函式思想

函式思想（英文Theory and thought of function），是解決“數學型”問題中的一種思維策略。自人們運用函式以來，經過長期的研究和摸索 ，科學界普遍有了一種意識，那就是《函式思想》，在運用這種思維策略去解決問題時，科學家們發現它們都有著共同的屬性，那就是定量和變數之間的聯繫。

基本介紹

• 中文名：函式思想
• 外文名：Theory and thought of function
• 性質：已知+未知+規定思想
• 宗旨：以無限為有限

基本概念

理論分支：	“和”之《函式思想》
英文名稱：	《Theory and thought of function》
性質：	已知+未知+規定思想
宗旨：	以無限為有限

《函式思想》，《“和”的思想》理論體系下的三大理論思想之一。是指用函式的概念和性質去分析問題、轉化問題和解決問題的思維策略。

函式思想體現了：在解決“數學型”問題中的一種思維策略。

具體來說，函式描述了自然界中數量之間的關係，函式思想通過提出問題的數學特徵，建立函式關係型的數學模型，從而進行研究。它體現了“聯繫和變化”的辯證唯物主義觀點。一般地，函式思想是構造函式（即“規定思想”）從而利用函式的性質（已知+未知+規定思想）解題。經常利用的性質是：f(x)、x的單調性、奇偶性、周期性、最大值和最小值、圖像變換等，要求我們熟練掌握的是一次函式、二次函式、冪函式、指數函式、對數函式、三角函式的具體特性。

在解題中，善於挖掘題目中的隱含條件，構造出函式解析式和妙用函式的性質，是套用函式思想的關鍵。對所給的問題觀察、分析、判斷比較深入、充分、全面時，才能產生由此及彼的聯繫，構造出函式原型。另外，方程問題、不等式問題和某些代數問題也可以轉化為與其相關的函式問題，即用函式思想解答非函式問題。

性質

在經過歸納總結後，科學家們用簡潔的一個公式描述了它的性質：“已知+未知+規定思想”。“已知”，就是指“定量”；而“未知”則是指“變數”；至於“規定思想”則是，人們根據事物的規律，人為的構造的一種客觀函式關係去解決問題的一種策略（人為的因素造就一個自我的空間——規定思想）。

宗旨

以無限為有限。

在人類長期運用《函式思想》去解決問題的發展過程中，人們不斷注意到用函式解決問題後都有一個共同特點，或說是一種共同的“指向” ，那便是，它們總是用短小而有限的公式長度去描述一個有著無限數據的事物（變數可以無限的更換，公式就會有無數的值）。

偉大領袖 毛澤東曾說過：“世間的萬事萬物都是本同一類的。”改變世界武術史的偉大的哲學家、武術家、功夫巨擘李小龍也曾這樣描述武術的最高境界：以無法為有法，以無限為有限。

在我讀高中時，一道複雜的數學題使我研究了三天才將其原始答案更加簡潔化，那道題中所描繪的是一個立體圖形，但它卻由一個函式公式表示，並且裡面有兩個變數，並非一般的題型。研究後我發現要想畫出其圖形必須先定義其中一個變數，待畫出其規律圖形後，再使它變回變數然後去定義另一個變數，並畫其規律圖形。結果我發現它是一個DNA雙螺旋結構圖形。為此，我提出了一個大膽的想法：世間的萬事萬物都可以用一個函式公式表達，但要賦予其變數一定的範圍（如果不規定範圍，那么這個事物將會無限的大下去）。倘若有一款神一樣的軟體，那么只要把一塊兒不規則的石頭的函式公式輸入其中，那么軟體便會自動畫出其三維圖形，同時如果不規定其變數的範圍，那么這塊石頭將無法畫出來，因為它變成了無邊無際的。現代科技中，有一些軟體具有類似功能，但還達不到我想像的這么神奇。比如3Dmax、maya等。

數學型問題

所謂“數學型”問題，就是指那些富有數學靈魂的問題。形象地講，譬如化學方程式的配平、有關物理勻變速的計算、管理學的運用等等，它們都是數學類型的問題。客觀的講宇宙間的各種規律變化都離不開“函式思想”。

