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微积分 / 英语

函数入门

Khan Academy · YouTube · 9:33

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已审核学习内容 · 视频分析 · 中文
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这段 180 秒的白板入门先把函数描述为接收输入 `x` 并产生输出 `f(x)f(x)` 的黑箱。随后用一个具体的单规则示例 `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1`,通过代入算出 `f(2)=5f(2)=5`。最后一部分把概念推广到对偶数和奇数使用不同定义的分段函数,说明函数不必只由一个代数公式表示。分段设置已经完成,但该示例对 `f(2)f(2)` 的最终求值在片段结束前尚未完成。 这段 180 秒的介绍性代数片段首先使用分段规则 f(x)=x2+1f(x)=x^2+1(当 x 为偶数)和 f(x)=x2−1f(x)=x^2-1(当 x 为奇数)将函数解释为输入-输出机器,然后通过选择正确的分支评估 f(2)=5f(2)=5 和 f(3)=8f(3)=8。在短暂的浏览器中断和屏幕清除后,课程推广了这一思想:函数可以作用于非数值对象。它画出一个函数 Sal,输入为 Food,输出为 Math Videos,然后是第二个函数 You,输入为 Math Videos,输出为 A's on your math test。最终写下的表达式 You(Sal(Food)) 通过将第一个函数的输出用作第二个函数的输入来设置函数复合。 这段 180 秒的入门代数片段首先通过幽默的输入-输出图表教授函数,然后通过标准记号教授。在第一部分中,两个标为 Sal 和 You 的方框模拟了 Sal(Food)=Math videos 和 You(Math videos)=A's on your math test,给出了复合 You(Sal(Food))=A's on your math test。说话者还将 Food 与 Poison 进行对比,以表明改变输入会改变输出。清空黑板后,课程转向代数函数 f(x)=x+2f(x)=x+2 和 g(x)=x2−1g(x)=x^2-1。然后通过先计算内层值来求复合 g(f(3))g(f(3)):f(3)=5f(3)=5,所以 g(f(3))=g(5)=52−1=24g(f(3))=g(5)=5^2-1=24。该片段强调了函数记号、代入以及复合函数中的求值顺序。 该视频片段结束了一个关于复合函数求值的示例。已知 f(x)=x+2f(x) = x + 2 且 g(x)=x2−1g(x) = x^2 - 1,问题是求 g(f(3))g(f(3))。首先计算内层函数 f(3)f(3) 得到 5。然后将此结果作为外层函数的输入,即计算 g(5)g(5),结果为 52−1=245^2 - 1 = 24。最终答案 24 被写在屏幕上并圈出。随后主讲人提供了一些关于理解函数的结束语。

在学习检查器中查看要点和时刻,或切换阅读标签查看完整笔记。

章节

0:00函数概念的介绍0:22黑盒模型和记号 f(x)f(x)1:06示例:f(x)=x2+1f(x)=x^2+1 和 f(2)=5f(2)=51:48函数比方程更一般2:11按偶数/奇数输入的分段定义3:00分段函数示例3:33屏幕中断和重置3:52Sal 作为 Food 的函数4:53You 作为函数和嵌套记号6:00非正式函数机器示例6:57改变输入:Food 与 Poison7:38过渡到代数函数7:51定义 f(x)=x+2f(x)=x+2 和 g(x)=x2−1g(x)=x^2-18:12求复合 g(f(3))g(f(3))9:00最终计算与结论

学习解说文稿

依据视频画面与讲解整理,并非逐字语音转写。

片段开头将函数框架化为一个基本但最初令人困惑的想法,目标是给出函数是什么以及为什么有用的总体感觉。

然后主讲人介绍了核心模型:函数接受输入并返回输出。在黑板上,这变成了一个从左到右的图,`x` 进入标记为 `f` 的方框,`f(x)f(x)` 离开的方框。

黑盒类比是明确的:内部规则起初是隐藏的,但重要的结构性事实是输入进入,相应的输出出来。这激发了与输入 `x` 相关联的输出的标准记号 `f(x)f(x)`。

接下来,方框中填入了一个具体的规则,`f(x)=x2+1f(x)=x^2+1`。说话者询问 `f(2)f(2)`,意思是:如果输入是 2,方框输出什么?

计算通过代入进行:用 `2` 替换 `x`,平方得到 `4`,然后加 `1` 得到 `5`。因此黑板得出结论 `f(2)=5f(2)=5`。

然后讲师解决了一个可能的反对意见:这可能看起来只不过是代入方程。他同意对于这个简单示例,但利用那一刻来拓宽概念。

一个新函数以分段形式写出:如果 `x` 是偶数,则 `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1`,如果 `x` 是奇数,则 `f(x)=x2−1f(x)=x^2-1`。关键点是应用于输入的规则取决于该输入的属性。

这个示例表明函数比单个解析表达式更一般。定义不是分裂成一个通用公式,而是分成情形,求函数值需要首先决定哪种情形适用。

片段在开始对分段函数求 `f(2)f(2)` 时结束。设置很清晰——检查 2 是偶数还是奇数,然后使用相应的分支——但在可用的 180 秒内未完成最终数值答案。

片段以白板风格的函数图开始:输入 x 进入标记为 f 的框,输出箭头标记为 f(x)f(x)。旁边,黑板给出了分段规则,如果 x 是偶数则 f(x)=x2+1f(x)=x^2+1,如果 x 是奇数则 f(x)=x2−1f(x)=x^2-1。说话者用它来表明评估函数意味着首先决定哪条规则适用。

对于第一个示例,输入是 2。因为 2 是偶数,选择了上面的分支,所以黑板计算 f(2)=22+1=5f(2)=2^2+1=5。这使得分支选择步骤明确:输入上的条件决定了使用哪个公式。

对于第二个示例,输入是 3。因为 3 是奇数,选择了下面的分支,给出 f(3)=32−1=8f(3)=3^2-1=8。这两个计算共同在具体数值环境中演示了函数记号和分段评估。

一个浏览器确认对话框短暂覆盖了黑板,然后屏幕被清除。在这个短暂的中断期间没有引入新的数学内容。

重置后,课程拓宽了函数的概念。说话者说几乎任何东西都可以被视为函数,并画出一个新的标记为 Sal 的框。这里的输入不是数字,而是单词 Food。

黑板上写着 Sal(Food)=Math Videos。这保持了与以前相同的输入-输出结构,但用命名对象代替了代数公式,表明函数是将输出分配给输入的规则。

在下方添加了第二个标记为 You 的函数框。其输入是 Math Videos,输出是 A's on your math test。视觉链现在连接了两个函数:Sal 产生的输出成为 You 消耗的输入。

最后,黑板上写下了嵌套表达式 You(Sal(Food))。这个记号意味着先将 Sal 应用于 Food,获得 Math Videos,然后将 You 应用于该结果。片段在设置这个复合思想时结束,在完成最终口头评估之前。

片段以两个函数方框的白板风格图表开始。上方的方框标为 Sal,Food 进入,Math videos 离开;下方的方框标为 You,Math videos 进入,A's on your math test 离开。这个视觉呈现将函数展示为输入-输出机器。

然后说话者符号化地读出第一个映射:Sal(Food)=Math videos。该方程不仅仅是装饰;它建立了下一步所需的规则。

在第二个机器中使用该规则,板将复合重写为 You(Sal(food))=You(Math videos)。关键动作是代入:因为 Sal(food) 已经被识别为 Math videos,所以内部表达式可以被其值替换。

接下来,应用第二个映射:You(Math videos)=A's on your math test。链接等式得到 You(Sal(Food))=A's on your math test。这是将一个函数组合在另一个函数之后的第一次明确演示。

为了强调输出依赖于输入,说话者将内部参数从 Food 改为 Poison。要点是 Sal(Poison) 不会产生 Math videos;确切的笑话输出部分被涂改覆盖,但数学教训很清楚:不同的输入可能导致不同的输出。

板被清空,课程从幽默类比过渡到标准代数记号。说话者宣布他们现在将使用函数做实际问题。

写出两个函数:f(x)=x+2f(x)=x+2 和 g(x)=x2−1g(x)=x^2-1。这里 x 是输入变量,每个公式确切地说明了一旦提供输入要做什么。

目标问题是 g(f(3))g(f(3))=? 这个记号意味着:首先对 3 应用 f,然后对产生的任何结果应用 g。顺序很重要,因为外层函数需要一个完成的输入。

先计算内层函数。把 3 代入 f(x)=x+2f(x)=x+2,得到 f(3)=3+2=5f(3)=3+2=5。这一步直接把输入代入函数法则。

因为 f(3)=5f(3)=5,复合简化为 g(f(3))=g(5)g(f(3))=g(5)。这与之前在 Sal/You 示例中使用的相同代入原则,现在处于正式代数记号中。

最后,在 5 处求外层函数:g(5)=52−1=25−1=24g(5)=5^2-1=25-1=24。因此复合值为 g(f(3))=24g(f(3))=24。示例通过强化函数求值和复合的内部优先规则来结束。

我们刚刚完成了复合函数 g(f(3))g(f(3)) 值的计算。首先,我们发现内层函数 f(3)f(3) 等于 5。然后,我们将这个值代入外层函数,得到 g(5)g(5)。通过应用 g(x)g(x) 的规则,即 x 的平方减一,我们计算出 5 的平方减 1,等于 24。

