小教研|喂,重新认识一下,我叫“”双曲函数“”

HANSHI
定义“双曲函数”

什么叫双曲函数呢?

其实,

因为大学没有好好学的原因,

真正的双曲函数,

还真的是不太明白的。

今天我要讲的双曲函数,

其实再简单不过,

相信大家看到下面这个函数就应该明白了。

嗯,

不就是双勾函数嘛!

又叫双飞燕

还有人叫耐克函数的。

耐克函数!

其实真的是挺形象的。

当然,

不能忽视的是,

这些说法,

都是源于函数中系数同号时的叫法哦。

如果系数异号,

就不再是双飞燕,

耐克也没了,

因为它的图像会变成下面这个样子:

所以,

为了统一起见,

我把它们都统称为双曲函数。

那么,

究竟为什么可以称它们为“双曲函数”呢?

说到双曲,

当然会想到双曲线了。

关于双曲线,

在中学数学中,

涉及到它有两处:

反比例函数和圆锥曲线。

还记得下面这个反比例函数么?

记得当年在初中,

它的图像就叫双曲线的。

而反比例函数,

其实就是我所说的,

双曲函数中a=0时的情形。

那为什么,

它的图像叫“双曲线”呢?

那就得说到圆锥曲线中的双曲线了。

其实,

圆锥曲线中的双曲线,

已经不是函数了。

因为它的方程,

已变成这个样子:

显然的,

因为出现了平方,

x和y之间已不再具备函数关系了。

但是,

如果细心比较,

你一定会发现这个双曲线,

其实和反比例函数图像是一样的。

看到没,

将反比例函数图像,

绕对称中心逆时针旋转45度,

就得到圆锥曲线中的双曲线了。

这样就可以肯定,

反比例函数的图像,

确实真的就是双曲线!

是真的就是,

而不是凑和着叫的。

因此,

对于反比例函数,

它也是有焦点、焦距、实轴和虚轴的哦。

要解决这个问题,

还是要通过对图像的对比。

其实,

从两个曲线的关系就能看出,

直线y=±x是双曲线的两条对称轴,

而x,y轴便是双曲线的两条渐近线了。

渐近线互相垂直,

那反比例函数的双曲线,

应该是圆锥曲线中的等轴双曲线。

所以,

上面说的,

是反比例函数与双曲线,

图形之间的关系。

那么对于函数

                            

能不能从数量关系上去说明,

它的图像,

也真的是双曲线呢

从反比例函数的解析式可以看出,

曲线上任意一点P(x,y),

其横纵坐标x,y的乘积一定为定值。

因为x,y轴其实是,

该双曲线的两条渐近线,

所以对于这个结论,

更规范点也可以这样理解:

双曲线上任意一点,

到两条渐近线的距离之积为定值。

那么,

圆锥曲线中的双曲线,

是不是也有类似的特征呢?

更进一步的,

这个反谓的双曲函数

会不会也具有类似特征?

其实,

通过证明可以发现,

圆锥曲线中的双曲线,

与反比例函数图像一样,

也具有同样的性质。

这时候,

其实我都想大胆地,

给双曲线一个重新的定义了!

若两条直线相交,

则平面内,

到两条直线距离之积为定值的,

点的轨迹叫双曲线,

这两条相交的直线叫双曲线的渐近线。

在这个定义下,

我们可以深入些,

探讨双曲函数是否也具备相同的性质。

因为x≠0,

而且当x→∞时,y→ax,

所以直线x=0和y=ax就是曲线的

两条渐近线了。

            

看见没?

其实这个双曲函数的图像,

也就是双曲线被渐近线压缩后的结果。

也就是双曲线经过了伸缩变换得到的了。

虽然有些变形,

但毕竟来源于双曲线。

但是从数量关系上来说,

它是否也符合上面双曲线的新定义呢?

嗯,

果然啊!

在证明过程中,

并没有考虑系数a,b的符号情况,

所以a,b异号时,

结论显然也是成立的。

鉴于这样的结果,

无论从图形的特征,

还是数量关系的相似性,

称它为“双曲函数”,

应该都是再确切不过的了。

因此,

对于函数

                            

以后可以放心地称它为双曲函数了。

而且根据系数正负的不同,

双曲函数的图像,

大概分为下面几种情况。

而下面这两种,

系数a=0时的情形了,

就是反比例函数的图像。

素人素言
PENG XI DONG

这时的双曲线,

也真的是圆锥曲线中的双曲线。

只是做了旋转变换而已。

一般来说,
对于这种双曲函数,
初中主要研究a=0时的情形,
而高中阶段,
主要研究a≠0.
END
做个小结

今天,之所心说到这个话题,主要源于两个原因。

一是确实这个函数在高中阶段,实在是太常见了,在考试或做题时,稍不注意就见到了它。

其次是因为很多同学对于这种函数的不熟悉,我想主要还是因为老师们没有系统的做过介绍。

在2020年的最后一天,推出这期内容,希望无论是对高一新生,还是其他年级学生,都有适当的作用。

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