II. Funkcje. Pojęcia podstawowe. 1. Podstawowe definicje i fakty.

Podobne dokumenty
O funkcjach : mówimy również, że są określone na zbiorze o wartościach w zbiorze.

Matematyka I. BJiOR Semestr zimowy 2018/2019 Wykład 2

FUNKCJE. 1. Podstawowe definicje

III. Funkcje rzeczywiste

Matematyka ETId I.Gorgol. Funkcja złożona i odwrotna. Funkcje

Ekoenergetyka Matematyka 1. Wykład 7. ANALIZA FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ

Funkcja f jest ograniczona, jeśli jest ona ograniczona z

Funkcje elementarne. Matematyka 1

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

1 Wyrażenia potęgowe i logarytmiczne.

7. Funkcje elementarne i ich własności.

Funkcje: wielomianowa, wykładnicza, logarytmiczna wykład 2

1 Funkcje elementarne

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Funkcje. Alina Gleska. Instytut Matematyki, Wydział Elektryczny, Politechnika Poznańska

Wykład 5. Informatyka Stosowana. 7 listopada Informatyka Stosowana Wykład 5 7 listopada / 28

Treści programowe. Matematyka. Literatura. Warunki zaliczenia. Funkcje elementarne. Katarzyna Trąbka-Więcław

FUNKCJA I JEJ WŁASNOŚCI

Treści programowe. Matematyka 1. Efekty kształcenia. Literatura. Warunki zaliczenia. Ogólne własności funkcji. Definicja 1. Funkcje elementarne.

Treści programowe. Matematyka. Efekty kształcenia. Warunki zaliczenia. Literatura. Funkcje elementarne. Katarzyna Trąbka-Więcław

Wykład z Podstaw matematyki dla studentów Inżynierii Środowiska. Wykład 3. ANALIZA FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ

Funkcje: wielomianowa, wykładnicza, logarytmiczna wykład 3

Wykład 5. Informatyka Stosowana. 6 listopada Informatyka Stosowana Wykład 5 6 listopada / 28

Zbiory, funkcje i ich własności. XX LO (wrzesień 2016) Matematyka elementarna Temat #1 1 / 16

Rozdział 2. Funkcje jednej zmiennej rzeczywistej

Pochodna funkcji. Pochodna funkcji w punkcie. Różniczka funkcji i obliczenia przybliżone. Zastosowania pochodnych. Badanie funkcji.

Logarytmy. Funkcje logarytmiczna i wykładnicza. Równania i nierówności wykładnicze i logarytmiczne.

Wykład I. Literatura. Oznaczenia. ot(x 0 ) zbiór wszystkich otoczeń punktu x 0

Funkcje i ich własności. Energetyka, sem.1 (2017/2018) Matematyka #3: Funkcje 1 / 43

2. FUNKCJE. jeden i tylko jeden element y ze zbioru, to takie przyporządkowanie nazwiemy FUNKCJĄ, lub

W. Krysicki, L.Włodarski, Analiza matematyczna w zadaniach cz. 1 i cz. 2. Pomocnicze symbole. Spójniki logiczne: Symbole kwantyfikatorów:

6. FUNKCJE. f: X Y, y = f(x).

Sprawy organizacyjne. dr Barbara Przebieracz Bankowa 14, p.568

II. Wstęp: Funkcje elementarne - część 2

FUNKCJA POTĘGOWA, WYKŁADNICZA I LOGARYTMICZNA

Funkcje - monotoniczność, różnowartościowość, funkcje parzyste, nieparzyste, okresowe. Funkcja liniowa.

Funkcje. Część pierwsza. Zbigniew Koza. Wydział Fizyki i Astronomii

Podstawy nauk przyrodniczych Matematyka Wstęp

Zbiory liczbowe i funkcje wykład 1

Zajęcia nr 1 (1h) Dwumian Newtona. Indukcja. Zajęcia nr 2 i 3 (4h) Trygonometria

Zbiór X nazywamy dziedziną funkcji f i oznaczamy przez D f. Jego elementy to argumenty

3.2. Podstawowe własności funkcji. Funkcje cyklometryczne, hiperboliczne. Definicję funkcji f o dziedzinie X i przeciwdziedzinie Y mamy w 3A5.