最终答案 24 现在写在我们原始问题 g(f(3))g(f(3)) = ? 的旁边。为了清晰起见,在整个表达式周围画了一个大椭圆,强调复合函数 g(f(3))g(f(3)) 的值确实是 24。

随着计算完成,主讲人结束了这节课。他希望这个例子能提供对函数是什么以及它们如何运作的基本理解。他还提到未来的视频将包含更多例子,以帮助巩固这些概念,从而解决数学测试中的问题。

知识卡片

01

作为黑盒的函数

在片段开始时,函数被描述为输入-输出机器。黑板画了一个方框,有一条标记为 `x` 的入箭头,里面有函数名称 `f`,还有一条标记为 `f(x)f(x)` 的出箭头。这种视觉模型强调函数将输入转换为输出,即使在确切指定内部规则之前也是如此。

x↦f↦f(x)x \mapsto f \mapsto f(x)
02

记号 f(x)f(x) 的含义

符号 `f` 命名函数,`f(x)f(x)` 表示当输入为 `x` 时产生的输出。在片段中,这种记号直接在黑盒图上引入,将机器的非正式图像与标准数学记号联系起来。

f(x)f(x)
03

Evaluating f(2)f(2) when f(x)=x2+1f(x)=x^2+1

第一个工作示例定义了 `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1`。为了求 `f(2)f(2)`,用 `2` 替换 `x`,计算 `22=42^2=4`,然后加 `1`,得到 `5`。黑板将结论记录为 `f(2)=5f(2)=5`。

f(x)=x2+1⇒f(2)=22+1=5f(x)=x^2+1 \quad\Rightarrow\quad f(2)=2^2+1=5
04

函数可以比一个方程更一般

在简单示例之后,说话者预料到了这只是代入方程的想法。然后他通过表明函数不需要由单个公式表示来拓宽概念;其规则可能取决于提供的输入类型。

05

按奇偶性定义的分段函数

后面的示例通过情形定义函数:当 `x` 是偶数时使用 `x2+1x^2+1`,当 `x` 是奇数时使用 `x2−1x^2-1`。这是用一个大括号将两个分支分组写出的。片段用它来表明求函数值可能需要首先选择正确的情形。

f(x)={x2+1,if x is 偶数x2−1,if x is oddf(x)=\begin{cases}x^2+1,&\text{if }x\text{ is \text{偶数}}\\x^2-1,&\text{if }x\text{ is odd}\end{cases}
06

分段示例中未完成的最终求值

在接近结束时,主讲人开始在分段环境中询问 `f(2)f(2)` 并开始写 `f(2)f(2)=`。逻辑上的下一步是注意到 2 是偶数,因此使用第一个分支,但在这个 180 秒摘录中没有显示完成的数值结果。

07

函数作为输入-输出机器

开场图通过显示输入 x 进入标记为 f 的框并且输出 f(x)f(x) 离开它来定义函数。这个视觉模型是片段其余部分的基础,包括数值分段示例和后来的基于文字的示例。

x↦f↦f(x)x \mapsto f \mapsto f(x)
08

由奇偶性定义的分段函数

示例函数 f 有两个规则:当 x 为偶数时使用 x2+1x^2+1,当 x 为奇数时使用 x2−1x^2-1。因此,评估 f 首先检查输入上的条件,然后再代入匹配的分支。

f(x)={x2+1,if x is 偶数x2−1,if x is oddf(x)=\begin{cases}x^2+1,&\text{if }x\text{ is \text{偶数}}\\x^2-1,&\text{if }x\text{ is odd}\end{cases}
09

工作评估 f(2)f(2) 和 f(3)f(3)

因为 2 是偶数,黑板计算 f(2)=22+1=5f(2)=2^2+1=5。因为 3 是奇数,它计算 f(3)=32−1=8f(3)=3^2-1=8。这两行展示了函数记号和分段规则在实践中如何协同工作。

f(2)=5,f(3)=8f(2)=5,\quad f(3)=8
10

函数可以作用于非数值对象

清除黑板后,课程将函数思想推广到数字之外。画出一个名为 Sal 的函数,输入为 Food,输出为 Math Videos,说明函数是将指定输入映射到指定输出的任何规则。

Sal(Food)=MathVideosSal(Food)=Math Videos
11

使用 You(Sal(Food)) 链接两个函数

第二个函数 You 以 Math Videos 为输入并输出 A's on your math test。写下 You(Sal(Food)) 结合了两个步骤:首先评估内部函数 Sal 对 Food 的作用,然后将该结果馈入 You。这是片段对函数复合的介绍。

You(Sal(Food))You(Sal(Food))
12

函数作为输入-输出机器

开场示例将函数视为机器:某物进入,根据规则,另一物出来。在图表中,Sal 接受 Food 并输出 Math videos,而 You 接受 Math videos 并输出 A's on your math test。这在正式代数记号出现之前提供了一个直观图像。

13

阅读 Sal(Food)=Math videos

方程 Sal(Food)=Math videos 陈述了第一个非正式函数的规则。这意味着当输入是 Food 时,Sal 的输出是 Math videos。这个单一等式随后在一个更大的复合表达式中被重用。

Sal(Food)=Math videosSal(Food)=\text{Math videos}
14

复合示例 You(Sal(Food))

要求 You(Sal(Food)),用其已知值 Math videos 替换内部表达式 Sal(Food)。然后应用 You 的规则。因此板写着 You(Sal(food))=You(Math videos)=A's on your math test。这表明复合是将一个函数的输出链接到下一个函数的输入。

You(Sal(Food))=You(Math videos)=A’s on your math testYou(Sal(Food))=You(\text{Math videos})=\text{A's on your math test}
15

改变输入改变输出

说话者将 Food 与 Poison 对比,以使一个重要的函数思想明确:如果输入改变,输出也可能改变。引入 Sal(Poison) 作为与 Sal(Food) 不同的情况,强化了函数的结果取决于放在括号内的内容。

Sal(Poison)≠Math videos (informally intended)Sal(\text{Poison})\neq \text{Math videos (informally intended)}
16

从玩笑记号到代数函数

在幽默的 Sal/You 示例之后,课程重置为标准记号 f(x)=x+2f(x)=x+2 和 g(x)=x2−1g(x)=x^2-1。变量 x 是输入的占位符,每个公式指定了将该输入转换为输出的规则。

f(x)=x+2,g(x)=x2−1f(x)=x+2,\quad g(x)=x^2-1
17

通过代入求 f(3)f(3)

求 f(3)f(3) 时,把 3 代入出现 x 的函数式 f(x)=x+2f(x)=x+2,得到 f(3)=3+2=5f(3)=3+2=5。这个方法可以推广:对任意允许的输入 a,把定义式中的 x 替换为 a,就能求出 f(a)f(a)。

f(3)=3+2=5f(3)=3+2=5
18

g(f(3))g(f(3)) 的含义

表达式 g(f(3))g(f(3)) 是一个复合函数。它指示你先求内层函数 f(3)f(3),然后使用该结果作为外层函数 g 的输入。在这个示例中,一旦知道 f(3)=5f(3)=5,问题就变成了 g(5)g(5)。

g(f(3))=g(5) after finding f(3)=5g(f(3))=g(5)\text{ after finding }f(3)=5
19

g(f(3))g(f(3)) 的最终计算

现在在 5 处计算外层函数,使用 g(x)=x2−1g(x)=x^2-1。代入得到 g(5)=52−1=25−1=24g(5)=5^2-1=25-1=24,因此复合函数值为 g(f(3))=24g(f(3))=24。这完成了前面 Sal 和 You 示例中“先内后外”推理的代数版本。

g(f(3))=24g(f(3))=24
20

复合函数求值

要找到复合函数的值,例如 g(f(x))g(f(x)),你必须从内向外进行计算。首先,用给定的输入值计算内层函数 f(x)f(x)。取所得的值并将其作为外层函数 g 的新输入值。例如,如果 f(x)=x+2f(x) = x + 2 且 g(x)=x2−1g(x) = x^2 - 1,要求 g(f(3))g(f(3)),你首先计算 f(3)=3+2=5f(3) = 3 + 2 = 5。然后,你计算 g(5)=52−1=24g(5) = 5^2 - 1 = 24。因此,g(f(3))=24g(f(3)) = 24。

g(f(x))g(f(x))

详细学习笔记

按知识点查看条件、步骤和证据。补充解释与视频直接内容分别标明。

符号定义 · 30

x

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说:“你给函数一个输入,我们把这个输入称为 x。”

  2. 图示
    观察依据

    进入方框的箭头上方写有一个手写的 `x`。

符号

x

含义

函数的通用输入变量

适用范围

本片段中未指定

f

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说:“假设这个函数叫做 f”。

  2. 图示
    观察依据

    方框内写有一个手写的 `f`。

符号

f

含义

由黑盒代表的函数名称

适用范围

函数名称,不是数值变量

f(x)f(x)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说该方框将输出“我们称之为 f of x(f(x)f(x))”。

  2. 图示
    观察依据

    从方框引出的箭头上方写着 `f(x)f(x)`。

符号

f(x)f(x)

含义

函数 f 在输入 x 处的输出值

适用范围

本片段中未指定

f(2)f(2)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    The speaker asks, "what's f of 2?"

