Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js
Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.1: Функції

Почнемо з визначення відношення.

Відносини

Відношення - це сукупність впорядкованих пар.

Збірка впорядкованих парR={(0,3),(0,4),(1,5),(2,6)} є прикладом відношення.

Якщо ми збираємо перший елемент кожної впорядкованої пари в множині, ми маємо те, що називається доменом відношення.

Домен

Домен відношення - це множина всіх перших елементів впорядкованих пар.

Наприклад, у відношенні,R={(0,3),(0,4),(1,5),(2,6)} якщо ми збираємо перший елемент кожної впорядкованої париR, ми отримуємо домен:Domain of R={0,1,2} Хоча число нуль з'являється двічі як перший елемент у впорядкованих парах, зауважтеR, що ми перераховуємо його лише один раз при перерахуванні елементів у домені R.

Подібним чином, якщо ми збираємо другі елементи кожної впорядкованої пари в набір, ми маємо те, що називається діапазоном відношення.

Діапазон

Діапазон відношення - це множина всіх других елементів впорядкованих пар.

Наприклад, у співвідношенні,R={(0,3),(0,4),(1,5),(2,6)} якщо ми збираємо другий елемент кожної впорядкованої париR, то отримаємо діапазон:Range of R={3,4,5,6}

Приклад5.1.1

Створіть домен і діапазон відношенняT={(5,3),(6,3),(7,4)}

Рішення

Зберіть перший елемент кожної впорядкованої париT в список домену:

ДоменT={5,6,7}

Зберіть другий елемент кожної впорядкованої пари,T щоб перелічити діапазон:

АсортиментT={3,4}

Зверніть увагу, що хоча цифра три з'являється у другій позиції двічі, ми перерахуємо її лише один раз при описі діапазону.

Вправа5.1.1

Створіть домен і діапазон відношенняS={(1,7),(2,5),(2,3)}

Відповідь

ДоменS={1,2}, Range of S={3,5,7}

Приклад5.1.2

Створіть домен і діапазон відношення, показаного на малюнку5.1.1.

рис 5.1.1.png
Малюнок5.1.1: Ми можемо представити відношення як сукупність впорядкованих пар у графіку.

Рішення

ТочкаA має координати(3,2), точкаB має координати(2,3), точкаC має координати(4,3), а точкаD має координати(1,3). Ми можемо зібрати ці очки в набір. S={(3,2),(2,3),(4,3),(1,3)}

Якщо ми збираємо кожен елемент у першій позиції кожної впорядкованої пари, ми маємо домен.

ДоменS={4,2,1,3}

Зверніть увагу, що традиційно перераховувати елементи домену по порядку (від найменшого до найбільшого). Далі, якщо ми збираємо кожен елемент у другій позиції кожної впорядкованої пари, у нас є діапазон.

АсортиментS={3,2,3}

Знову ж таки, традиційно перераховувати елементи по порядку. Зауважте ще раз, що ми не повторювали число3 в перерахуванні діапазону, хоча він використовується двічі як другий елемент впорядкованої пари в наборіS.

Вправа5.1.2

Вкажіть домен і діапазон відношення, показаного нижче.

Ех 5.1.2.png

Відповідь

ДоменS={2,1,2}, Range of S={4,1,2,3}

Картографічні діаграми

Діаграма відображення є корисною конструкцією, яка допомагає аналізувати зв'язок. Розглянемо більшR={(0,3),(0,4),(1,5),(2,6)} ранні відносини, які мали доменD={0,1,2} і діапазонR={3,4,5,6}. Для побудови діаграми відображення дляR, перерахуйте елементи в області зліва, перерахуйте елементи діапазону праворуч, потім за допомогою стрілок вказуйте впорядковані пари (див. Рис.5.1.2).RR

рис 5.1.2.png
Рисунок5.1.2: Використання діаграми відображення для опису відношенняR.

Зверніть увагу, як(0,3) позначається впорядкована пара, намалювавши стрілку, що0 з'єднується3 зліва до праворуч. Ми говоримо, що відношення «карти0 до3» і пишемоR:03. Подібним чином:

  • (0,4)Впорядкована пара позначається малюванням стрілки, що0 з'єднується4 зліва направо; тобтоR «карти0 до4» абоR:04.
  • (1,5)Впорядкована пара позначається малюванням стрілки, що1 з'єднується5 зліва направо; тобтоR «карти1 до5» абоR:15.
  • (2,6)Впорядкована пара позначається малюванням стрілки, що2 з'єднується6 зліва направо; тобтоR «карти2 до6» абоR:26.

