2.4: Графік основних функцій
Цілі навчання
- Визначте і пографуйте сім основних функцій.
- Визначте і графуйте кусково функції.
- Оцініть кусково визначені функції.
- Визначте найбільшу цілу функцію.
Основні функції
У цьому розділі ми графуємо сім основних функцій, які будуть використовуватися протягом цього курсу. Кожна функція графічна шляхом побудови точок. Пам'ятайте, щоf(x)=yf(x) і таким чином іy можна використовувати взаємозамінно.
Будь-яка функція видуf(x)=c, деc знаходиться будь-яке дійсне число, називається постійною функцією 43. Постійні функції лінійні і можуть бути записаніf(x)=0x+c. У такому вигляді зрозуміло, що нахил є0 іy -перехоплення є(0,c). Оцінка будь-якого значення дляx, наприкладx=2, призведе доc.

Графік постійної функції - горизонтальна лінія. Домен складається з усіх дійсних чисел,ℝ а діапазон складається з одного значення{c}.
Далі визначаємо функцію ідентичності 44f(x)=x. Оцінка будь-якого значення дляx призведе до того ж значення. Наприклад,f(0)=0 іf(2)=2. Функція ідентичності лінійнаf(x)=1x+0, з нахиломm=1 іy -перехопленням(0,0).

Домен і діапазон складаються з усіх дійсних чисел.
Квадратна функція 45, визначенаf(x)=x2, - це функція, отримана шляхом зведення в квадрат значень в області. Наприклад,f(2)=(2)2=4 іf(−2)=(−2)2=4 .Результат зведення в квадрат ненульових значень в області завжди буде позитивним.

Отриманий вигнутий графік називається параболою 46. Домен складається з усіх дійсних чисел,ℝ а діапазон складається з усіхy -значень, більших або рівних нулю[0,∞).
Функція кубінгу 47,f(x)=x3 визначена, піднімає всі значення в області до третьої степені. Результати можуть бути як позитивними, так і нульовими, або негативними. Наприкладf(1)=(1)3=1,f(0)=(0)3=0, іf(−1)=(−1)3=−1.

Домен і діапазон складаються з усіх дійсних чиселℝ.
Зауважте, що функції константи, ідентичності, квадратури та кубінгу є прикладами основних поліноміальних функцій. Наступні три основні функції не є поліномами.
Функція абсолютного значення 48, визначенаf(x)=|x|, є функцією, де вихід представляє відстань до початку на числовому рядку. Результат оцінювання функції абсолютного значення для будь-якого ненульового значення завждиx буде додатним. Наприклад,f(−2)=|−2|=2 іf(2)=|2|=2.

Область функції абсолютного значення складається з усіх дійсних чисел,ℝ а діапазон складається з усіхy -значень, більших або рівних нулю[0,∞).
Функція квадратного кореня 49f(x)=√x, визначена, не визначається як дійсне число, якщоx -значення від'ємні. Тому найменше значення в домені дорівнює нулю. Наприклад,f(0)=√0=0 іf(4)=√4=2.

Домен і діапазон складаються з дійсних чисел, більших або рівних нулю[0,∞).
Зворотна функція 50, визначенаf(x)=1x, є раціональною функцією з одним обмеженням на область, а самеx≠0. Зворотнеx значення -значення, дуже близьке до нуля, дуже велике. Наприклад,
f(1/10)=1(110)=1⋅101=10f(1/100)=1(1100)=1⋅1001=100f(1/1,000)=1(11,000)=1⋅1,0001=1,000
Іншими словами, колиx -значення наближаються до нуля, їх взаємні будуть прагнути або до позитивної, або негативної нескінченності. Це описує вертикальну асимптоту 51 наy -осі. Крім того, деx -значення дуже великі, результат зворотної функції дуже малий.
f(10)=110=0.1f(100)=1100=0.01f(1000)=11,000=0.001
Іншими словами, оскількиx -значення стають дуже великими, результуючіy -значення прагнуть до нуля. Це описує горизонтальну асимптоту 52 наx -осі. Після побудови ряду точок можна визначити загальну форму зворотної функції.

І область, і діапазон зворотної функції складається з усіх дійсних чисел0, крім, які можуть бути виражені за допомогою інтервальних позначень наступним чином:(−∞,0)∪(0,∞).
Підсумовуючи, основними поліноміальними функціями є:
Малюнок2.4.8
Основними неполіноміальними функціями є:

Кусково визначені функції
Кускова функція 53, або функція спліт 54, - це функція, визначення якої змінюється залежно від значення в області. Наприклад, ми можемо записати функцію абсолютного значенняf(x)=|x| як кускову функцію:
f(x)=|x|={x if x≥0−x if x<0
В даному випадку використовуване визначення залежить від знакаx -значення. Якщоx -value позитивнеx≥0, то функція визначається за допомогоюf(x)=x. І якщоx -значенняx<0 від'ємне, то функція визначаєтьсяf(x)=−x.