  2. 公式
    观察依据

    黑板上显示 `f(2)f(2) = ?`。

符号

f(2)f(2)

含义

当输入为 2 时函数 f 的值

适用范围

函数 f 在 x=2x=2 处的具体求值

if x is 偶数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说:“如果 x 是偶数”。

  2. 公式
    观察依据

    分段定义的第一行以 `if x is 偶数` 结尾。

符号

if x is 偶数

含义

选择分段函数第一个分支的条件

适用范围

关于输入 x 的谓词

if x is odd

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说:“如果 x 是奇数”。

  2. 公式
    观察依据

    分段定义的第二行以 `if x is odd` 结尾。

符号

if x is odd

含义

选择分段函数第二个分支的条件

适用范围

关于输入 x 的谓词

f

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板上显示一个标记为 f 的函数框,输入为 x,输出为 f(x)f(x)。

  2. 公式
    观察依据

    分段规则写为 f(x)f(x)= { x2+1x^2+1 if x is 偶数 ; x2−1x^2-1 if x is odd }。

符号

f

含义

开场示例中使用的命名函数。

适用范围

输入 x 被分类为偶数或奇数;显示的示例使用整数输入 2 和 3。

x

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    进入函数框的输入箭头标记为 x。

  2. 公式
    观察依据

    在分段定义中,x 出现在两个分支 x2+1x^2+1 和 x2−1x^2-1 中。

符号

x

含义

函数 f 的通用输入变量。

适用范围

用于具体输入 2 和 3 的计算示例中。

f(x)f(x)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    从函数框输出的箭头标记为 f(x)f(x)。

符号

f(x)f(x)

含义

将 f 应用于输入 x 产生的输出值。

适用范围

在片段中于 x=2x=2 和 x=3x=3 处求值。

f(2)f(2)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板上写下 f(2)f(2)=? 然后完成为 f(2)=5f(2)=5。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说因为 2 是偶数,他们使用上面的情况,得到 2 的平方加 1 等于 5。

符号

f(2)f(2)

含义

函数 f 在输入 2 处的值。

适用范围

由分段规则的偶数分支定义。

f(3)f(3)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板上写下 f(3)=8f(3)=8。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说 3 是奇数,所以他们使用下面的情况并计算 3 的平方减 1,得到 f(3)=8f(3)=8。

符号

f(3)f(3)

含义

函数 f 在输入 3 处的值。

适用范围

由分段规则的奇数分支定义。

Sal

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画出一个新的函数框并标记为 Sal。

  2. 声音
    观察依据

    说话者介绍了一个名为 Sal 的函数,并说 Sal of food 产生数学视频。

符号

Sal

含义

用于说明函数可以将非数值输入映射到输出的示例函数名称。

适用范围

在简化版本中,输入是食物(Food),输出是数学视频(Math Videos)。

知识点 · 13

作为黑盒的函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者介绍函数是一种你可以给出输入并得到输出的东西,然后明确将其比作黑盒。

  2. 图示
    观察依据

    画了一个标记为 `f` 的方框,有一条标记为 `x` 的入箭头和一条标记为 `f(x)f(x)` 的出箭头。

定义
解释

在本片段中,函数被非正式地介绍为一种接受输入并产生输出的规则或机器。说话者使用了黑盒图像:内部机制没有直接展示,但输入进入,相应的输出离开。

公式
x↦f↦f(x)x \mapsto f \mapsto f(x)
适用条件
  1. 这是一个入门性的概念模型,而不是正式的集合论定义。

  2. 说话者指出函数可能有一个或多个输入,但本片段侧重于单输入情况。

记号 f(x)f(x)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说函数叫做 `f`,其输出叫做 `f of x`。

  2. 公式
    观察依据

    黑板在方框内写了 `f`,在输出箭头上写了 `f(x)f(x)`。

定义
解释

符号 `f` 命名函数,而 `f(x)f(x)` 表示当输入为 `x` 时产生的输出。本片段将 `f(x)f(x)` 视为将方框内的规则应用于输入 `x` 的结果。

公式
f(x)f(x)
适用条件
  1. `x` 是输入值。

  2. `f` 是函数名称。

先修条目
  1. 作为黑盒的函数

在具体输入处求函数值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者定义了 `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1`,询问 `f(2)f(2)`,并解释说将 2 放入方框意味着对其平方并加 1。

  2. 公式
    观察依据

    黑板显示 `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1`,然后是 `f(2)f(2)=?`,最后是 `f(2)f(2)=?=5`。

方法
解释

要在一个数字处求函数值,将该数字代入定义函数的规则中的输入变量并进行化简。在示例中,规则是 `x2+1x^2+1`,因此输入 `2` 被平方,然后增加 `1`。

公式
f(x)=x2+1⇒f(2)=22+1=4+1=5f(x)=x^2+1 \quad\Rightarrow\quad f(2)=2^2+1=4+1=5
适用条件
  1. 必须知道函数规则。

  2. 所选输入必须被函数的域允许;本片段此处未讨论任何域限制。

先修条目
  1. 记号 f(x)f(x)

分段定义的函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说这不仅仅是一个解析表达式,并解释说根据你输入的 `x` 的类型,你对那个 `x` 做不同的事情。

  2. 公式
    观察依据

    黑板写了一个两行的分段定义,条件为 `if x is 偶数` 和 `if x is odd`。

定义
解释

分段函数在域的不同部分使用不同的公式。在这里,规则根据输入是偶数还是奇数而变化,因此函数是通过情形来定义的,而不是通过单个代数表达式。

公式
f(x)={x2+1,if x is 偶数x2−1,if x is oddf(x)=\begin{cases}x^2+1,&\text{if }x\text{ is \text{偶数}}\\x^2-1,&\text{if }x\text{ is odd}\end{cases}
适用条件
  1. 输入必须恰好满足所述情形之一,以便定义确定唯一的输出。

  2. 本片段提出偶数/奇数作为情形区分;它在此段中没有正式定义偶性或奇性。

先修条目
  1. 记号 f(x)f(x)
  2. 在具体输入处求函数值

函数作为输入-输出机器

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    标记为 f 的框有一个标记为 x 的传入箭头和一个标记为 f(x)f(x) 的传出箭头。

  2. 声音
    观察依据

    说话者将课程框架设定为让学生接触什么是函数的一般概念。

定义
解释

该片段使用框和箭头的图片来定义函数,即接受输入 x 并产生输出 f(x)f(x) 的规则。同样的视觉模式后来在命名函数 Sal 和 You 中重复使用。

公式
x↦f↦f(x)x \mapsto f \mapsto f(x)
适用条件
  1. 有指定的输入。

  2. 有代表函数的规则或框。

  3. 输出用函数记号表示。

由输入的奇偶性选择的分段函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板显示 f(x)f(x)= { x2+1x^2+1 if x is 偶数 ; x2−1x^2-1 if x is odd }。

  2. 声音
    观察依据

    说话者为 2 选择上面的分支,因为它是偶数;为 3 选择下面的分支,因为它是奇数。

定义
解释

这个例子通过两个不同的公式定义一个函数,适用的公式取决于输入是偶数还是奇数。因此,评估函数首先要检查输入的条件,然后再代入正确的分支。

公式
f(x)={x2+1,if x is 偶数x2−1,if x is oddf(x)=\begin{cases}x^2+1,&\text{if }x\text{ is \text{偶数}}\\x^2-1,&\text{if }x\text{ is odd}\end{cases}
适用条件
  1. 输入必须能被分类为偶数或奇数。

  2. 仅使用条件与输入匹配的分支。

先修条目
  1. 函数作为输入-输出机器

在特定输入处评估函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    在选择分支后,黑板上写下 f(2)=5f(2)=5 和 f(3)=8f(3)=8。

  2. 声音
    观察依据

    说话者明确地将 2 代入 x2+1x^2+1,将 3 代入 x2−1x^2-1。

方法
解释

要评估 f(a)f(a),需确定哪条规则适用于 a,并将 a 替换为该规则中的 x。在片段中,f(2)f(2) 使用偶数分支,f(3)f(3) 使用奇数分支。

公式
f(2)=22+1=5,f(3)=32−1=8f(2)=2^2+1=5,\quad f(3)=3^2-1=8
适用条件
  1. 已知输入值。

  2. 已知函数规则或分段条件。

先修条目
  1. 由输入的奇偶性选择的分段函数

函数可以作用于非数值对象

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说你可以将世界上几乎任何东西视为一个函数。

  2. 图示
    观察依据

    黑板从数值公式切换到标记为 Sal 和 You 的框,带有文字输入和输出。

定义
解释

在数值示例之后,课程拓宽了概念:函数不必只接受数字。该片段将人和过程建模为函数,将食物(Food)或数学视频(Math Videos)等输入转换为数学视频(Math Videos)或你数学考试中的 A(A's on your math test)等输出。

公式
适用条件
  1. 指定了清晰的输入。

  2. 识别出规则或系统作为函数。

  3. 为该输入分配了输出。

先修条目
  1. 函数作为输入-输出机器

通过嵌套记号复合函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板上写着 You(Sal(Food))。

  2. 声音
    观察依据

    在建立了 Sal(Food)=Math Videos 和 You(Math Videos)=A's on your math test 之后,说话者问 You of Sal of food 是什么。