Приклад5.1.3

Створіть діаграму відображення для зв'язку в прикладі5.1.1.

Рішення

Відношення Приклад5.1.1 єT={(5,3),(6,3),(7,4)}. Перерахуйте доменD={5,6,7} зліва, діапазонR={3,4} справа, потім за допомогою стрілок вказуйте впорядковані пари (див.5.1.3 Рис.

рис. 5.1.3.png
Малюнок5.1.3: Діаграма відображення для зв'язкуT.

Визначення функції

Функція - це дуже особливий тип відношення.

Функція

Відношення - це функція тоді і лише тоді, коли кожен об'єкт у домені сполучено рівно з одним об'єктом у діапазоні.

В якості першого прикладу розглянемо відношення, діаграма відображенняR={(0,3),(0,4),(1,5),(2,6)} якого зображена на малюнку5.1.2. Зверніть увагу, що0 в домені відбувається парне з'єднання з двома об'єктами4,3 причому, в діапазоні. Отже, відношення неR є функцією.

В якості другого прикладу розглянемо відношенняT={(5,3),(6,3),(7,4)}, схема відображення якого зображена на малюнку5.1.3. У цьому прикладі кожен об'єкт домену поєднується рівно з одним об'єктом діапазону: надсилається56 лише до3, надсилається лише до3 та надсилається7 лише до4. Значить, відношенняT є функцією. Той факт, що об'єкт діапазону3 використовується двічі, значення не має. Це той факт, що кожен об'єкт домену надсилається рівно до одного об'єкта діапазону, який має значення.

Приклад5.1.4

Розглянемо співвідношення, зображене на малюнку5.1.4. Це функція?

рис 5.1.4.png
Малюнок5.1.4: Чи є це відношення функцією?

Рішення

Графік на малюнку5.1.4 складається з точокA(1,1),B(2,2),C(3,2),D(3,3), іE(4,4). Домен єD={1,2,3,4} і діапазон єR={1,2,3,4}. Діаграма відображення (див. Рис.5.1.5) допоможе нам вирішити, чи є відношення, представлене графіком, функцією. Поставте домен зліва, діапазон праворуч, потім за допомогою стрілок вказуйте впорядковані пари. Назвемо відношенняf.

Ех 5.1.4.png
Рисунок5.1.5: Діаграма відображення співвідношення,f зображеного на малюнку5.1.4.

На малюнку зверніть увагу5.1.5, як об'єкт домену «відправляється» або3 поєднується з двома об'єктами діапазону,2 і3. Значить, відношення неf є функцією.

Вправа5.1.4

Розглянемо співвідношення, зображені нижче. Це функція?

Ех 5.1.4.png

Відповідь

Так, відношення - це функція.

Приклад5.1.5

Наступне співвідношення пари автомобілів з їх пробігом газу. Визначте, чи є відношення функцією.

T={(Bentley Mulsanne,18),(Kia Soul,30),(Lamborghini Gallardo,20), (Smart Fortwo,41),(Jaguar XF,23)}

Рішення

На малюнку5.1.6 створюємо картограмну діаграму із зазначенням співвідношення між автомобілями і їх пробігом газу. Зверніть увагу, що кожен об'єкт домену зліва поєднується з рівно одним об'єктом діапазону праворуч. Значить, це відношення є функцією.

рис 5.1.6.png
Малюнок5.1.6: Діаграма відображення для зв'язкуT.

Вправа5.1.5

Наступне співвідношення пари людей з їх віком. Визначте, чи є відношення функцією.

S={(Mary,23),(Joe,18), (Alfonzo,20),(Zoe,18), (Maria,22),(Chris,23) }

Відповідь

Так, відношення - це функція.

Приклад5.1.6

Наступне співвідношення поєднує конкретну птицю з державою, яка прийняла цю птицю як її державний птах. Визначте, чи є відношення функцією.

R={ (Yellowhammer, Alabama), (Robin, Connecticut), (Nene, Hawaii), (Robin, Michigan) }

Рішення

На малюнку5.1.7 ми створюємо картографічну діаграму із зазначенням співвідношення між птахами та їх державними усиновленнями. Зверніть увагу, що об'єкт домену «Робін» поєднується з двома об'єктами діапазону, «Коннектикут» та «Мічиган», отже, це відношення не є функцією.