Далі наведено графік двох частин на одній прямокутній координатній площині:

Приклад2.4.1:
Графік:g(x)={x2 if x<0√x if x≥0.
Рішення
У цьому випадку ми графуємо функцію квадрата над негативнимиx -значеннями та функцію квадратного кореня над додатнимиx -значеннями.

Зверніть увагу на відкриту точку, яка використовується в початковій точці для функції квадратування, і замкнуту крапку, яка використовується для функції квадратного кореня. Це визначалося нерівністю, яка визначає область кожного фрагмента функції. Вся функція складається з кожного фрагмента, розміщеного на одній координатній площині.
Відповідь:

При оцінці значення в області визначає відповідне визначення для використання.
Приклад2.4.2:
З огляду на функціюh, знайдітьh(−5),h(0), іh(3).
Рішення
Використовуватиh(t)=7t+3 деt негативний, як зазначеноt<0.
h(t)=7t+5h(−5)=7(−5)+3=−35+3=−32
Деt більше або дорівнює нулю, використовуйтеh(t)=−16t2+32t.
h(0)=−16(0)+32(0)h(3)=16(3)2+32(3)=0+0=−144+96=0=−48
Відповідь:
h(−5)=−32,h(0)=0,іh(3)=−48
Вправа2.4.1
Графік:f(x)={23x+1 if x<0x2 if x≥0.
- Відповідь
-
Малюнок2.4.14 www.youtube.com/В/0 ПриємнийN5BLW
Визначення функції може відрізнятися протягом декількох інтервалів в області.
Приклад2.4.3:
Графік:f(x)={x3 if x<0x if 0≤x≤46 if x>4.
Рішення
У цьому випадку графуйте функцію кубінга протягом інтервалу(−∞,0). Графік функції ідентичності протягом інтервалу[0,4]. Нарешті, графік постійної функціїf(x)=6 протягом інтервалу(4,∞). І тому, щоf(x)=6 деx>4, ми використовуємо відкриту точку в точці(4,6). Деx=4, ми використовуємоf(x)=x і таким чином(4,4) знаходиться точка на графіку, як зазначено замкнутою крапкою.
Відповідь:

Найбільша ціла функція 55, що позначаєтьсяf(x)=[[x]], привласнює найбільше ціле число менше або рівне будь-якому дійсному числу в своїй області. Наприклад,
f(2.7)=[[2.7]]=2f(π)=[[π]]=3f(0.23)=[[0.23]]=0f(−3.5)=[[−3.5]]=−4
Ця функція пов'язує будь-яке дійсне число з найбільшим цілим числом менше або рівним йому і не слід плутати з округленням.
Приклад2.4.4:
Графік:f(x)=[[x]].
Рішення
Якщоx є будь-яким дійсним числом, тоy=[[x]] є найбільшим цілим числом менше або дорівнюєx.
⋮−1≤x<0⇒y=[[x]]=−10≤x<1⇒y=[[x]]=01≤x<2⇒y=[[x]]=1⋮
Використовуючи це, отримаємо наступний графік.
Відповідь:

Область найбільшої цілої функції складається з усіх дійсних чисел,R а діапазон складається з безлічі цілих чиселZ. Цю функцію часто називають функцією підлоги 56 і має безліч застосувань в інформатиці.
Ключові винос
- Ділянка точок для визначення загальної форми основних функцій. Форма, а також область і діапазон кожного повинні бути запам'ятовані.
- Основними поліноміальними функціями є:f(x)=c,f(x)=x,f(x)=x2, іf(x)=x3.
- Основними неполіноміальними функціями є:f(x)=|x|,f(x)=√x, іf(x)=1x.
- Функція, визначення якої змінюється в залежності від значення в області, називається кусковою функцією. Значення в домені визначає відповідне визначення для використання.
Вправа2.4.2
Зіставте графік з визначенням функції.