方法
解释

表达式 You(Sal(Food)) 意味着先对 Food 应用内部函数 Sal,然后使用该结果作为外部函数 You 的输入。片段通过链式图表明确设置了这种顺序。

公式
You(Sal(Food))You(Sal(Food))
适用条件
  1. 在示例中,内部函数的输出必须匹配外部函数的输入类型。

  2. 评估从内向外进行。

先修条目
  1. 在特定输入处评估函数
  2. 函数可以作用于非数值对象

函数作为输入-输出机器

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    画出两个标为 Sal 和 You 的方框,作为通过箭头连接的输入-输出机器。

  2. 声音
    观察依据

    说话者描述将一个东西放入函数并得到另一个东西出来。

定义
解释

片段非正式地将函数介绍为一种机器或过程,接受输入并产生输出。在玩笑示例中,Sal 接受 Food 并输出 Math videos,而 You 接受 Math videos 并输出 A's on your math test。

公式
适用条件
  1. 仅作为非正式入门模型。

  2. 此部分未给出正式的集合论定义。

通过代入求函数值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    f(x)=x+2f(x)=x+2 被求值为 f(3)=3+2=5f(3)=3+2=5。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说 3 将替换 x。

方法
解释

要在特定输入处求命名函数的值,将该输入代入定义表达式中的变量。片段演示了这一点:f(3)=3+2=5f(3)=3+2=5,然后 g(5)=52−1g(5)=5^2-1。

公式
f(a) is found by replacing x in f(x) with af(a) \text{ is found by replacing } x \text{ in } f(x) \text{ with } a
适用条件
  1. 必须已知函数规则。

  2. 代入的值必须是允许的输入;片段未讨论限制。

先修条目
  1. 函数作为输入-输出机器

复合函数记号 g(f(x))g(f(x))

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    板上写着 g(f(3))g(f(3)) 并先求内部部分。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说,“我们要做的第一件事是求 f of 3 是多少”,然后将该结果代入 g。

定义
解释

复合函数将一个函数应用于另一个函数的结果。在 g(f(3))g(f(3)) 中,先求内层函数 f,其输出成为外层函数 g 的输入。

公式
g(f(x))g(f(x))
适用条件
  1. 内层函数的输出必须是外层函数的有效输入。

  2. 此部分使用数值示例,而非讨论一般定义域兼容性。

先修条目
  1. 函数作为输入-输出机器
  2. 通过代入求函数值
定理与条件 · 11

f 在 2 处的值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说 2 是偶数,所以我们做上面这个,2 的平方加 1,等于 5。

  2. 公式
    观察依据

    完成的黑板在偶数分支下显示 f(2)=5f(2)=5。

命题
命题

对于显示的分段函数,f(2)=5f(2)=5。

前提
  1. 当 x 为偶数时,函数为 f(x)=x2+1f(x)=x^2+1。

  2. 输入是 x=2x=2。

  3. 2 是偶数。

量词

单个评估实例,而非普遍声明。

f 在 3 处的值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说如果我们把 3 放在这里,我们会用这种情况,因为 3 是奇数,所以我们做 3 的平方减 1,f(3)f(3) 等于 8。

  2. 公式
    观察依据

    完成的黑板显示 f(3)=8f(3)=8。

命题
命题

对于显示的分段函数,f(3)=8f(3)=8。

前提
  1. 当 x 为奇数时,函数为 f(x)=x2−1f(x)=x^2-1。

  2. 输入是 x=3x=3。

  3. 3 是奇数。

量词

单个评估实例,而非普遍声明。

Sal 对 Food 的输出

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板上写着 Sal(Food)=Math Videos。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说如果你将食物输入给 Sal,他会制作数学视频。

命题
命题

在示例函数 Sal 中,Sal(Food)=Math Videos。

前提
  1. Sal 被视为一个函数。

  2. 选择的输入是 Food。

  3. 简化模型仅使用 Food 作为输入。

量词

关于黑板上显示的具体示例函数的陈述。

You 对 Math Videos 的输出

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    从 You 框输出的箭头标记为 A's on your math test。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说如果我给你数学视频,你会在你的数学考试中产出 A。

命题
命题

在示例函数 You 中,输入 Math Videos 会产生 A's on your math test。

前提
  1. You 被视为一个函数。

  2. 输入是 Math Videos。

量词

关于黑板上显示的具体示例函数的陈述。

为复合引入的嵌套表达式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板上写着 You(Sal(Food))。

  2. 声音
    观察依据

    说话者问,What is You of Sal of food?(Sal of food 的 You 是什么?)

待核验内容
  1. 在片段结束前没有说出最终的评估结果。

命题
命题

片段使用先前定义的函数引入了复合表达式 You(Sal(Food))。

前提
  1. Sal(Food) 已被定义为 Math Videos。

  2. You 接受 Math Videos 作为输入。

量词

具体的复合示例,而非一般定理。

Sal(Food) 的值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    板上写着 Sal(Food) = Math videos。

  2. 声音
    观察依据

    说话者陈述如果你把食物放进 Sal,Sal of food 等于数学视频。

命题
命题

在非正式示例中,Sal(Food)=Math videos。

前提
  1. 函数 Sal 由前面的图表定义。

  2. 输入是 Food。

量词

单个示例值,非全称命题。

玩笑示例中的复合求值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    板上写着 You(Sal(food)) = You(Math videos) = A's on your math test。

  2. 声音
    观察依据

    说话者解释因为 Sal(food)=Math videos,所以 You(Sal(food)) 变成 You(Math videos),这等于 A's on your math test。

命题
命题

You(Sal(Food)) = You(Math videos) = A's on your math test。

前提
  1. Sal(Food)=Math videos。

  2. You(Math videos)=A's on your math test。

量词

单个链式示例。

不同输入可给出不同输出

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说如果食物被毒药替换,结果会非常不同。

  2. 公式
    观察依据

    板上显示 Sal(poison) 作为不同的输入情况。

待核验内容
  1. Sal(poison) 的确切最终书写输出部分被擦除/涂改覆盖,尽管口头要点很清晰。

命题
命题

将输入 Food 替换为 Poison 会改变函数应用的结果,因此 Sal(Poison) 不是 Math videos。

前提
  1. Sal 被视为具有依赖输入的输出的函数。

  2. Poison 是与 Food 不同的输入。

量词

关于输入依赖性的基于示例的主张。

f 在 3 处的求值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    板上写着 f(3)=3+2=5f(3)=3+2=5。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说 f of 3 等于 3 加 2,即 5。

命题
命题

如果 f(x)=x+2f(x)=x+2,则 f(3)=5f(3)=5。

前提
  1. f(x)=x+2f(x)=x+2。

量词

特定数值实例。

复合中的内层函数代入

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    板上将 g(f(3))g(f(3)) 重写为 g(5)g(5)。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说 g of f of 3 与 g of 5 相同,因为 f(3)=5f(3)=5。

命题
命题

如果 f(3)=5f(3)=5,则 g(f(3))=g(5)g(f(3))=g(5)。

前提
  1. f(3)=5f(3)=5。

量词

特定数值实例。

g 在 5 处的求值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    板上写着 g(5)=52−1=24g(5)=5^2-1=24。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说 g of 5 是 5 的平方,25,减 1,等于 24。

命题
命题

如果 g(x)=x2−1g(x)=x^2-1,则 g(5)=24g(5)=24。

前提
  1. g(x)=x2−1g(x)=x^2-1。

量词

特定数值实例。

推导与证明 · 8

Computation of f(2)f(2) for f(x)=x2+1f(x)=x^2+1

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者口头计算 `f(2)f(2)` 为“2 的平方,即 4,加 1,等于 5”。

  2. 公式
    观察依据

    The board shows `f(2)f(2)=?=5` after writing `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1`.

数值验证
步骤
  1. 公式
    f(x)=x2+1f(x)=x^2+1
    解释

    从给定的函数规则开始。

    步骤依据

    黑板上写的定义。

    视频直接表达
  2. 公式
    f(2)=22+1f(2)=2^2+1
    解释

    用输入值 2 替换 x。

    步骤依据

    通过在一点代入来求函数值。

    依据视频推导
  3. 公式
    22=42^2=4
    解释

    对代入的值进行平方。

    步骤依据

    算术。

    视频直接表达
  4. 公式
    4+1=54+1=5
    解释

    加 1 以获得输出。

    步骤依据

    算术。

    视频直接表达
  5. 公式
    f(2)=5f(2)=5
    解释

    得出输入 2 处的函数值。

    步骤依据

    结合前面的算术步骤。

    视频直接表达
结论

对于函数 `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1`,在 `x=2x=2` 处的值为 `5`。

为什么分段示例拓宽了函数的概念

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者将新示例与简单的解析表达式进行对比,并说过程取决于提供的 `x` 的类型。

  2. 公式
    观察依据

    显示的定义有两个由奇偶性条件选择的分支。

直观解释
步骤
  1. 公式
    f(x)={x2+1,if x is 偶数x2−1,if x is oddf(x)=\begin{cases}x^2+1,&\text{if }x\text{ is \text{偶数}}\\x^2-1,&\text{if }x\text{ is odd}\end{cases}
    解释

    函数通过针对不同类别输入的单独规则来指定。

    步骤依据

    直接从黑板读取。

    视频直接表达
  2. 公式
    input type determines 分支\text{input type determines \text{分支}}
    解释