рис 5.1.7.png
Малюнок5.1.7: Діаграма відображення для зв'язкуR.

Вправа5.1.6

Наступне співвідношення поєднує людей з типами автомобілів, якими вони володіють. Визначте, чи є відношення функцією.

S={(Bernard,station wagon), (Tina,truck), (Gilberto,sedan), (Kate,sport utility), (Bernard,sedan), (Kate,minivan)}

Відповідь

Ні, відношення не є функцією.

Позначення діаграми відображення

Метою цього розділу є введення позначення функцій. Почнемо з діаграми відображення на малюнку5.1.8.

рис 5.1.8.png
Малюнок5.1.8: Діаграма відображення.

Діаграма відображення на малюнку5.1.8 виявляє наступні факти:

  • fкарти1 до2 абоf:12
  • fкарти2 до4 абоf:24
  • fкарти3 до6 абоf:36
  • fкарти4 до8 абоf:48

Зверніть увагу, як позначення добреf:48 корелює з діаграмою відображення на малюнку5.1.8. Позначенняf:48 читається «fкарти4 на8» або «fпосилає4»8.

Більш уважний погляд на діаграму відображення на малюнку5.1.8 виявляє цікаву закономірність. «Правило», здається, полягає в тому, що відношенняf подвоює кожен запис у своєму домені: двічі13 є26, двічі є, двічі є і т.д. можна дати загальний опис цього «правила», написавши:f:x2x(5.1) Тобтоf посилає24 xв два разиx, або еквівалентно,2x. Наприклад, ми можемо запитати «кудиf надсилає15?» Щоб відповісти на це питання, ми б замінитиx з15 в правилі\ ref {Eq5.1.1}, щоб отриматиf:152(15) або еквівалентно,f:1530 Ми також могли б запитати «кудиf відправляти7?» Щоб відповісти на це питання, ми бx замінити на7 в правилі\ ref {Eq5.1.1}, щоб отриматиf:72(7) або еквівалентно,f:714

Приклад5.1.7

З огляду на правилоf:x2x+3, дайте відповідь на питання «кудиf відправляють8

Рішення

Щоб знайти, де «fпосилає»8, замінити8xf:x2x+3 в правилі отриматиf:82(8)+3 або еквівалентно,f:819

Вправа5.1.7

З огляду на правилоf:x3x5, answer the question “where does f send 2?”

Відповідь

f:211

Приклад5.1.8

З огляду на правилоf:xx/(x+3), дайте відповідь на питання «кудиf відправляють1

Рішення

Щоб знайти, де «fпосилає»1, замінити1xf:xx/(x+3) в правилі отриматиf:111+3 або еквівалентно,f:112

Вправа5.1.8

З огляду на правило\(f : x → 2x^2 +5x\), answer the question “where does f send 3?”

Відповідь

f:333

У Прикладах5.1.7 і5.1.8, зауважте, що кожен раз, коли ви підставляєте значення дляx в даному правилі, ви отримуєте унікальну відповідь. Це означає, що кожен об'єкт в областіf надсилається унікальному об'єкту в діапазоніf, складаючи правила в Прикладах5.1.7 і5.1.8 функціях. Це призводить нас до деталізованого опису функції.

Правило трьох

Функція складається з трьох частин:

  • набір об'єктів, які математики називають доменом
  • другий набір об'єктів, які математики називають діапазоном
  • правило, яке описує, як призначити кожен об'єкт у домені рівно одному об'єкту в діапазоні.

Функція позначення

Хоча позначення діаграми відображенняf:x34x досить легко зрозуміти, використовується стандартне позначення функціїf(x)=34x. З відображенням позначення діаграми, якщо ми хочемо відповісти на питання «кудиf надсилає12?» , пишемо:

f:x34xf:1234(12)f:12348f:1245

Отже,f:1245; тобтоf посилає12 в45. Функція позначення використовує точно таке ж поняття; тобто замінник12x.

Поради щодо використання позначення функцій

  1. Замініть усі входження змінних у позначеннях відкритими дужками. Залиште місце між дужками, щоб підставити задане значення змінної.
  2. Підставляємо задані значення змінних у відкриті дужки, підготовлені на першому кроці.
  3. Оцінити отриманий вираз відповідно до Правил Керівного Порядку операцій.

Даноf(x)=34x, щоб оцінитиf(12), спочатку перевстановити позначення функції, а потім замінити кожне входження змінної відкритими дужками.

f(x)=34x Original function notation. f()=34() Replace each occurrence of x with open parentheses. 

