background image

Funkcje 
Niech X, Y będą ustalonymi zbiorami niepustymi. 
Def. Funkcją odwzorowującą (przekształcającą) zbiór X w zbiór Y  
nazywamy dowolne przyporządkowanie, które każdemu elementowi  
x ze zbioru X przyporządkowuje dokładnie jeden element y ze zbioru Y 
i zapisujemy  f: X → Y. 
Elementy x zbioru X nazywamy argumentami, a zbiór X – dziedziną  
funkcji. Często dziedzinę  funkcji f będziemy oznaczad  D

f

. Element y ze  

zbioru Y taki, że y=f(x) dla pewnego x ze zbioru X nazywamy wartością  
funkcji f dla argumentu x. Zbiór Y nazywamy przeciwdziedziną 
 funkcji f. W przeciwdziedzinie Y wyróżniamy podzbiór f(X), gdzie                                               
                                            i nazywamy go zbiorem wartości funkcji f.  
Def.Funkcję f: X → Y nazywamy funkcją odwzorowującą  zbiór X  
na zbiór Y ( lub inaczej surjekcją)  i zapisujemy                    wtedy i tylko  
wtedy, gdy każdy element zbioru Y jest wartością funkcji f, tzn. f(X)=Y.• 
 

Y

X

f

na

:

}

:

)

(

{

)

(

X

x

x

f

X

f

def

background image

Def. Jeżeli f: X → Y, to wykresem funkcji f nazywamy podzbiór  
zbioru X × Y określony równością                                                              • 
Def.
 Dwie funkcje nazywamy równymi wtedy i tylko wtedy, gdy  
mają tę samą dziedzinę oraz w każdym punkcie dziedziny mają tę  
samą wartośd.• 
Def.   Niech f: X → Y oraz A     X, A ≠ ø. Obcięciem funkcji f do  
zbioru A nazywamy taką funkcję f

|A

: A → Y, że           f

|A

(x)  = f(x). • 

Def.   Funkcję f: X → Y  nazywamy różnowartościową ( lub inaczej  
injekcją) wtedy i tylko wtedy, gdy 
Definicja    Funkcję f: X → Y  nazywamy wzajemnie jednoznaczną( lub  
inaczej bijekcją) wtedy i tylko wtedy, gdy jest ona różnowartościowa  
i odwzorowuje X na Y. Mówimy wtedy, że funkcja f przekształca  
wzajemnie jednoznacznie zbiór X na zbiór Y. 

 

  
 

)).

(

)

(

(

2

1

2

1

2

1

x

f

x

f

x

x

X

x

X

x

A

x

)}.

(

:

)

,

{(

x

f

y

Y

X

y

x

W

f

background image

Def.  Niech   f: D

→ Y  i  g: D

g

→ Z   oraz niech   f(D

f

)      D

g

Funkcję h: D

→Z określoną wzorem h(x) = g(f(x)) nazywamy złożeniem  

funkcji  f  z funkcją  g i oznaczamy symbolem g   f. Funkcję f  nazywamy  
funkcją wewnętrzną, natomiast g – funkcją zewnętrzną złożenia  g    f. 
Uwaga  Jeżeli jednak nie jest spełniony warunek   f(D

f

)      D

g

 , ale  

jednocześnie zbiór   D

h

     {x     D

f

: f(x)     D

g

- jest niepusty, to funkcję  

h: D

h

→Z określoną wzorem h(x) = g(f(x)) również nazywamy złożeniem  

funkcji f z funkcją g i oznaczamy symbolem g    f. 
Przykład Wyznaczyd  g    f oraz f    g, jeżeli funkcje f oraz g są określone  
wzorami: f(x)=         , g(x)=2 x - 4. D

g

= R, więc f(D

f

)      D

g

. Funkcja  g    f   

jest zatem określona na D

 i  (g    f)(x) = g(f(x)) = g(      ) = 2      - 4. 