    在计算输出之前,必须首先决定输入属于偶数情形还是奇数情形。

    步骤依据

    说话者口头陈述。

    视频直接表达
  3. 公式
    not a single analytic expression\text{not a single analytic expression}
    解释

    这表明函数不需要由一个统一的代数公式表示。

    步骤依据

    说话者明确将其与简单的解析表达式进行对比。

    视频直接表达
结论

分段示例表明函数可以比单个方程更一般:应用于输入的规则可能取决于该输入的属性。

从偶数分支推导 f(2)f(2)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说 2 是偶数,所以我们使用上面的情况。

  2. 公式
    观察依据

    黑板显示偶数分支 x2+1x^2+1 和结果 f(2)=5f(2)=5。

数值验证
步骤
  1. 公式
    x=2x=2
    解释

    从黑板上显示的输入值开始。

    步骤依据

    给定的示例输入。

    视频直接表达
  2. 公式
    2 is 偶数2\text{ is \text{偶数}}
    解释

    检查分段定义上的条件。

    步骤依据

    分段规则要求的奇偶性测试。

    视频直接表达
  3. 公式
    f(2)=22+1f(2)=2^2+1
    解释

    代入适用于偶数输入的分支。

    步骤依据

    使用分段函数的匹配情况。

    视频直接表达
  4. 公式
    22+1=4+1=52^2+1=4+1=5
    解释

    计算算术值。

    步骤依据

    幂和加法的标准评估。

    视频直接表达
结论

f(2)=5f(2)=5。

从奇数分支推导 f(3)f(3)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说 3 是奇数,所以我们使用这种情况并做 3 的平方减 1。

  2. 公式
    观察依据

    黑板显示奇数分支 x2−1x^2-1 和结果 f(3)=8f(3)=8。

数值验证
步骤
  1. 公式
    x=3x=3
    解释

    从第二个示例输入开始。

    步骤依据

    给定的示例输入。

    视频直接表达
  2. 公式
    3 is odd3\text{ is odd}
    解释

    检查哪个分段条件适用。

    步骤依据

    分段规则要求的奇偶性测试。

    视频直接表达
  3. 公式
    f(3)=32−1f(3)=3^2-1
    解释

    代入适用于奇数输入的分支。

    步骤依据

    使用分段函数的匹配情况。

    视频直接表达
  4. 公式
    32−1=9−1=83^2-1=9-1=8
    解释

    计算算术值。

    步骤依据

    幂和减法的标准评估。

    视频直接表达
结论

f(3)=8f(3)=8。

You(Sal(Food)) 的由内向外评估

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板显示 Sal(Food)=Math Videos 以及 You,输入为 Math Videos,输出为 A's on your math test。

  2. 公式
    观察依据

    最终写下的表达式是 You(Sal(Food))。

待核验内容
  1. 片段在结束前没有大声说出最终评估答案。

直观解释
步骤
  1. 公式
    Sal(Food)=MathVideosSal(Food)=Math Videos
    解释

    首先评估内部函数。

    步骤依据

    黑板明确定义了 Sal 对 Food 的输出。

    视频直接表达
  2. 公式
    You(Sal(Food))=You(MathVideos)You(Sal(Food))=You(Math Videos)
    解释

    用其输出替换内部表达式。

    步骤依据

    将评估后的内部函数代入外部函数。

    依据视频推导
  3. 公式
    You(MathVideos)=A’s on your math testYou(Math Videos)=A\text{'s on your math test}
    解释

    将外部函数应用于替换后的输入。

    步骤依据

    第二个图表将此输出分配给输入 Math Videos。

    视频直接表达
结论

根据显示的设置,You(Sal(Food)) 对应于 A's on your math test。

You(Sal(Food)) 的推导

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    板上依次写出 Sal(Food)=Math videos,然后 You(Sal(food))=You(Math videos),然后 =A's on your math test。

  2. 声音
    观察依据

    叙述者口头逐步讲解每个代入步骤。

直观解释
步骤
  1. 公式
    Sal(Food)=MathvideosSal(Food)=Math videos
    解释

    从给定的 Sal 的非正式函数规则开始。

    步骤依据

    由前面的图表和方程给出。

    视频直接表达
  2. 公式
    You(Sal(Food))=You(Mathvideos)You(Sal(Food))=You(Math videos)
    解释

    在外层函数 You 中,用其值 Math videos 替换内部表达式 Sal(Food)。

    步骤依据

    使用先前建立的等式进行代入。

    视频直接表达
  3. 公式
    You(Mathvideos)=A′sonyourmathtestYou(Math videos)=A's on your math test
    解释

    应用函数 You 的非正式规则。

    步骤依据

    由第二个图表给出并口头陈述。

    视频直接表达
  4. 公式
    You(Sal(Food))=A′sonyourmathtestYou(Sal(Food))=A's on your math test
    解释

    链接等式以获得最终的复合结果。

    步骤依据

    等式的传递性。

    依据视频推导
结论

复合示例的计算结果为 A's on your math test。

g(f(3))g(f(3)) 的分步求值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    板上写着 f(3)=3+2=5f(3)=3+2=5,然后 g(f(3))=g(5)g(f(3))=g(5),然后 g(5)=52−1=24g(5)=5^2-1=24。

  2. 声音
    观察依据

    说话者明确说要首先求内层函数,然后代入外层函数。

直观解释
步骤
  1. 公式
    f(3)=3+2f(3)=3+2
    解释

    Substitute 3 for x in the definition f(x)=x+2f(x)=x+2.

    步骤依据

    f 的定义以及通过代入求函数值。

    视频直接表达
  2. 公式
    3+2=53+2=5
    解释

    计算算术和。

    步骤依据

    基本算术。

    视频直接表达
  3. 公式
    g(f(3))=g(5)g(f(3))=g(5)
    解释

    Replace the inner value f(3)f(3) by 5 in the composite expression.

    步骤依据

    使用 f(3)=5f(3)=5 进行代入。

    视频直接表达
  4. 公式
    g(5)=52−1g(5)=5^2-1
    解释

    Substitute 5 for x in the definition g(x)=x2−1g(x)=x^2-1.

    步骤依据

    g 的定义以及通过代入求函数值。

    视频直接表达
  5. 公式
    52−1=25−1=245^2-1=25-1=24
    解释

    对 5 平方并减去 1。

    步骤依据

    基本算术。

    视频直接表达
结论

g(f(3))=24g(f(3))=24。

g(f(3))g(f(3)) 的计算过程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    f(3)=5f(3) = 5

  2. 公式
    观察依据

    g(5)=24g(5) = 24

  3. 声音
    观察依据

    equals 24. So g of f of 3 is equal to 24.

数值验证
步骤
  1. 公式
    f(3)=3+2=5f(3) = 3 + 2 = 5
    解释

    将 x=3x=3 代入 f(x)f(x) 的定义中。

    步骤依据

    f(x)f(x) 的定义

    视频直接表达
  2. 公式
    g(f(3))=g(5)g(f(3)) = g(5)
    解释

    Replace f(3)f(3) with its calculated value, 5.

    步骤依据

    代换

    视频直接表达
  3. 公式
    g(5)=52−1=25−1=24g(5) = 5^2 - 1 = 25 - 1 = 24
    解释

    将 x=5x=5 代入 g(x)g(x) 的定义中。

    步骤依据

    g(x)g(x) 的定义

    视频直接表达
结论

因此,g(f(3))=24g(f(3)) = 24。

例题详解 · 7

Example: evaluating f(x)=x2+1f(x)=x^2+1 at x=2x=2

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说:“假设 f of x 等于 x 的平方加 1”,然后询问 `f(2)f(2)` 并大声计算出来。

  2. 公式
    观察依据

    黑板写了 `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1` 和 `f(2)f(2)=?=5`。

题目

给定 `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1`,求 `f(2)f(2)`。

已知条件
  1. 函数规则:`f(x)=x2+1f(x)=x^2+1`。

  2. 输入值:`x=2x=2`。

目标

计算函数在输入 2 处的输出。

步骤
  1. 公式
    f(2)=22+1f(2)=2^2+1
    解释

    在规则中将 `x` 替换为 `2`。

    步骤依据

    函数求值的定义。

    依据视频推导
  2. 公式
    22=42^2=4
    解释

    计算平方。

    步骤依据

    算术。

    视频直接表达
  3. 公式
    4+1=54+1=5
    解释

    加 1。

    步骤依据

    算术。

    视频直接表达
  4. 公式
    f(2)=5f(2)=5
    解释

    陈述最终的函数值。

    步骤依据

    代入和化简的结果。

    视频直接表达
结果

5

检验

黑板明确显示 `f(2)f(2)=?=5`,与口头计算相符。

示例设置:按奇偶性分段的函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者引入了一个新的函数定义,对偶数和奇数输入有不同的公式,并开始在这个示例中询问 `f(2)f(2)`。

  2. 公式
    观察依据

    黑板写了完整的分段定义,并在片段结束前开始新的一行 `f(2)f(2)=`。

待核验内容
  1. The final numerical answer for `f(2)f(2)` in the piecewise example is not completed within the provided 180-second clip.

