x ] 在 R 上是增的 .因为对任何 x 1 , x 2 ∈R , 当 x 1 < x 2 时 显然有 [ x 1 ] ≤ [ x 2 ] .但 此 函 数 在 R 上 不 是 严 格 增 的 , 若 取 x 1 = 0 , x 2 = 12 , 则 有[ x 1 ] = [ x 2 ] = 0 , 即定义中所要求的严格不等式不成立 .此函数的图象如图 1 - 3 所示 .严格单调 函 数 的 图 象与 任 一 平 行 于 x 轴 的 直 线至多有一个交 点 , 这一 特性 保 证了 它 必定 具 有反 函数 .定理 1 .2 设 y = f ( x ) , x ∈ D 为严 格增 ( 减 ) 函数 , 则 f 必有反函数 f - 1, 且 f - 1在其定义域 f ( D) 上也是严格增 ( 减 ) 函数 .证 设 f 在 D 上 严格 增 .对任 一 y ∈ f ( D) , 有 x ∈ D 使 f ( x) = y .下面证明这样的 x 只能有一个 .图 1 - 3事实上 , 对于 D 内任一 x 1 ≠ x , 由 f 在 D 上的严格增性 , 当 x 1 < x 时 f ( x 1 ) < y, 当 x 1 > x 时有 f ( x 1 ) > y, 总之 f ( x 1 ) ≠ y .这就说 明 , 对 每一个 y ∈ f ( D) , 都 只 存在唯 一的 一个 x ∈ D, 使 得 f ( x ) = y , 从而 函 数 f 存在 反函 数 x = f - 1( y) , y ∈ f ( D) .现证 f - 1也是 严格 增的 .任取 y , y ∈ f ( D) , y < y .设 x = f- 1( y ) , x = f - 1 ( y 2 ) , 则 y 1 = f ( x 1 ) , y 2 = f ( x 2 ) .由 y 1 < y 2 及 f 的严 格增 性 , 显然 有 x 1< x 2 , 即 f ( y 1 ) < f ( y 2 ) .所以反函数 f 是严格增的 .例 5 函数 y = x 2在 ( - ∞ , 0 ) 上是 严格减 的 , 有反 函数 ( 按习惯 记法 ) y = - x , x ∈ ( 0 , + ∞ ) ; y = x 2在 [0 , + ∞ ) 上是 严格 增的 , 有 反 函数 y = x , x ∈ [0 , + ∞ ) 。
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第11章 数的开方
11.2 实数 第2课时 实数的性质及运算
华东师大八年级上册
新课导入
同学们，我们学习了有理数、相反数， 绝对值的概念，那么，这一法则能否推广到 实数呢？
数a的相反数是－a（a表示任意一个实数， 一个正实数的绝对值是它本身，一个负实数 的绝对值是它的相反数，0的绝对值是0）
解：因为 20101＜ 20251 =45－1=44， 19491＞ 18491 =43+1=44，
故 20101＜ 19491
3、由于水资源缺乏，B，C两地不得不从河上的抽水站A处 引水，这就需要在A，B，C之间铺设地下管道。有人设 计了三种方案：如图甲，图中实线表示管道铺设线路， 在图乙中，AD⊥BC于D，在图丙中，OA=OB=OC，为减少 渗漏、节约水资源，并降低工程造价，铺设线路尽量缩 短。已知△ABC是一个边长为a的等边三角形，请你通过 计算，判断哪个铺设方案好。
z－ 1 =0， 2
∴x=－ 1 2
1 ，y=－ 4
1 ，z= 2
。
1
∴（y＋z）x2=（－1来自+）•( 1
1
)2=
×1
1
=
42
2 4 4 16
当堂训练
1、（1）绝对值等于 3 的实数是 3
是
2 的实数是 2
2 2
。
（2）（
7 5
绝对值是
2） 的相反数是
27
。
27 5
5
，绝对值 ，
2、比较 20101与 19491的大小。
（4）已知一个数的绝对值是 3 ，求这个数。
绝对值为 3 的数是 3 或- 3
推进新课
在数拓展到实数后，有理数范围内的法则、规 律、公式仍然适用于实数范围，归纳在实数范围内 适用的公式，法则。
1、在数轴上表示的数，右边的数总 比左边的大。
2、两个正实数，绝对值较大的值也是大； 两个负实数，绝对值大的值反而小； 正数大于0，负数小于0，正数大于负数。
=－（ 32＋） 34 －35
－13＋3 51= 8
2（ 5 －1） 12
27 3
3
解 4 3 ： 8 1 （ 1 ） 2 2 2 1 12
273
399
例3 已知实数x、y、z，满足2|4x－4y+1|+1 2 y z
+3(z－ 1 )2=0，求（y＋z）•x2的值。
8
2
解：由已知件得
4x－4y+1=0， 2y+z=0，
例1.（1）分别写出- 6 ，π-3.14的相反数；
解：- 6 的相反数是 6
π-3.14的相反数是3.14-π
（2）指出- 5，1- 3 3 分别是什么数的相反数；
（2）- 5 是 5 的相反数； 1- 3 3 是 3 3 -1 的相反数；
（3）求 3 64 的绝对值； | 3 64 |=|-4|=4.
3、运算律：
（1）加法交换律：a＋b=b＋a。
（2）加法结合律:（a＋b）+c=a+（b＋c）。 （3）乘法交换律：ab=ba。 （4）乘法结合律：（ab）c=a（bc）。 （5）分配律：a（b＋c）=ab＋ac
例2 计算下列各题：
（1）3 2 735 （ 9 3 8 ） 235
解：3 2 735 （ 9 3 8 ） 235
甲
乙
丙
解：
课堂小结
让学生回顾本节知识，思考整个学习过程， 看看知道了什么，还有什么疑惑？
课后作业
1.教材11.2习题2、3题； 2.完成练习册本课时的习题.
一般青年的任务，尤其是共产主义青年团及其他一切 组织的任务，可以用一句话来表示，就是要学习。
—— 列宁