W przypadku  złożenia f   g mamy g(D

g

)      D

f

 . Należy zatem sprawdzid,  

czy  D

h

  =  {x     D

g

: g(x)     D

f

- ≠ ø.  D

f

 = <0, ∞), więc ,x     D

g

: g(x)     D

f

} = 

= {x     R: 2x - 4    <0, ∞)- = ,x    R : 2x – 4 ≥ 0- = <2,∞) ≠ ø.  
Zatem  D

f    g 

= <2,∞)  i (f    g)(x) = f(g(x)) = f(2x - 4) =              dla x    D

f   g

x

x

def

x

4

2x

background image

Def. Załóżmy, że funkcja                   jest funkcją różnowartościową.  
Funkcję                            taką, że 
nazywamy funkcją odwrotną względem f. 
Z definicji wynika, że jeżeli f: X → Y  jest funkcją wzajemnie  
jednoznaczną, to 
Definicja  Niech f: X → Y.  Jeżeli X oraz Y są podzbiorami  R, to funkcję  
f nazywamy funkcją rzeczywistą zmiennej rzeczywistej 
W dalszym ciągu będziemy zajmowad się tylko takimi funkcjami. 
Zapis f: X → Y nie  daje pełnej informacji o funkcji f, gdyż nie zawiera  
opisu sposobu przyporządkowania. Z tego powodu będziemy czasem  
posługiwad się  pełnym zapisem 
gdzie y = f(x) jest wzorem opisującym funkcję f.  
Jeżeli funkcja f: X → Y, gdzie X ,Y     R, jest funkcją wzajemnie  
jednoznaczną oraz f

-1 

jest funkcją względem niej odwrotną, to wykresy  

funkcji f oraz f

-1

 są symetryczne do siebie względem prostej y = x.   

          

X

Y

f

na

:

1

)

)

(

)

(

(

1

y

x

f

x

y

f

X

x

Y

y

.

)

)(

(

)

)(

(

1

1

y

y

f

f

oraz

x

x

f

f

Y

y

X

x

,

)

(

:

X

x

dla

Y

x

f

y

x

f

Y

X

f

na

:

background image

Tw.  Funkcja f: X → Y ma funkcję odwrotną wtedy i tylko  
wtedy, gdy f jest funkcją wzajemnie jednoznaczną. 
Przykład   Wyznaczyd funkcję odwrotną do: 
1) funkcji   f   danej wzorem f(x) = 3x – 1 
2) funkcji   g  danej wzorem g(x) =  x

2

  dla x ≥ 0. 

Ad 1)  Funkcja                  jest różnowartościowa, więc istnieje funkcja  
do niej odwrotna. Aby znaleźd wzór opisujący funkcję do niej  
odwrotną  trzeba rozwiązad równanie  y = 3x – 1  względem  
zmiennej x. Otrzymujemy                 . Ostatni wzór opisuje właśnie  
funkcję odwrotną. Zatem                              Zamieniając  nazwy  
zmiennych otrzymujemy  
Ad 2)  Funkcja                                 jest  różnowartościowa, więc istnieje  
funkcja do niej odwrotna. Rozwiązując równanie  y = x

2

   względem  

zmiennej x  otrzymujemy               Ostatni wzór opisuje g

-1

 . Zatem                         

                    Zamieniając  nazwy zmiennych otrzymujemy  
 

.

)

(

3

1

1

x

x

f

.

)

(

3

1

1

y

y

f

3

1

y

x

.

y

x

.

)

(

1

y

y

g

R

R

na

:

)

,

0

)

0

:

na

g

,

.

)

(

1

x

x

g

background image

Własności funkcji  
Niech   f: D

f

 → R, D

f

     R   i   g: D

g

 → R, D

g

     R. 

Def.  Funkcję  f: D

f

 → R nazywamy  funkcją ograniczoną  

  
Def. Funkcję  f: D

f

 → R nazywamy funkcją stałą  

Def. Niech f: D

f

 → R, A      D

f

 . Funkcję f nazywamy funkcją: 

(a) rosnącą  w zbiorze A  
(b) niemalejącą  w zbiorze A 
(c) malejącą w zbiorze A  
(d) nierosnącą  w zbiorze A  
Funkcje zdefiniowane powyżej nazywamy funkcjami monotonicznymi,  
natomiast zdefiniowane w punktach  (a) i (c)- ściśle monotonicznymi• 
Def. Funkcję  f: D

f

 → R nazywamy funkcją parzystą 

 
Wykres funkcji parzystej jest osiowo symetryczny względem osi Oy.• 
 

.

)

(

M

x

f

m

f

D

x

M

m

R

R

.

)

(

a

x

f

f

D

x

R

)).

(

)

(

(

2

1

2

1

,

2

1

x

f

x

f

x

x

A

x

x

)).

(

)

(

(

2

1

2

1

,

2

1

x

f

x

f

x

x

A

x

x

)).

(

)

(

(

x

f

x

f

D

x

f

D

x

f

)).

(

)

(

(

2

1

2

1

,

2

1

x

f

x

f

x

x

A

x

x

)).