题目

根据 `x` 是偶数还是奇数,通过情形定义 `f(x)f(x)`,并开始求值 `f(2)f(2)`。

已知条件
  1. 第一分支:如果 `x` 是偶数,则为 `x2+1x^2+1`。

  2. 第二分支:如果 `x` 是奇数,则为 `x2−1x^2-1`。

目标

使用情形区分来确定如何计算函数值,从输入 `2` 开始。

步骤
  1. 公式
    f(x)={x2+1,if x is 偶数x2−1,if x is oddf(x)=\begin{cases}x^2+1,&\text{if }x\text{ is \text{偶数}}\\x^2-1,&\text{if }x\text{ is odd}\end{cases}
    解释

    将函数写成分段定义。

    步骤依据

    显示在黑板上并由主讲人口述。

    视频直接表达
  2. 公式
    f(2)=  f(2)=\;
    解释

    开始将输入 2 代入分段规则。

    步骤依据

    在片段末尾附近黑板上开始的新行。

    视频直接表达
  3. 公式
    choose 分支 based on parity of 2\text{choose \text{分支} based on parity of }2
    解释

    对于输入 2,必须首先检查它是偶数还是奇数,然后再应用公式。

    步骤依据

    隐含在分段定义中;说话者强调规则取决于 `x` 的类型。

    依据视频推导
结果

在此片段内不完整;显示了设置,但在 180 秒之前未写出最终值。

检验

黑板包含完整的定义和 `f(2)f(2)=` 的开始,但在可用帧中没有出现完成的结果。

分段函数评估示例

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板呈现 f(x)f(x)= { x2+1x^2+1 if x is 偶数 ; x2−1x^2-1 if x is odd } 并评估 f(2)f(2) 和 f(3)f(3)。

  2. 声音
    观察依据

    说话者解释为 2 选择上面的情况,为 3 选择下面的情况。

题目

给定 f(x)={x2+1,if x is 偶数x2−1,if x is oddf(x)=\begin{cases}x^2+1,&\text{if }x\text{ is \text{偶数}}\\x^2-1,&\text{if }x\text{ is odd}\end{cases},求 f(2)f(2) 和 f(3)f(3)。

已知条件
  1. 函数由 x 的奇偶性分段定义。

  2. 输入是 2 和 3。

目标

计算两个指定输入处的函数值。

步骤
  1. 公式
    2 is 偶数2\text{ is \text{偶数}}
    解释

    确定 x=2x=2 适用的分支。

    步骤依据

    分段定义中的条件检查。

    视频直接表达
  2. 公式
    f(2)=22+1=5f(2)=2^2+1=5
    解释

    代入偶数分支并简化。

    步骤依据

    直接评估匹配的公式。

    视频直接表达
  3. 公式
    3 is odd3\text{ is odd}
    解释

    确定 x=3x=3 适用的分支。

    步骤依据

    分段定义中的条件检查。

    视频直接表达
  4. 公式
    f(3)=32−1=8f(3)=3^2-1=8
    解释

    代入奇数分支并简化。

    步骤依据

    直接评估匹配的公式。

    视频直接表达
结果

f(2)=5f(2)=5 且 f(3)=8f(3)=8。

检验

完成的黑板本身显示了 f(2)=5f(2)=5 和 f(3)=8f(3)=8。

非数值函数链示例

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    画出两个函数框:Sal 将 Food 映射到 Math Videos,You 将 Math Videos 映射到 A's on your math test。

  2. 公式
    观察依据

    最终写下的表达式是 You(Sal(Food))。

待核验内容
  1. 片段提出了复合问题,但在片段结束前没有口头完成评估。

题目

使用示例函数 Sal 和 You,解释嵌套表达式 You(Sal(Food))。

已知条件
  1. Sal(Food)=Math Videos。

  2. You 以 Math Videos 为输入。

  3. You(Math Videos)=A's on your math test。

目标

理解一个函数的输出如何成为下一个函数的输入。

步骤
  1. 公式
    Food→SalFood\to Sal
    解释

    将 Food 输入第一个函数框。

    步骤依据

    指向 Sal 的图示输入箭头。

    视频直接表达
  2. 公式
    Sal(Food)=MathVideosSal(Food)=Math Videos
    解释

    读出第一个函数的输出。

    步骤依据

    黑板上的显式方程。

    视频直接表达
  3. 公式
    MathVideos→YouMath Videos\to You
    解释

    使用第一个输出作为第二个输入。

    步骤依据

    指向 You 的图示输入箭头。

    视频直接表达
  4. 公式
    You(MathVideos)=A’s on your math testYou(Math Videos)=A\text{'s on your math test}
    解释

    读出最终输出。

    步骤依据

    黑板上的显式输出标签。

    视频直接表达
  5. 公式
    You(Sal(Food))You(Sal(Food))
    解释

    将整个链写为嵌套函数记号。

    步骤依据

    在左下角写下的最终表达式。

    视频直接表达
结果

设置表明 You(Sal(Food)) 导致 A's on your math test。

检验

一致性源于将内部输出 Math Videos 与第二个图表中显示的外部输入相匹配。

Sal 和 You 的非正式复合示例

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    画出两个标为 Sal 和 You 的函数方框,带有显示输入和输出的箭头。

  2. 公式
    观察依据

    板上写着 Sal(Food)=Math videos 和 You(Sal(food))=You(Math videos)=A's on your math test。

  3. 声音
    观察依据

    说话者叙述了整个链条,然后将其与 Sal(poison) 进行对比。

待核验内容
  1. 毒药插曲后的确切最终书写形式部分被涂改/擦除遮挡。

题目

使用图示的函数机器确定 You(Sal(Food)) 的结果。

已知条件
  1. Sal 将 Food 映射到 Math videos。

  2. You 将 Math videos 映射到 A's on your math test。

目标

求复合 You(Sal(Food)) 的值。

步骤
  1. 公式
    Sal(Food)=MathvideosSal(Food)=Math videos
    解释

    读取第一个函数机器的输出。

    步骤依据

    直接由图表和方程给出。

    视频直接表达
  2. 公式
    You(Sal(Food))=You(Mathvideos)You(Sal(Food))=You(Math videos)
    解释

    将 Sal(Food) 的值代入外层函数。

    步骤依据

    等式代入。

    依据视频推导
  3. 公式
    You(Mathvideos)=A′sonyourmathtestYou(Math videos)=A's on your math test
    解释

    应用第二个函数规则。

    步骤依据

    直接由图表和旁白给出。

    视频直接表达
结果

A's on your math test

检验

板上写的最终等式链与口头解释相符。

代数复合求值 g(f(3))g(f(3))

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    板上定义了 f(x)=x+2f(x)=x+2 和 g(x)=x2−1g(x)=x^2-1,然后询问 g(f(3))g(f(3))=? 并计算 f(3)=5f(3)=5, g(5)=24g(5)=24。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说先求 f(3)f(3),然后用该结果作为 g 的输入。

题目

给定 f(x)=x+2f(x)=x+2 和 g(x)=x2−1g(x)=x^2-1,求 g(f(3))g(f(3))。

已知条件
  1. f(x)=x+2f(x)=x+2

  2. g(x)=x2−1g(x)=x^2-1

目标

计算复合 g(f(3))g(f(3)) 的数值。

步骤
  1. 公式
    f(3)=3+2=5f(3)=3+2=5
    解释

    在 3 处求内层函数的值。

    步骤依据

    代入 f(x)=x+2f(x)=x+2 后进行算术运算。

    视频直接表达
  2. 公式
    g(f(3))=g(5)g(f(3))=g(5)
    解释

    在外层函数中将 f(3)f(3) 替换为 5。

    步骤依据

    使用计算出的内层值进行代入。

    依据视频推导
  3. 公式
    g(5)=52−1=25−1=24g(5)=5^2-1=25-1=24
    解释

    在 5 处求外层函数的值。

    步骤依据

    代入 g(x)=x2−1g(x)=x^2-1 后进行算术运算。

    视频直接表达
结果

24

检验

板显示了从 g(f(3))g(f(3)) 到 g(5)g(5) 再到 24 的完整链条,且算术一致。

计算复合函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    f(x)=x+2f(x) = x + 2, g(x)=x2−1g(x) = x^2 - 1, g(f(3))g(f(3)) = ?

  2. 声音
    观察依据

    So g of f of 3 is equal to 24.