Matematyka i Statystyka w Finansach. Rachunek Różniczkowy

1 Zbiory i funkcje. Prolog-zależności funkcyjne w naukach przyrodniczych

Literatura podstawowa

Funkcje jednej zmiennej rzeczywistej. Autorzy: Anna Barbaszewska-Wiśniowska

Pojęcie funkcji. Funkcje: liniowa, logarytmiczna, wykładnicza

22 Pochodna funkcji definicja

WYKŁAD Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ I. dr. Elżbieta Kotlicka. Centrum Nauczania Matematyki i Fizyki

Ciągłość funkcji f : R R

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Liczby i funkcje

SIMR 2013/14, Analiza 1, wykład 5, Pochodna funkcji

< > Sprawdzić prawdziwość poniższych zdań logicznych (odpowiedź uzasadnić) oraz podać ich zaprzeczenia:

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Liczby i funkcje

FUNKCJE LICZBOWE. Na zbiorze X określona jest funkcja f : X Y gdy dowolnemu punktowi x X przyporządkowany jest punkt f(x) Y.

FUNKCJE. Rozwiązywanie zadań Ćw. 1-3 a) b) str Ćw. 5 i 6 str. 141 dodatkowo podaj przeciwdziedzinę.

Funkcje elementarne. Ksenia Hladysz Własności 2. 3 Zadania 5

Funkcje Andrzej Musielak 1. Funkcje

Suriekcja, iniekcja, bijekcja. Autorzy: Anna Barbaszewska-Wiśniowska

Matematyka. rok akademicki 2008/2009, semestr zimowy. Konwersatorium 1. Własności funkcji

Modelowanie wybranych pojęć matematycznych. semestr letni, 2016/2017 Wykład 10 Własności funkcji cd.

x a 1, podając założenia, przy jakich jest ono wykonywalne. x a 1 = x a 2 ( a 1) = x 1 = 1 x.

1 Zbiór liczb rzeczywistych

Zajęcia nr. 3 notatki

Rachunek Różniczkowy

Wykład 11. Informatyka Stosowana. Magdalena Alama-Bućko. 18 grudnia Magdalena Alama-Bućko Wykład grudnia / 22

I. Pochodna i różniczka funkcji jednej zmiennej. 1. Definicja pochodnej funkcji i jej interpretacja fizyczna. Istnienie pochodnej funkcji.

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Repetytorium z matematyki ćwiczenia

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Indukcja matematyczna

TRYGONOMETRIA. 1. Definicje i własności funkcji trygonometrycznych

Ciągi. Granica ciągu i granica funkcji.

1 + x 1 x 1 + x + 1 x. dla x 0.. Korzystając z otrzymanego wykresu wyznaczyć funkcję g(m) wyrażającą liczbę pierwiastków równania.

Funkcje rzeczywiste jednej. Matematyka Studium doktoranckie KAE SGH Semestr letni 2008/2009 R. Łochowski

BAZA ZADAŃ KLASA 2 TECHNIKUM FUNKCJA KWADRATOWA

Ćwiczenia z matematyki. Zeszyt 1 Funkcje i ciągi liczbowe

MATEMATYKA I SEMESTR WSPIZ (PwZ) 1. Ciągi liczbowe

1 Funkcje i ich granice

9. BADANIE PRZEBIEGU ZMIENNOŚCI FUNKCJI

DEFINICJA. E-podręcznik pod redakcją: Vsevolod Vladimirov Autor: Tomasz Zabawa

postaci kanonicznej i iloczynowej trójmiany: y = 0,5x 2. Podaj określenie ciągu arytmetycznego. Dany jest ciąg a n

3.Funkcje elementarne - przypomnienie

Granice funkcji. XX LO (wrzesień 2016) Matematyka elementarna Temat #8 1 / 21

Szeregi funkcyjne. Szeregi potęgowe i trygonometryczne. Katedra Matematyki Wydział Informatyki Politechnika Białostocka

Ostatnia aktualizacja: 30 stycznia 2015 r.

