background image

1

Złożenie funkcji

Definicja

Załóżmy, że

X → Y

,

Y → Z

są funkcjami.

Złożeniem funkcji

f

i

g

nazywamy funkcję

X → Z

daną

wzorem

h(x) = g((x))

.

Złożenie

f

i

g

oznaczamy symbolem

f ◦ g

(

f ◦ g

),

funkcję

f

nazywamy funkcją wewnętrzną, a funkcję

g

funkcją

zewnętrzną.

background image

2

Uwaga

Złożenie dwóch funkcji rosnących jest funkcją rosnącą.

Złożenie dwóch funkcji malejących jest funkcją rosnącą.

• Złożenie funkcji rosnącej i funkcji malejącej jest funkcją malejącą.

Przykład

Określmy funkcje złożone

f ◦ f

,

f ◦ g

,

g ◦ f

,

g ◦ g

, jeżeli

(x) = x

i

g(x) =

x

.

background image

3

Funkcja odwrotna

Definicja

Funkcję

X → Y

nazywamy funkcją różnowartościową

(injekcją), jeżeli

x

1

,x

2

∈X

x

1

6x

2

)

=

 

(x

1

6(x

2

)

!

.

Funkcją różnowartościową będziemy oznaczać:

X

11

−→ Y

.

Definicja

Funkcję

X → Y

nazywamy funkcją ”na”

(surjekcją), jeżeli

W

f

Y

, tzn.

y∈Y

x∈X

(x).

Funkcją ”na” będziemy oznaczać:

X

na

−→ Y

.

background image

4

Definicja

Funkcję, która jest jednocześnie ”1-1” i ”na” nazywamy

funkcją

wzajemnie

jednoznaczną

(bijekcją)

i

oznaczamy

X

11

−→

na

Y

.

Przykład

Czy funkcje zilustrowane grafami lub wykresami są

różnowartościowe i ”na” ?

background image

5

background image

6

Uwaga

• Złożenie dwóch funkcji różnowartościowych jest funkcją różnowartościową.

Funkcja ściśle monotoniczna jest funkcją różnowartościową.

Przykład

Sprawdźmy, czy funkcja

(x) =

2x − 3

+ 1

jest różnowartościowa w swojej dziedzinie.

background image

7

Definicja

Niech

X → Y

będzie funkcja wzajemnie jednoznaczną.

Funkcję

f

1

Y → X

nazywamy funkcją odwrotną do funkcji

f

,

jeżeli dla każdego

x ∈ X

i

y ∈ Y

f

1

(y) = x

⇐⇒

(x).

f ◦ f

1

Id

X

(f ◦ f

1

)(x) = f

1

((x)) = f

1

(y) = x

f

1

◦ f Id

Y

(f

1

◦ f )(y) = (f

1

(y)) = (x) = y

background image

8

Uwaga

Wykres funkcji odwrotnej otrzymujemy z wykresu funkcji

danej, odbijając go symetrycznie względem prostej

x

.

Przykład

Wyznaczmy funkcję odwrotną do funkcji:

x

3

x ∈ R

x

2

− x

x ∈ [1+)

background image

9

Funkcje cyklometryczne

Definicja

Funkcję odwrotną do funkcji

:

"

π

2

,

π

2

#

→ [11]

danej wzorem

(x) = sin x

nazywamy funkcją arcsin (czyt. arkus

sinus).

arcsin : [11] 


π

2

,

π

2


background image

10

Definicja

Funkcję odwrotną do funkcji

: [0, π→ [11]

danej wzorem

(x) = cos x

nazywamy funkcją arccos (czyt. arkus

cosinus).

arccos : [11] → [0, π]

background image

11

Definicja

Funkcję odwrotną do funkcji

:

 

π

2

,

π

2

!

→ R

danej

wzorem

(x) = tg x

nazywamy funkcją arctg (czyt. arkus tangens).

arctg : R 


π

2

,

π

2


background image

12

Ćwiczenie

Napisz definicję funkcji arcctg (czyt. arkus kotangens),

jako funkcji odwrotnej do funkcji

: [0, π→ R

danej wzorem

(x) = ctg x

.

Przykład

Oblicz:

• arcsin (

1
2

)

• arccos

2

2

• arctg (

3)

background image

13

Podstawowe związki między funkcjami cyklometrycznymi

Dla każdego

x ∈ [11]

zachodzi:

arcsin − arcsin (−x) =

π

2

− arccos x

Dla każdego

x ∈ R

zachodzi:

arctg − arctg (−x) =

π

2

− arcctg x

background image

14

Funkcje elementarne

Definicja

Podstawową funkcją elementarną nazywamy funkcję

stałą, potęgową, wykładniczą, logarytmiczną, trygonometryczną lub

cyklometryczną. Funkcję, którą można otrzymać z podstawowych

funkcji elementarnych za pomocą skończonej liczby działań arytmetycznych

oraz operacji złożenia funkcji, nazywamy funkcją elementarną.

Przykład

Następujące funkcje są funkcjami elementarnymi:

• (x) = a

n

x

n

a

n−1

x

n−1

. . . a

2

x

2

a

1

a

0

• (x) =

a

n

x

n

a

n−1

x

n−1

... a

2

x

2

a

1

a

0

b

m

x

m

b

m−1

x

m−1

... b

2

x

2

b

1

b

0

• (x) =

3

3x

2

+ 1,

(x) = log

2

(+ 3),

(x) = sin(arctg + 1)

• sh =

e

x

−e

−x

2

,

ch =

e

x

+e

−x

2

Przykład

Uzasadnić, że funkcja

: R → [0+]

dana wzorem

background image

15

(x) = |x|

jest funkcją elementarną.

Przykład

Przykłady funkcji nieelementarnych:

• Funkcja ”signum”:

sgn =

1

x > 0

0

= 0

1

x < 0

• Funkcja ”część całkowita”:

z(x) = k

jeżeli

x ∈ [k, k + 1),

k ∈ Z

• Funkcja Dirichleta:

D(x) =

1

x ∈ Q

0

x ∈ R r Q