题目

已知 f(x)=x+2f(x) = x + 2 且 g(x)=x2−1g(x) = x^2 - 1,求 g(f(3))g(f(3)) 的值。

已知条件
  1. f(x)=x+2f(x) = x + 2

  2. g(x)=x2−1g(x) = x^2 - 1

目标

计算 g(f(3))g(f(3))。

步骤
  1. 公式
    f(3)=3+2=5f(3) = 3 + 2 = 5
    解释

    在 x=3x=3 处计算内层函数 f。

    步骤依据

    f(x)f(x) 的定义

    视频直接表达
  2. 公式
    g(f(3))=g(5)g(f(3)) = g(5)
    解释

    将上一步的结果代入复合函数中。

    步骤依据

    代换

    视频直接表达
  3. 公式
    g(5)=52−1=25−1=24g(5) = 5^2 - 1 = 25 - 1 = 24
    解释

    在 x=5x=5 处计算外层函数 g。

    步骤依据

    g(x)g(x) 的定义

    视频直接表达
结果

24

检验

最终答案与屏幕上显示的值以及音频中陈述的值一致。

图示与动画 · 9

黑盒图的构建

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    画了一条水平箭头,然后是一个方框,然后在方框内写了标签 `f`,然后是一条标记为 `f(x)f(x)` 的输出箭头。

  2. 图示
    观察依据

    最终的图片是一个标准的输入-处理-输出示意图。

图中对象
  1. 入箭头

  2. 矩形方框

  3. 标签 `x`

  4. 标签 `f`

  5. 出箭头

  6. 标签 `f(x)f(x)`

变化过程
  1. 首先画出输入侧。

  2. 然后添加处理方框。

  3. 然后在里面写上函数名称。

  4. 最后添加输出箭头和输出记号。

不变量
  1. 方框仍然是代表函数的中心对象。

  2. 从左到右的方向始终代表输入流向输出。

数学含义

该图直观地编码了这样一种思想:函数将输入转换为输出,而不需要观众立即看到内部机制。

书写分段定义

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    一个大括号将两个公式分组,每个公式后面跟着一个奇偶性条件。

  2. 动画
    观察依据

    主讲人写下第一个分支,然后是第二个分支,然后开始新的求值行 `f(2)f(2)=`。

图中对象
  1. 左大括号

  2. 顶部公式 `x2+1x^2+1`

  3. 底部公式 `x2−1x^2-1`

  4. 条件 `if x is 偶数`

  5. 条件 `if x is odd`

  6. 新行 `f(2)f(2)=`

变化过程
  1. 黑板从单规则示例变为多规则定义。

  2. 情形结构通过大括号和堆叠的行变得视觉上明确。

不变量
  1. 两个分支仍然定义相同的函数名称 `f`。

  2. 在整个过程中,输入变量保持为 `x`。

数学含义

视觉布局清楚地表明,输出规则取决于输入满足哪个条件。

开场数值函数黑板

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    屏幕显示一个函数框 f,输入为 x,输出为 f(x)f(x),加上分段公式以及评估 f(2)=5f(2)=5 和 f(3)=8f(3)=8。

图中对象
  1. 标记为 f 的函数框

  2. 标记为 x 的输入箭头

  3. 标记为 f(x)f(x) 的输出箭头

  4. f(x)f(x) 的分段公式

  5. 写下的值 f(2)=5f(2)=5 和 f(3)=8f(3)=8

变化过程
  1. 光标指向偶数和奇数分支,同时说话者解释分支选择。

  2. 空白的 f(2)f(2)=? 被完成为 f(2)=5f(2)=5。

  3. 下方添加了行 f(3)=8f(3)=8。

不变量
  1. 整体输入-输出布局保持不变。

  2. 分段定义在此区间内一直可见。

数学含义

视觉序列演示了评估分段函数需要首先选择正确的分支,然后代入输入。

课程上方的临时浏览器提示

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    浏览器对话框覆盖黑板,询问是否离开 khanacademy.org 页面。

图中对象
  1. 浏览器确认对话框

  2. OK 按钮

  3. Cancel 按钮

变化过程
  1. 对话框出现在数学黑板上方。

  2. 光标移动到 OK 并点击它。

不变量
  1. 底层数学内容在屏幕清除前仍在对话框后面可见。

数学含义

这是非数学界面中断,而不是课程内容的一部分。

绘制 Sal 函数示例

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    画出一个新的箭头和框,框标记为 Sal,输入箭头上写着 Food,并添加输出方程 Sal(Food)=Math Videos。

图中对象
  1. 标记为 Food 的输入箭头

  2. 标记为 Sal 的框

  3. 输出方程 Sal(Food)=Math Videos

变化过程
  1. 黑板被清空为黑色。

  2. 从头画出一个新的函数框。

  3. 添加 Food 作为输入,Math Videos 作为输出。

不变量
  1. 重复使用开场示例中的相同框和箭头函数表示法。

数学含义

动画将抽象的函数机器思想从数字转移到文字,显示函数可以将对象映射到对象。

添加 You 函数并嵌套表达式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    在下方画出第二个标记为 You 的框,输入为 Math Videos,输出为 A's on your math test,随后是表达式 You(Sal(Food))。

图中对象
  1. 标记为 You 的框

  2. 输入标签 Math Videos

  3. 输出标签 A's on your math test

  4. 表达式 You(Sal(Food))

变化过程
  1. 在第一个框下方添加第二个函数框。

  2. Sal 的输出成为 You 的输入标签。

  3. 复合记号写在左下角。

不变量
  1. 两个函数框一起保持可见,使链条明确。

数学含义

视觉排列编码了复合:第一个函数的输出直接馈入第二个函数。

两个非正式函数机器的白板图表

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    屏幕显示两个堆叠的方框,标为 Sal 和 You,带有指示输入和输出路径的箭头。

  2. 动画
    观察依据

    随着说话者在方框下方和旁边添加方程,文字逐渐出现。

图中对象
  1. 标为 Sal 的方框

  2. 标为 You 的方框

  3. 输入标签 Food 和 Math videos

  4. 输出标签 Math videos 和 A's on your math test

  5. 方程 Sal(Food)=Math videos 和 You(Sal(food))=...

变化过程
  1. 首先强调 Sal 关系,然后是 You 关系,接着写出复合链。

  2. 后来内部参数 food 被改为 poison 以说明不同的输入情况。

不变量
  1. 整体布局保持为黑色背景,白色手写文字和方框。

  2. 每个方框继续表示从输入标签到输出标签的映射。

数学含义

该图表直观地将函数建模为输入-输出机器,并使复合结构 You∘Sal 变得明确。

从玩笑示例到代数问题的视觉重置

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    早期的玩笑图表消失,屏幕变空白,然后写出新公式。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说,“让我们用函数做一些实际问题。”

图中对象
  1. 空白黑屏

  2. 以 f(x)=x+2f(x)=x+2 开头的新手写公式

变化过程
  1. 之前的 Sal/You 图表被清除。

  2. 从头开始写出新的代数设置。

不变量
  1. 演示仍然是在黑色背景上的手写内容。

数学含义

这标志着从非正式类比转向标准符号函数记号。

书写并圈出最终答案

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    数字 '24' 被写在 'g(f(3))g(f(3)) = ?' 旁边。随后在整个表达式 'g(f(3))g(f(3)) = ? 24' 周围画了一个大椭圆。

图中对象
  1. 文本 'g(f(3))g(f(3)) = ?'

  2. 数字 '24'

  3. 椭圆

变化过程
  1. 数字 24 出现。

  2. 在方程和答案周围画了一个椭圆。

不变量
  1. f(x)f(x) 和 g(x)g(x) 的定义保持可见。

  2. 中间步骤 g(5)=24g(5) = 24 保持可见。

数学含义

这一视觉动作强调了复合函数求值的最终结果。

易错点 · 6

函数不仅仅是单个代数方程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者预见到反对意见,即黑盒方法看起来像是代入方程的一种复杂方式,然后说函数可以变得比仅仅是方程更一般。

  2. 公式
    观察依据

    他紧接着给出了一个不是单一解析表达式的分段示例。

误区

人们可能认为函数只是像 `x2+1x^2+1` 这样的公式,仅此而已。

说明

本片段表明,函数也可以通过情形来定义,例如对偶数输入使用一个规则,对奇数输入使用另一个规则。

混淆使用分段函数的哪一部分

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者反复通过说因为输入是偶数或奇数而使用哪种情况来证明每个计算。

  2. 公式
    观察依据

    分段定义按条件分离公式。

误区

人们可能会在不检查条件的情况下将输入代入任一公式。

说明

片段强调第一步是将输入分类为偶数或奇数,然后仅使用匹配的分支。

认为函数只作用于数字

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说你可以将世界上几乎任何东西视为一个函数。

  2. 图示
    观察依据

    课程从数值公式转向基于文字的输入和输出,如 Food 和 Math Videos。

误区

学生可能假设函数必须始终接受数值输入并产生数值输出。

说明

Sal 示例显示函数可以是任何将选定输入映射到相应输出的规则,包括非数值对象。

误读嵌套函数应用的顺序

依据清楚
依据视频推导
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    在分别定义 Sal(Food) 和 You 对 Math Videos 的作用后,黑板上写着 You(Sal(Food))。

待核验内容
  1. 此澄清是分析师对视觉设置的解释,而不是片段中单独的口头警告。

误区

人们可能会试图将 You(Sal(Food)) 读作外部函数先起作用。

说明

显示的链表明内部函数 Sal 首先应用于 Food,其输出然后用作 You 的输入。

混淆函数名与日常词汇

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说,“哦,抱歉,you,那是 Y-O-U。我试图混淆你。”

  2. 公式
    观察依据

    函数写为 You(...),使用看起来像普通英语代词的大写字母。

误区

学习者可能将像 You 这样的函数名视为正常的句子单词,而不是符号函数标签。

说明

在此上下文中,You 被用作函数的名称,就像 f 或 g 一样,括号表示函数应用。

复合函数中的求值顺序

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者明确说要做的第一件事是求 f(3)f(3)。

  2. 公式
    观察依据

    解法仅在计算 f(3)=5f(3)=5 之后才将 g(f(3))g(f(3)) 重写为 g(5)g(5)。

误区

学生在看到 g(f(3))g(f(3)) 时可能会尝试从外向内工作或错误地代入。

说明

对于 g(f(3))g(f(3)),先求内层函数 f(3)f(3),然后使用该结果作为 g 的输入。

概念关系 · 12

作为黑盒的函数 → 记号 f(x)f(x)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者从描述黑盒转向命名函数 `f` 及其输出 `f(x)f(x)`。

