小教研|喂,重新认识一下,我叫“”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。
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。
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。