Funkcje. Oznaczenia i pojęcia wstępne. Elementy Logiki i Teorii Mnogości 2015/2016

WYMAGANIA I KRYTERIA OCENIANIA Z MATEMATYKI W 3 LETNIM LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCYM

S n = a 1 1 qn,gdyq 1

Zadania do samodzielnego rozwiązania zestaw 11

Funkcje trygonometryczne. XX LO (wrzesień 2016) Matematyka elementarna Temat #5 1 / 14

Spis treści. 1 Macierze Macierze. Działania na macierzach Wyznacznik Macierz odwrotna Rząd macierzy...

Zapisujemy:. Dla jednoczesnego podania funkcji (sposobu przyporządkowania) oraz zbiorów i piszemy:.

Rozdział 6. Ciągłość. 6.1 Granica funkcji

WYMAGANIA Z WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI NA POSZCZEGÓLNE STOPNIE SZKOLNE DLA KLASY TRZECIEJ M. zakres rozszerzony

Pochodne funkcji wraz z zastosowaniami - teoria

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI KLASA III ZAKRES ROZSZERZONY (90 godz.) , x

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Pochodne funkcji, przebieg zmienności funkcji

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Ciągłość funkcji jednej zmiennej rzeczywistej. Autorzy: Anna Barbaszewska-Wiśniowska

Transkrypt:

II. Funkcje. Pojęcia podstawowe. 1. Podstawowe definicje i fakty. Definicja 1.1. Funkcją określoną na zbiorze X R o wartościach w zbiorze Y R nazywamy przyporządkowanie każdemu elementowi x X dokładnie jednego elementu y Y, co oznaczamy f : X Y. Przez f(x) oznaczamy wartość funkcji f w punkcie x. Zbór X nazywamy dziedziną funkcji f i oznaczamy D f, a zbiór Y nazywamy jej przeciwdziedziną. Zbiór W f = {f(x) Y : x D f } będziemy nazywać zbiorem wartości funkcji f, a zbiór wykresem funkcji f. {(x, y) R 2 : x X, y = f(x)} Uwaga Rzut prostokątny wykresu funkcji na oś Ox jest dziedziną tej funkcji, zaś na oś Oy jest zbiorem wartości tej funkcji. Definicja 1.2 Funkcje f : D f Y i g : D g Y są równe, co oznaczamy f = g, wtedy i tylko wtedy, gdy D f = D g x D f f(x) = g(x). 1

Definicja 1.3. Funkcję f : X Y nazywamy: (i) iniekcją lub odwzorowaniem różnowartościowym na zbiorze A X, jeżeli spełniony jest warunek x 1, x 2 A (x 1 x 2 f(x 1 ) f(x 2 )); warunek ten równoważnie można zapisać w postaci x 1, x 2 A (f(x 1 ) = f(x 2 ) x 1 = x 2 ); (ii) suriekcją lub odwzorowaniem zbioru X na zbiór Y, jeżeli W f = Y, tzn. y Y x X f(x) = y; (iii) bijekcją, jeżeli f jest jednocześnie iniekcją i suriekcją. Definicja 1.4. Funkcję f : X R nazywamy: (i) okresową o okresie T, jeżeli spełniony jest warunek T > 0 x X (x ± T X f(x + T ) = f(x)); (ii) parzystą, jeżeli spełniony jest warunek x X ( x X f( x) = f(x)); (iii) nieparzystą, jeżeli spełniony jest warunek x X ( x X f( x) = f(x)). 2