函式思想滲透於各個領域。用《函式思想》去思考、解決問題，將會大大壓縮、最佳化問題的複雜性。在《函式思想》的傳授和教導中，有著一句俗語：複雜問題簡單化！

形象展現

等差數列和勻變速運動

經典例題1：汽車經過啟動、加速行駛、勻速行駛、減速行駛之後停車，若把這一過程中，汽車的行駛路程S看作時間t的函式，其圖像可能是（）

(A)

(B)

(C)

(D)

解：本題考查的是“一階導數的物理意義”。

下面我們將以：“等差數列”和“物理勻加速”→函式→導數的思路來解剖此題，解答此題，並從此基礎上總結出一種簡便的解題“因子”。

第1步、

等差數列：

通項公式:a[n]=a[1]+(n-1)d

前n項和公式:S[n]=(a[1]+a[n])n/2=na[1]+1/2·n(n-1)d

物理勻加速：

末速度:v[t]=v[0]+at

位移:s=1/2·(v[0]+v[t])t=tv[0]+1/2·at^2

第2步、將“等差數列”和“物理勻加速”進行簡化，變成函式式。

等差數列：

通項公式:a[n]=dn+b（其中，d為公差，b=a[1]-d）

前n項和公式:S[n]=An^2+Bn（其中，A=d/2,B=a[1]-d/2）

【即公式中“b、A、B”都是定量，而n是變數（注意：[]符號裡面的字元為定量右下角的標籤），顯而易見：a[n]為“一元一次函式”；S[n]為“一元二次函式”】

物理勻加速：（同理）

末速度:v[t]=at+v[0]（加速度a和初速度v[0]為定量）

位移:s=a/2·t^2+v[0]t

綜合第1、2步克的結論：“物理勻加速公式”屬於“等差數列”。

【備註：由公式可看出

1、{a[n]}是一條直線，必過(1,a[1])點，且斜率k=d（公差）；

2、{S[n]}是二次方程（Quadratic Equation）圖像，必過(0,0)點和(1,a[1])點；

3、S[n]的導數(S[n])`與相應的{a[n]}直線的斜率相等，且a[n]的圖像等於(S[n])`切線向下移動d/2個單位】

第三步、導數：

因為，位移s公式是一元二次函式

所以， s的“一階導數”s`=(a/2·t^2+v[0]t)`=at+v[0]=v[t]；

s的“二階導數”s``=v`[t]=(at+v[0])`=a.

所以，s的“一階導數”表示“速度”，“二階導數”表示“加速度”。

因此，本題考點技巧為：

即A→B斜率k↓，推理出v↓，所以為“減速運動”；

凸

即A→B斜率k↑，推理出v↑，所以為“加速運動”；

凹

即A→B斜率k不變，推理出v不變，所以為“勻速運動”。

直

所以，只要把以上“三步”壓縮成一個模版，變成一種“知識因子”存入大腦，那么解答此題時，耗時將不會超過一秒。

拓展思維等比數列

通項公式：a[n]=a[1]q^(n-1)=cq^n【c=a[1]/q】

前n項和公式：S[n]=a[1](1-q^n)/(1-q)【q≠1】

總結：

1、{a[n]}為“指數函式”，且圖像必過（0,a[1]/q）點和(1,a[1])點；

2、單調性：

{a[n]}為增函式，互推a[1]>0,q>1或a[1]<0,0<q<1；

{a[n]}為減函式，互推a[1]<0,q>1或a[1]>0,0<q<1；

{a[n]}為常函式，互推q=1；

{a[n]}為擺動數列，互推q<0.

化學方程式配平

經典例題2： a.離子方程式

脫氮是污水處理的重要內容之一。脫氮反應之一是“生物硝化過程”，其反應如下：

_NH₄″+_O₂→_NO₃′+H″+_H₂O【″為正離子，′為負離子】

解：Ⅰ、分別設NH₄″、O₂為x、y，則由物量守恆得：

x NH₄″+ y O₂→ x NO₃′+ (10x-4y) H″+ (2y-3x) H₂O

Ⅱ、由電荷守恆得：

x=(-x)+(10x-4y)=9x-4y → 2x=y

取最小倍數即得：x=1,y=2

b.分子方程式

Cu₂S與一定濃度的HNO₃反應，生成Cu(NO₃)₂、CuSO₄、NO₂、NO和H₂O，當NO₂和NO的物質的量之比為1:1時，實際參加反應的Cu₂S與HNO₃的物質的量之比為（）

A.1:7； B.1:9； C.1:5； D.2:9

解：列出題中所述反應方程式，並設Cu₂S、HNO₃分別為x、y，n(NO₂):n(NO)=p:p

則，x Cu₂S + y HNO₃= x Cu(NO₃)₂+ x CuSO₄+ p NO₂+ p NO + y/2 H₂O

得物量守恆：

N守恆：y=2x+2p

O守恆：3y=6x+4x+3p+y/2

合併兩式，同時消去p得：x/y=1/7.所以，選A.