Тепер12 підставляємоx в відкриті дужки, підготовлені на останньому кроці.

f(12)=34(12) Substitute 12 for x in the open parentheses positions. f(12)=348 Multiply. f(12)=45 Subtract. 

Отже,f(12)=45; тобтоf посилає12 в45.

Приклад5.1.9

Даноf(x)=45xx2, оцінітьf(3).

Рішення

Почніть з заміни кожного входження змінноїx відкритими дужками.

f(x)=45xx2 Original function notation. f()=45()()2 Replace each occurrence of x with open parentheses. 

Тепер3 підставляємоx в відкриті дужки, підготовлені на останньому кроці.

f(3)=45(3)(3)2 Substitute 3 for x in the open parentheses positions. f(3)=45(3)9 Evaluate exponent: (3)2=9f(3)=4+159 Multiply: 5(3)=15f(3)=10 Simplify. 

Таким чином,f(3)=10. Перевірте це на своєму калькуляторі (див. Малюнок5.1.9).

рис 5.1.9.png
Малюнок5.1.9: Перевірка калькулятора.

Наступний приклад демонструє одну з переваг позначення функцій. Наприклад, легко посилатися на функцію, в якій потрібно підставити заданеx -значення.

Приклад5.1.10

Даноf(x)=5x іg(x)=x29, знайдітьf(1) іg(2).

Рішення

Нам дано два визначення функції,f іg, але ми спочатку попросили знайтиf(1). Це означає, що ми повинні замінити кожне входженняx з1 у функціїf(x)=5x.

f(x)=5x Original function notation. f()=5() Replace each occurrence of x with open parentheses. 

Тепер1 підставляємоx в відкриті дужки, підготовлені на останньому кроці.

f(1)=5(1) Substitute 1 for x in the open =5+1 Add the opposite. =6 Simplify. 

Таким чином,f(1)=6. Далі нас просять знайтиg(2). Це означає, що ми повинні замінити кожне входженняx з2 у функціїg(x)=x29.

g(x)=x29 Original function notation. g()=()29 Replace each occurrence of x with open parentheses. 

Тепер2 підставляємоx в відкриті дужки, підготовлені на останньому кроці.

g(2)=(2)29 Substitute 2 for x in the open parentheses position. =49 Exponent first: (2)2=4=5 Simplify. 

Таким чином,g(2)=5.

Вправа5.1.10

Дано\((x)=3x^2 −20\) and \(g(x)=4x +6/x\), знахідкуf(3) and g(2).

Відповідь

f(3)=7іg(2)=10

Взаємозамінніy таf(x)

У більшості випадківy іf(x) є повністю взаємозамінними. Наприклад, порівняйте та порівняйте наступні два приклади.

Питання: Заданоy=3x+7, знайдіть,y колиx дорівнює5.

Рішення:x Замініть на5.

y=3x+7y=3(5)+7y=15+7y=22

Питання: Враховуючиf(x)=3x+7, оцінюйтеf(5)

Рішення:x Замініть на5.

f(x)=3x+7f(5)=3(5)+7f(5)=15+7f(5)=22

У кожному конкретному випадку відповідь є22. Однак у першому випадку відповідьy=22 маскує той факт, що для отримання результату5 було використаноx значення -value of. З іншого боку, коли ми використовуємо позначення функції, кінцева відповідьf(5)=22 вказує на те, що ми використовувалиx -значення,5 щоб визначити, щоy -value є22. Це ще одна перевага позначення функцій.

Давайте розглянемо одну остаточну програму, яка демонструє, щоy іf(x) є взаємозамінними.

Приклад5.1.11

Намалюйте графікf(x)=2x3.

Рішення

Оскількиy іf(x) є взаємозамінними, інструкція ідентична «ескізу графіка»y=2x3. Графік являє собою пряму, з нахилом2 іy -перехопленням на(0,3). Побудуйтеy -перехоплення на(0,3), потім рухайтеся вгору2 і вправо,1 щоб створити лінію з нахилом2 (див. Малюнок5.1.10). Зверніть увагу, як ми позначили графік з його рівнянням за допомогою позначення функції.

рис. 5.1.10.png
Малюнок5.1.10: Графікf(x)=2x3 є лінією.

Вправа5.1.11

Намалюйте графікf(x)=23x2

Відповідь

Ех 5.1.11.png