Definicja 1.5. Mówimy, że funkcja f jest: (i) ograniczona z dołu na zbiorze A D f, jeżeli spełniony jest warunek m R x A f(x) m; (ii) ograniczona z góry na zbiorze A D f, jeżeli spełniony jest warunek M R x A f(x) M; (iii) ograniczona na zbiorze A D f, jeżeli f jest ograniczona z dołu i z góry, tzn. jeżeli zachodzi warunek m, M R x A m f(x) M. Uwaga. W definicji 1.5 (iii) można tak dobrać stałe m, M, aby 0 < M = m i wtedy warunek zapisać w postaci M > 0 x A f(x) M. Definicja 1.6. Mówimy, że funkcja f jest: (i) rosnąca na zbiorze A D f, jeżeli spełniony jest warunek x 1, x 2 A (x 1 < x 2 f(x 1 ) < f(x 2 )); (ii) malejąca na zbiorze A D f, jeżeli spełniony jest warunek x 1, x 2 A (x 1 < x 2 f(x 1 ) > f(x 2 )); (iii) niemalejąca na zbiorze A D f, jeżeli spełniony jest warunek x 1, x 2 A (x 1 < x 2 f(x 1 ) f(x 2 )); (iv) nierosnąca na zbiorze A D f, jeżeli spełniony jest warunek x 1, x 2 A (x 1 < x 2 f(x 1 ) f(x 2 )); 3

(v) stała na zbiorze A D f, jeżeli spełniony jest warunek x A f(x) = C = Const. Każdą z funkcji (i)-(iv) nazywamy monotoniczną na zbiorze A. Funkcje (i), (ii) nazywamy ściśle monotonicznymi. Uwaga. Rodzaj monotoniczności funkcji f na zbiorze A D f ustalamy, badając znak ilorazu Q = f(x 2) f(x 1 ) x 2 x 1 dla x 1, x 2 A i x 1 x 2. Zachodzą zależności: f rosnąca, jeśli Q > 0, f niemalejąca, jeśli Q 0, f malejąca, jeśli Q < 0, f nierosnąca, jeśli Q 0. 4

Definicja 1.7. Niech X, Y, Z, W R i niech Y Z. Niech f : X Y i g : Z W. Złożeniem funkcji g i f nazywamy funkcję g f : X W określoną wzorem (g f)(x) := g(f(x)), x X. Przykład 2.1. Dane są funkcje f(x) = x 2 i g(x) = x. Określić: (a) dziedziny funkcji f i g, (b) zbiory wartości funkcji f i g, (c) złożenia f g, g f, f f, g g oraz określić ich dziedziny, (d) parzystość funkcji f, (e) monotoniczność funkcji f i g, (f) ograniczoność funkcji f i g. 5

Fakt 1.8. Jeżeli funkcja jest ściśle monotoniczna na pewnym zbiorze, tzn. jest rosnąca albo malejąca, to jest ona na tym zbiorze różnowartościowa. Definicja 1.9. Niech funkcja f : X Y będzie suriekcją (czyli odwzorowaniem na ) oraz odwzorowaniem różnowartościowym na swojej dziedzinie. Funkcją odwrotną do f nazywamy funkcję f 1 : Y X określoną warunkiem f 1 (y) = x y = f(x), x X, y Y. Uwaga. Wykres funkcji odwrotnej x = f 1 (y) otrzymamy z wykresu funkcji y = f(x) odbijając go symetrycznie względem prostej y = x. Funkcja odwrotna do funkcji rosnącej (malejącej) jest rosnąca (malejąca). Fakt 1.10. Niech funkcja f : X Y będzie różnowartościowa i na. Wtedy x X f 1 (f(x)) = x, y Y f(f 1 (y)) = y. Przykład 2.2. Wyznaczymy funkcję odwrotną do funkcji f(x) = 1 x 2. 6

