网络画板晋阶——内置函数(续)
来源:网络收集 点击: 时间:2024-02-08abs(x)——求x的绝对值。
如下图,分别是y=abs(x)、y=abs(sin(x))、y=abs(sin(1/x))的图像。
注意,y=abs(sin(1/x))的图像,越靠近原点,波动越剧烈,所以它的图像是任何软件都不可能精确绘制出来的,只能靠大家“脑补”!
有一个有趣的问题是,当x-0时,sin(1/x)的极限值是多少?



sign(x)——求x的符号,取值范围为-1,0,1。
下面是y=abs(x)、y=abs(sign(x))的函数图像,以及y=sign(x ^ 3 - 2 * x ^ 2 - 3 * x)和y=x ^ 3 - 2 * x ^ 2 - 3 * x的图像的比较。
注意,y=abs(sign(x))和y=sign(abs(x))的图像相同,所以可以说,y=abs(sign())和y=sign(abs())是同一个函数!



floor(x)——阶梯函数,求小于x的最大整数,也就是著名的取整函数。
下面分别是y=floor(x)、y=floor(x^2)、x=floor(y^3)的图像。
那么y=floor(x^3)的反函数方程是y=?(x)。



fix(x)——向0取整,相当于sign(x) * floor(abs(x))。
下面分别是y=fix(x)、y=fix(x^2)、x=fix(y^3)的图像。
当x0时,fix(x)与floor(x)的图像相同,二者只在x<0时,才表现出区别。所以fix(x^2)与floor(x^2)的图像完全相同!




mod(x,z)——余函数,求x除以z的余数,这个余数>0且<z。因此,z必须是正数。
下面分别是函数y=mod(x,3)、y=mod(x,2)、y=mod(x,0.5)的图像。它们的图像,就像一些锯齿!



这一次,我们就看这五个函数。
下面,让我们看看网络画板第12期比赛第二个问题。

下面是网络画板第12期比赛第二题(也是某道中考题,不清楚是具体哪一年的):
如图所示,菱形ABCD的边长为6厘米,∠B=60°.从初始时刻开始,点P、Q同时从A点出发,点P以1厘米/秒的速度沿A→C→B的方向运动,点Q以2厘米/秒的速度沿A→B→C→D的方向运动,当点Q运动到D点时,P、Q两点同时停止运动,设P、Q运动的时间为x秒时,△APQ与△ABC重叠部分的面积为y平方厘米(这里规定:点和线段是面积为0的三角形),解答下列问题: (1)点P、Q从出发到相遇所用时间是6秒; (2)点P、Q从开始运动到停止的过程中,当△APQ是等边三角形时x的值是___秒;
(3)求y与x之间的函数关系式。

第一问很简单,由于Q的速度是P的二倍,所以它们在C点相遇。
第二问,解:
当△APQ是正三角形时,必有x>6,此时△ACQ全等于△ABP。
因为AC+CP=x,所以PC=x-6,PB=QC=12-x,
所以AB+BC+CQ=2x=12+CQ=12+12-x,
所以x=8.


关键是第三问,显然,y关于x的函数是分段函数。那我们来分段讲解:
第一阶段,Q位于线段AB上。
此时0x≤3,AP=x,PQ=sqrt(3)*x,面积y=(sqrt(3)*x^2)/2。

第二阶段,Q在线段BC上。
此时,3x≤6,PC=6-x,PQ= sqrt(3)*(6-x),面积y=(sqrt(3)*(6-x)*x)/2。

第三阶段,Q位于线段CD上,设PQ与AC交于R,那么,y就是△APR的面积。
此时,6x≤9,BP=12-x,PC=x-6,CQ=2*x-12,DQ=18-2*x,
注意到,PR平分∠PCQ,CQ:CP=2:1,所以RQ:RP=2:1,所以,△APR的面积=△APQ的面积/3。而S△APQ=SABCD-S△ABP-S△CPQ-S△ADQ。
经过仔细计算,可以得到正确答案:
面积y= S△APQ/3=(15-x)*(x-6)/(2*sqrt(3))。

我们把这个三段函数,用网络画板的内置函数整合为一个函数。整合的方法有好几个,这里,就用我们刚介绍的sign函数和abs函数来处理。
直接上答案:
y=sqrt(3)*(x^2)*(sign(3-x)+abs(sign(3-x)))/4 -sqrt(3)*x*(x-6)*(sign((x-3)*(6-x))+abs(sign((x-3)*(6-x))))/4 -(x-6)*(x-15)*(sign(x-6)+abs(sign(x-6)))/(4*sqrt(3)) (0≤x≤9)
每一行对应一个分段,互不干扰。我们还可以做出y与x函数图像的动画效果,如下图。
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分段函数,要分段理解!
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