我们先不急着背“列表法、解析式法、图像法”这三个名字。想象一下,你扫了一辆共享单车,手机页面上最显眼的往往不是一堆公式,而是两个量:骑了多久,花了多少钱。
时间往前走,费用跟着变。你把骑行时间停在 4 分钟、8 分钟、12 分钟,费用就分别停在对应的位置。这里已经有函数的影子了:给出一个输入,就得到一个确定的输出。

函数入门最容易卡住的地方,不是公式本身,而是我们太早把它当成符号。先把它想成一个很守规矩的计费系统:你告诉它骑了几分钟,它就按照固定规则给你一个费用。
把时间想成一个旋钮。旋到 分钟,费用指针停在一个位置;旋到 分钟,指针又停到另一个位置。数学上,我们把这个主动选择或观察的量叫自变量,也就是输入;把随输入确定下来的量叫因变量,也就是输出。

假设共享单车的规则是:开锁先收 元,之后每骑 分钟加 元。人话版本是“先有起步费用,再按时间累加”。符号版本可以写成:
这里 表示骑行分钟数, 表示骑了 分钟后的费用。这个式子看起来像一行冷符号,其实它只是在压缩刚才那句话: 是一开始就有的钱, 是按分钟慢慢增加的钱。
函数的核心不是一定要有公式,而是“同一个输入只能对应一个确定输出”。如果计费规则固定,那么同样骑 分钟,费用不能一会儿是 元,一会儿又是 元。表示法可以换,输入和输出的配对关系不能乱。
同一段骑行计费关系,可以用三种镜头来看。列表法像账单明细,图像法像地图,解析式法像后台规则。它们不是三件互不相干的事,而是在描述同一批输入和输出。
列表法也常被叫作表格法。它做的事情很朴素:挑几个自变量的值,把对应的函数值一一列出来。

看表格时,你可以把每一列都当成一张小卡片:上面写输入,下面写输出。比如 这一列告诉我们,骑 分钟时费用是 元。表格的优点是直接,读数很稳,不需要先画坐标系,也不需要把整条规律想出来。
表格也有边界。表里有 分钟,却不一定有 分钟;表里列了五个输入,却不等于只允许这五个输入。它像路边的里程牌,能告诉你几个关键位置,但它本身不是整条路。
现在把表格里的每一组配对放到坐标系里。横轴通常放输入,纵轴通常放输出。点 的意思是骑 分钟费用 元,点 的意思是骑 分钟费用 元。

图像法的厉害之处,是它让变化变得可见。你不用逐个读表,也能一眼看出费用在上升;直线越陡,说明费用增加得越快;图像从纵轴的哪个位置出发,就暗示输入为 时输出是多少。
图像读数有时是近似的,但它很适合观察整体趋势。表格让关系一列一列站好,图像让这些关系在平面上排成形状。
解析式法就是用一个含有自变量的式子来表示函数关系。它最像计费系统的后台规则。表格没有列出 分钟,图像上也可能读不够准,但解析式可以直接计算:

所以解析式不是为了显得高级,而是为了把规律保存下来。它告诉你“怎样从输入得到输出”。不过它也有代价:如果你不知道 和 在生活场景里分别代表什么,公式就会变成一串要硬背的符号。
遇到应用题时,不要一上来就找公式模板。先问两个问题:谁是输入,谁是输出?然后再问,输出是从哪里开始,又按什么速度变化?
题目:某停车场进场收 元,之后每小时加 元。设停车时间为 小时,停车费为 元。写出解析式,列出 、、、 小时的费用,并描述图像的大致样子。
先找输入和输出。停车时间 是输入,停车费 是输出;题目问的是时间变了以后费用怎样跟着变。
再拆计费规则。进场收 元,说明 时费用已经是 ;之后每小时加 元,说明 每增加 ,费用就增加 。
对应的解析式是:
表格可以这样列:

这个例子给出了一条很实用的路线:从生活规则到解析式,从解析式到表格,再从表格里的点想象图像。反过来也可以,从图像读趋势,从表格找配对,再猜测可能的解析式。
有时题目不会直接告诉你规则,只给你一张表。别慌,表格虽然只列出有限几个点,但相邻输出的变化常常会泄露规律。
比如下面这组数据:
我们先看输出怎么变:当 从 到 , 从 到 ,增加 ;当 从 到 , 又增加 ;后面也一样。再看起点: 时,。对于这种每一步增加量固定的关系,就可以写成:

这不是猜谜,而是在找两个信息:起点在哪里,每一步怎样变。在线性函数里,起点决定图像从纵轴哪里出发,每一步的增加量决定图像有多陡。
接下来的互动可以调整“起步值”和“每一步增加量”。请试着把起步值调大,再把增加量调小,观察解析式、表格和直线怎样一起变化。
如果你把起步值调大,表格里每个输出都会整体抬高,图像也会整体往上走。如果你把每一步增加量调大,表格里相邻输出的差会变大,图像会变得更陡。公式里的两个数字,不是在凭空出现,它们分别抓住了“从哪里开始”和“怎样变化”。
三种表示法都能帮我们表示函数,但它们也能暴露一个关系是不是函数。关键还是那句话:同一个输入,只能有一个确定输出。
在图像里,可以想象一条竖直的扫描线从左往右移动。如果它在某个位置碰到图像两次,就说明同一个横坐标输入对应了两个纵坐标输出,这就不是函数。生活里也一样,同样骑 分钟,如果计费系统给出两张不同账单,我们就不能说这是一条清楚的函数规则。

表格中也要做同样的检查。如果同一个 出现两次,却给出两个不同的 ,就要先怀疑它不是函数,或者数据记录出了问题。解析式一般会把规则写得更紧,但也要注意自变量能取哪些值,这个范围常常被叫作定义域。
判断函数时,不要只看图像好不好看,也不要只看表格整不整齐。真正要检查的是配对关系:每一个允许的输入,是否只能找到一个输出。
现在我们把三种表示法收紧成几句话。列表法适合查具体值,优点是清楚直接;图像法适合看整体趋势,优点是直观;解析式法适合计算和预测,优点是精准。表格让关系落地,图像让变化可见,解析式让规律可算。
练习:一个水箱原来有 升水,每分钟流入 升。设时间为 分钟,水量为 升。请写出解析式,列出 的表格,并描述图像。
解析式是:
把 依次代入,水量分别是 、、、。图像是一条上升直线,穿过纵轴 的位置,向右每走 格就向上走 格。这里的 是起点, 是稳定增加的速度。
把人话压缩成解析式。起点是 ,每小时增加 ,所以费用等于“起点费用加上随时间累加的费用”。
用解析式生成表格。把 依次代入,就得到 、、、。
最后想图像。点 、、、 会排在同一条上升直线上,直线从纵轴 的位置出发,向右每走 格就向上走 格。