2. Przegląd ważniejszych klas funkcji. 2.1. Funkcje elementarne. Podstawowe funkcje elementarne obejmują funkcje: stałe, potęgowe, wykładnicze, logarytmiczne, trygonometryczne i cyklometryczne. Funkcje, które można otrzymać z podstawowych funkcji elementarnych za pomocą skończonej ilości działań arytmetycznych oraz operacji złożenia funkcji nazywamy funkcjami elementarnymi. 2.1.1. Wielomian i funkcja wymierna. Wielomianem stopnia n N {0} nazywamy funkcję W : R R postaci gdzie a i R, 0 i n, a n 0. W (x) = a n x n + a n 1 x n 1 +... + a 1 x + a 0, Funkcję, którą można zapisać w postaci ilorazu dwóch wielomianów nazywamy funkcją wymierną. Dziedzina funkcji wymiernej to zbiór wszystkich liczb rzeczywistych z wyłączeniem miejsc zerowych mianowanika. 2.1.2. Funkcja potęgowa. Funkcją potęgową nazywamy funkcję postaci f(x) = x r, gdzie r R. Dziedzina funkcji potęgowej zależy od wykładnika r, np. r N {0} D f = R, r Z \ (N {0}) D f = R \ {0}, (r R \ Z r > 0) D f = R + {0}, (r R \ Z r < 0) D f = R +. Funkcje y = x n i y = x 1 n są w przedziale [0, ) wzajemnie odwrotne. 7

2.1.3. Funkcja wykładnicza. Funkcją wykładniczą nazywamy funkcję f : R (0, ) postaci f(x) = a x, gdzie a > 0. 2.1.4. Funkcja logarytmiczna. Logarytm liczby dodatniej b > 0 przy podstawie a, gdzie a > 0 i a 1, jest wykładnikiem potęgi, do której należy podnieść a, aby otrzymać liczbę logarytmowaną b, tj. z = log a b a z = b. Z definicji logarytmu wynika log a 1 = 0, log a a = 1. Oznaczamy log 10 b = log b - logarytm dzisiętny, log e b = ln b - logarytm naturalny, e 2, 7182. Własności logarytmów: Niech a, b, c > 0, a 1, r R. log a (b c) = log a b + log a c, log a b c = log a b log a c, r log a b = log a b r, log b c = log b a log a c, czyli log a c = log b c log b a, przy b 1. Funkcją logarytmiczną nazywamy funkcję f : (0, ) R postaci f(x) = log a x, gdzie a > 0 i a 1. Funkcje y = a x i y = log a x są wzajemnie odwrotne. 8

2.1.5. Funkcje trygonometryczne. y = sin x, y = cos x, y = tg x, y = ctg x y = sec x = 1 cos x (secans), y = csc x = 1 sin x (cosecans) 2.1.6. Funkcje cyklometryczne (kołowe). Funkcje cyklometryczne to funckcje odwrotne do funkcji trygonometrycznych. f(x) = arc sin x (arcussinus) to funkcja odwrotna do funkcji sinus obciętej do przedziału [ π 2, π 2 ], D f = [ 1, 1], W f = [ π 2, π 2 ]; f(x) = arc cos x (arcuscosinus) to funkcja odwrotna do funkcji cosinus obciętej do przedziału [0, π], D f = [ 1, 1], W f = [0, π]; f(x) = arc tg x (arcustangens) to funkcja odwrotna do funkcji tangens obciętej do przedziału ( π 2, π 2 ), D f = R, W f = ( π 2, π 2 ); f(x) = arc ctg x (arcuscotangens) to funkcja odwrotna do funkcji cotangens obciętej do przedziału (0, π), D f = R, W f = (0, π). 9

2.2. Funkcje nieelementarne. 2.2.1. Część całkowita. Funkcją część całkowita nazywamy funkcję E : R Z zadaną wzorem E(x) = k dla k x < k + 1, k Z. Część całkowita liczby x jest największą liczbą całkowitą nie większą od x. 2.2.2. Funkcja signum. Funkcją signum nazywamy funkcję sgn : R { 1, 0, 1} określoną następująco: sgn(x) = 1 dla x < 0, sgn(x) = 0 dla x = 0, sgn(x) = 1 dla x > 0. 2.2.3. Funkcja Dirichleta. Funkcją Dirichleta nazywamy funkcję D : R {0, 1} określoną następująco: D(x) = 1 dla x Q, D(x) = 0 dla x / Q. 10