  2. 图示
    观察依据

    标签 `f` 和 `f(x)f(x)` 直接添加到黑盒图上。

应用
解释

黑盒模型是激发标准记号 `f(x)f(x)` 的直观图像。

记号 f(x)f(x) → 在具体输入处求函数值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在引入 `f(x)f(x)` 之后,说话者给出了一个具体的规则并询问 `f(2)f(2)`。

  2. 公式
    观察依据

    黑板从 `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1` 进展到 `f(2)f(2)=?=5`。

先修
解释

理解记号 `f(x)f(x)` 用于在演示如何在特定输入处求 `f` 的值之前。

在具体输入处求函数值 → 分段定义的函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说函数可以比仅仅是方程更一般,然后引入了基于情形的定义。

  2. 公式
    观察依据

    分段定义取代了早期的单一表达式示例。

推广
解释

分段示例通过允许对不同种类的输入使用不同的规则,推广了早期的单公式求值。

函数作为输入-输出机器 → 由输入的奇偶性选择的分段函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    相同的 f-box 图与黑板上的分段公式配对。

包含
解释

分段规则被呈现为一种具有条件输出规则的特殊类型的函数机器。

由输入的奇偶性选择的分段函数 → 在特定输入处评估函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者通过引用偶数和奇数情况来评估 f(2)f(2) 和 f(3)f(3)。

应用
解释

评估 f(a)f(a) 的方法直接在分段函数上演示。

函数作为输入-输出机器 → 函数可以作用于非数值对象

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在数值示例之后,说话者说这个想法更普遍,几乎任何东西都可以被视为函数。

  2. 图示
    观察依据

    黑板从代数公式变为带文字的 Sal 示例。

推广
解释

片段将输入-输出机器从数字公式扩展到任意命名过程。

函数可以作用于非数值对象 → 通过嵌套记号复合函数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    通过将 Sal 的输出用作 You 的输入,链接了两个广义函数框。

  2. 公式
    观察依据

    在定义两个函数后写出表达式 You(Sal(Food))。

应用
解释

一旦函数被理解为一般的输入-输出规则,片段就将这一思想应用于将一个函数链入另一个函数。

在特定输入处评估函数 → 通过嵌套记号复合函数

依据清楚
依据视频推导
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    记号 You(Sal(Food)) 将早期写 f(2)f(2) 和 f(3)f(3) 的做法扩展到嵌套参数。

待核验内容
  1. 这种关系是从整个片段中共享的记号模式推断出来的。

证明依赖
解释

理解普通函数评估有助于将嵌套记号读作从内向外的重复评估。

函数作为输入-输出机器 → 通过代入求函数值

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在玩笑示例之后,说话者说,“让我们用函数做一些实际问题。”

  2. 公式
    观察依据

    板从 Sal/You 方框切换到 f(x)=x+2f(x)=x+2 和 g(x)=x2−1g(x)=x^2-1。

先修
解释

非正式的输入-输出机器图像为观众准备了符号函数记号和代入。

通过代入求函数值 → 复合函数记号 g(f(x))g(f(x))

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    示例 g(f(3))g(f(3)) 通过先代入 f 然后代入 g 来求解。

  2. 声音
    观察依据

    说话者解释先计算内层值 f(3)f(3),然后插入到 g 中。

先修
解释

通过代入求单个函数的值直接用于求复合函数的值。

Sal 和 You 的非正式复合示例 → 代数复合求值 g(f(3))g(f(3))

依据清楚
依据视频推导
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    两部分都使用嵌套应用:You(Sal(Food)) 和 g(f(3))g(f(3))。

  2. 声音
    观察依据

    后半部分在幽默示例后被介绍为“使用函数的实际问题”。

应用
解释

代数示例应用了在非正式玩笑示例中介绍的相同复合函数思想,现在使用标准记号。

复合函数求值 → 计算复合函数

依据清楚
依据视频推导
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    g(f(3))g(f(3)) = ?

  2. 声音
    观察依据

    So g of f of 3 is equal to 24.

应用
解释

复合函数求值的方法被应用于解决这个具体的例题。

问题定位 · 19

在入门的黑盒意义上,什么是函数?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    开场解释函数作为输入-输出对象以及黑盒类比。

  2. 图示
    观察依据

    带有 `x`、`f` 和 `f(x)f(x)` 的方框图。

涉及知识点
  1. 作为黑盒的函数
  2. 记号 f(x)f(x)

How do I evaluate f(2)f(2) when f(x)=x2+1f(x)=x^2+1?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1` 和 `f(2)f(2)=?=5` 写在黑板上。

  2. 声音
    观察依据

    说话者逐步解释代入和算术。

涉及知识点
  1. 在具体输入处求函数值
  2. Example: evaluating f(x)=x2+1f(x)=x^2+1 at x=2x=2

函数通过偶数和奇数输入分段定义意味着什么?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    带有 `if x is 偶数` 和 `if x is odd` 的两情形定义。

  2. 声音
    观察依据

    说话者说规则取决于输入的类型。

涉及知识点
  1. 分段定义的函数
  2. 示例设置:按奇偶性分段的函数

函数仅仅是方程,还是可以更一般?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者明确将函数与仅仅代入方程进行对比,并说函数可以更一般。

涉及知识点
  1. 函数不仅仅是单个代数方程
  2. 分段定义的函数

视频如何介绍函数的基本输入-输出图像?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    开场黑板显示 x 进入 f 并且 f(x)f(x) 离开。

涉及知识点
  1. 函数作为输入-输出机器

Why do we use x2+1x^2+1 for f(2)f(2) but x2−1x^2-1 for f(3)f(3)?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者解释为 2 选择上面的情况,为 3 选择下面的情况。

涉及知识点
  1. 由输入的奇偶性选择的分段函数
  2. 在特定输入处评估函数

在分段示例中如何获得 f(2)=5f(2)=5?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    在代入偶数分支后,黑板显示 f(2)=5f(2)=5。

涉及知识点
  1. 在特定输入处评估函数
  2. 从偶数分支推导 f(2)f(2)

在分段示例中如何获得 f(3)=8f(3)=8?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    在代入奇数分支后,黑板显示 f(3)=8f(3)=8。

涉及知识点
  1. 在特定输入处评估函数
  2. 从奇数分支推导 f(3)f(3)

根据本课,函数可以接受非数值输入吗?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说世界上几乎任何东西都可以被视为函数。

涉及知识点
  1. 函数可以作用于非数值对象

在示例中 Sal(Food) 是什么意思?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板上写着 Sal(Food)=Math Videos。

涉及知识点
  1. 函数可以作用于非数值对象
  2. Sal 对 Food 的输出

应如何阅读和评估表达式 You(Sal(Food))?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板上写着 You(Sal(Food))。

涉及知识点
  1. 通过嵌套记号复合函数
  2. You(Sal(Food)) 的由内向外评估

在 You(Sal(Food)) 中,哪个函数先应用?

依据清楚
依据视频推导
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    在写出嵌套记号之前,Sal 的输出在视觉上被馈入 You。

待核验内容
  1. 顺序解释是从显示的链中重建的。

涉及知识点
  1. 通过嵌套记号复合函数
  2. 误读嵌套函数应用的顺序
覆盖情况与待核验内容

已覆盖 · 口头介绍,引出关于函数的课程,并陈述目标是理解什么是函数以及为什么它有用;尚无新的符号内容。

已覆盖 · 黑盒解释以及带有输入 `x`、函数 `f` 和输出 `f(x)f(x)` 的图的构建。

已覆盖 · 单规则示例 `f(x)=x2+1f(x)=x^2+1` 以及 `f(2)=5f(2)=5` 的完整计算。

已覆盖 · 说话者反思该方法可能看起来像代入方程,然后宣布函数可以更一般。

已覆盖 · 分段定义已完全写出并讨论,并且开始了 `f(2)f(2)` 的求值,但在片段内未完成分段示例的最终数值结果。 相邻连续片段已闭合这一分段边界。

已覆盖 · 带有评估 f(2)=5f(2)=5 和 f(3)=8f(3)=8 的数值分段函数示例。

已覆盖 · 出现浏览器确认对话框并清除屏幕;此区间内未引入新的数学内容。

已覆盖 · Sal 示例引入了一个具有非数值输入 Food 和输出 Math Videos 的函数。

已覆盖 · 添加了 You 示例并写下复合表达式 You(Sal(Food));片段在最终答案被大声说出之前结束。

已覆盖 · 开场非正式函数机器示例,包含 Sal 和 You,包括复合链和毒药对比。

已覆盖 · 视觉重置和从玩笑示例到代数函数问题的口头过渡。

已覆盖 · 代数定义 f(x)=x+2f(x)=x+2 和 g(x)=x2−1g(x)=x^2-1,随后求值 g(f(3))=24g(f(3))=24。

已覆盖 · 该片段展示了复合函数求值的最后步骤以及主讲人的总结陈词。

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  • 函数 讲解定位 0:22
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    经审核的现行材料从 22 秒把函数定义为输入到输出的规则,解释 f(x)f(x),计算代数函数和分段函数的例子;后段通过先算内层函数再算外层函数演示函数复合。