(

)

(

(

2

1

2

1

,

2

1

x

f

x

f

x

x

A

x

x

background image

Def.  Funkcję  f: D

f

 → R nazywamy funkcją nieparzystą 

 
Wykres funkcji nieparzystej jest środkowo symetryczny względem  
początku układu.• 
Def.  Funkcję  f: D

f

 → R nazywamy  funkcją okresową  

 
liczbę t nazywamy okresem  funkcji  f. 
Def.  Jeżeli wśród okresów dodatnich funkcji f istnieje  
najmniejszy, to nazywamy go okresem podstawowym i oznaczamy  
symbolem T.• 
Przykład Rozważmy funkcję f opisaną wzorem 
Jest to funkcja okresowa i każda liczba wymierna jest jej okresem. 
Jednak wśród liczb wymiernych dodatnich nie istnieje liczba  
najmniejsza. 
  

)).

(

)

(

(

x

f

x

f

D

x

f

D

x

f

)).

(

)

(

(

}

0

{

x

f

t

x

f

D

t

x

D

t

x

f

f

D

x

t

f

R

W.

W

x

gdy

x

gdy

x

f

,

0

,

1

)

(

background image

Przekształcenia wykresów 
Załóżmy, że znamy wykres  W

f

  funkcji danej wzorem y = f(x). 

1) Wykres funkcji  g(x) = f(x) + q  powstaje z wykresu  W

f

   przez  

przesunięcie o wektor          = *0, q+. 
2) Wykres funkcji  g(x) = f(x + p)   powstaje z wykresu  W

f

   przez  

przesunięcie o wektor          = *-p, 0]. 
3) Wykres funkcji  g(x) = k∙f(x ) (k > 0)   powstaje z wykresu  W

f

    

przez  k-krotne „rozciągnięcie” wzdłuż osi Oy (powinowactwo  
prostokątne o skali k i osi Ox). 
4) Wykres funkcji  g(x) = f(k∙x) (k > 0)   powstaje z wykresu  W

f

    

przez  1/k-krotne „rozciągnięcie” wzdłuż osi Ox (powinowactwo  
prostokątne o skali 1/k i osi Oy). 
5) Wykres funkcji  g(x) = - f(x)  powstaje z wykresu  W

f

  przez  symetrię  

osiową względem osi Ox, natomiast wykres funkcji  g(x) = f(-x)   
powstaje z wykresu  W

f

   przez  symetrię osiową względem osi Oy. 

w

w

background image

Funkcje elementarne 
Rozważmy funkcję stałą y = c, c     R, funkcję tożsamościową y = x , 
wykładniczą  y = a

x

, a > 0 i a ≠ 1 oraz trygonometryczną y = sinx.   

Każdą funkcję, którą można otrzymad z wyżej wymienionych przez  
dokonanie na nich skooczonej liczby operacji dodawania, mnożenia,  
dzielenia, odwracania, składania, obcięcia nazywamy funkcją  
elementarną.  
Przykłady funkcji nieelementarnych:  
( 1) funkcja Dirichleta: 
 
(2) funkcja znaku sgn: 
 
Mówimy, ze D jest dziedziną naturalną funkcji f, jeżeli D jest zbiorem  
wszystkich x, dla których funkcja f ma sens
, np. dziedziną naturalną  
funkcji                         jest zbiór D = <0,∞). 

W.

W

x

gdy

x

gdy

x

f

,

0

,

1

)

(

0.

x

gdy

,

1

0

x

gdy

,

0

0

x

gdy

,

1

)

sgn(

def

x

x

x

f

)

(

background image

Logarytm i jego własności. 
Def. 
Niech a > 0 i a ≠ 1. Logarytmem dodatniej liczby x przy  
podstawie a nazywamy taką liczbę y, że a

= x. Logarytm liczby x przy  

podstawie a oznaczamy symbolem log

a

x. 

Symbolicznie  możemy zapisad 
Jeżeli a = 10, to logarytm nazywamy dziesiętnym i w symbolicznym  
zapisie opuszczamy podstawy tzn. 
Tw.   Dla dowolnych dodatnich liczb x, y, dowolnej liczby  
rzeczywistej c  oraz dowolnych dodatnich liczb a, b takich, że a, b ≠ 1 
prawdziwe są wzory 
 
 
 
Wzór 4) oraz wynikający z niego 4’) noszą nazwę wzorów na zamianę  
podstaw logarytmów. 
 

.

)

5

log

1

log

)

'

4

log

log

log

)

4

log

log

)

3

log

log

)

(

log

)

2

log

log

)

(

log

)

1

log

x

a

a

b

b

x

x

x

c

x

y

x

y

x

y

x

x

b

a

a

a

b

a

c

a

a

a

y

x

a

a

a

a

a

.

log

x

a

y

x

y

a

.

log

log

10

x

x