用《函式思想》去解決化學方程式配平的問題，將會更精準、迅速，且易學。

愛因斯坦的相對論

時間、長度、質量的關係 計算Δt、l、m時，“(1-(v/c)&sup2;)&frac12;”做為一個函式因子代入，即設(1-(v/c)&sup2;)&frac12;”=μ。

則Δt=Δt`/μ、l=l`μ、 m=m₁/Δt（其中，Δt、Δt`分別為靜止時的時間變化、相對運動時的時間變化；l、l`分別為靜止者看到的運動物長度、相對靜止時物體的長度；m、m₁分別為運動物的質量、物體相對靜止時的質量）

這裡巧妙、靈活的運用了《函式思想》，引入了“函式因子”這一概念，使其形成了一種函式模版。這使得一些複雜的式子得以明了、清晰化。

經典的運用

經典例題3：這裡主要是鞏固“經典例題1”中所學到的知識，以進一步加強對《函式思想》的理解。

“神舟”六號飛船完成了預定空間科學和技術試驗任務後，返回艙於2005年10月17日4時11分開始從太空向地球表面按預定軌道返回，在離地10km的高度打開阻力降落傘減速下降，這一過程中若返回艙所受阻力與速度的平方成正比，比例係數（空氣阻力係數）為k，設返回艙總質量M=3000kg，所受空氣浮力恆定不變，且認為豎直降落。從某時刻開始計時，返回艙的運動v=t圖像如圖中的AD曲線所示，圖中AB是曲線在A點的切線，切線交於橫軸一點B，坐標為(8,0)，CD是平行橫軸的直線，交縱軸於C點，坐標為(0,8)。g取10m/s&sup2;，請解決下列問題：

經典例題3

〈1〉在初始時刻v₁=160m/s時，它的加速度多大？

〈2〉推證空氣阻力係數k的表達式並算出其數值。

〈3〉返回艙在距離高度h=1m時，飛船底部的4個反推力小火箭點火工作，使其速度由8m/s迅速減至1m/s後落在地面上，若忽略燃料質量的減少對返回艙總質量的影響，並忽略此階段速度變化而引起空氣阻力的變化，試估算每支小火箭的平均推力（計算結果取兩位有效數字）。

函式思想無處不用

為了使讀者放開思維去徹底的了解《函式思想》，以下我們將舉一個生活中最常見的例子，來說明《函式思想》運用的廣泛性，同時也要讓大家感受到和明白《函式思想》無處不被用到。

很多騰訊用戶和銀行客戶在設定QQ密碼和帳號密碼時遇到同樣的難題。這樣的現象尤為體現在擁有多個帳號的客戶。就拿QQ用戶來說吧，假設一個boy有五個或是更多的QQ帳號，在他設定密碼時，為了提高安全性，他不想設定成一樣的密碼，這個問題該怎么解決呢？

這裡，如果你擁有了《“和”的思想》，在思想上有了很高的覺悟，做事有策略性、寫文章有明確的條理性，是一個會看書的人，那么你就可以利用《函式思想》輕鬆的解決這個問題了。

1、首先，你要自己確立個（或構造個）函式密碼公式。如“521zuguoandX”(寓意：我愛你，祖國，還有X)，在這裡，“521zuguoand”是定量，“X”是變數，你構造這個函式的過程是一個“規定”的過程（即你首先要有這種主動去“構造”、去“規定”的意識，這是一種“規定思想”）。

2、然後你就可以運用了，譬如：你的第一個賬號密碼是“521zuguoandmama（我愛你，祖國我的媽媽）”；第二個帳號密碼則可以改為“521zuguoanddahai（我愛你，祖國我的）”……也就是說，你可以在自己構造的函式公式里任意定向改變變數，是其對應一個或多個帳號。