- f(x)=x
- f(x)=x2
- f(x)=x3
- f(x)=|x|
- f(x)=x
- f(x)=1x
- Відповідь
-
1. b
3. c
5. a
Вправа2.4.3
Оцінити.
- f(x)=x; знайтиf(−10),f(0), іf(a).
- f(x)=x2; знайтиf(−10),f(0), іf(a).
- f(x)=x3; знайтиf(−10),f(0), іf(a).
- f(x)=|x|; знайтиf(−10),f(0), іf(a).
- f(x)=√x;findf(25),f(0), іf(a) деa≥0.
- f(x)=1x; знайтиf(−10),f(15), іf(a) деa≠0.
- f(x)=5; знайтиf(−10),f(0), іf(a).
- f(x)=−12; знайтиf(−12),f(0), іf(a).
- Графікf(x)=5 і вказати його область і діапазон.
- Графікf(x)=−9 та стан його області та діапазону
- Відповідь
-
1. f(−10)=−10,f(0)=0,f(a)=a
3. f(−10)=−1,000,f(0)=0,f(a)=a3
5. f(25)=5,f(0)=0,f(a)=√a
7. f(−10)=5,f(0)=5,f(a)=5
9. Домен:R; діапазон{5}
Малюнок2.4.23
Вправа2.4.4
Функція кореня куба.
- 17. Знайти точки на графіку функції, визначеноїf(x)=3√x withx -values у множині{−8,−1,0,1,8}.
- Знайти точки на графіку функції, визначеноїf(x)=3√x withx -values у множині{−3,−2,1,2,3}. Скористайтеся калькулятором і округляйте до найближчої десятої.
- Графік функції кореня куба, визначенуf(x)=3√x шляхом побудови точок, знайдених у попередніх двох вправах.
- Визначте область і діапазон функції кореня куба.
- Відповідь
-
1. {(−8,−2),(−1,−1),(0,0),(1,1),(8,2)}
3.
Малюнок2.4.24
Вправа2.4.5
Знайдіть впорядковану пару, яка вказує точкуP.
1.

2.

3.

4.

- Відповідь
-
1. (32,278)
3. (−52,−52)
Вправа2.4.6
Графік кусково функцій.
- g(x)={2 if x<0x if x≥0
- g(x)={x2 if x<03 if x≥0
- h(x)={x if x<0√x if x≥0
- h(x)={|x| if x<0x3 if x≥0
- f(x)={|x| if x<24 if x≥2
- f(x)={x if x<1√x if x≥1
- g(x)={x2 if x≤−1x if x>−1
- g(x)={−3 if x≤−1x3 if x>−1
- h(x)={0 if x≤01x if x>0
- h(x)={1x if x<0x2 if x≥0
- f(x)={x2 if x<0x if 0≤x<2−2 if x≥2
- f(x)={x if x<−1x3 if −1≤x<13 if x≥1
- g(x)={5 if x<−2x2 if −2≤x<2x if x≥2
- g(x)={x if x<−3|x| if −3≤x<1√x if x≥1
- h(x)={1x if x<0x2 if 0≤x<24 if x≥2
- h(x)={0 if x<0x3 if 0<x≤28 if x>2
- f(x)=[[[x+0.5]]
- f(x)=[[x]]+1
- f(x)=[[0.5x]]
- f(x)=2[[x]]
- Відповідь
-
1.
Малюнок2.4.29 3.
Малюнок2.4.50 5.
Малюнок2.4.51 7.
Малюнок2.4.52 9.
Малюнок2.4.53 11.
Малюнок2.4.54 13.
Малюнок2.4.55 15.
Малюнок2.4.56 17.
Малюнок2.4.57 19.
Малюнок2.4.58
Вправа2.4.7
Оцінити.
1. f(x)={x2 if x≤0x+2 if x>0
Знайтиf(−5),f(0), іf(3).
2. f(x)={x3 if x<02x−1 if x≥0
Знайтиf(−3),f(0), іf(2).
3. g(x)={5x−2 if x<1√x if x≥1
Знайтиg(−1),g(1), іg(4).
4. g(x)={x3 if x≤−2|x| if x>−2
Знайтиg(−3),g(−2), іg(−1).
5. h(x)={−5 if x<02x−3 if 0≤x<2x2 if x≥2
Знайтиh(−2),h(0), іh(4).
6. h(x)={−3x if x≤0x3 if 0<x≤4√x if x>4
Знайтиh(−5),h(4), іh(25).
7. f(x)=[[x−0.5]]
Знайтиf(−2),f(0), іf(3).
8. f(x)=[[2x]]+1
Знайтиf(−1.2),f(0.4), іf(2.6).
- Відповідь
-
1. f(−5)=25,f(0)=0, іf(3)=5
3. g(−1)=−7,g(1)=1, іg(4)=2
5. h(−2)=−5,h(0)=−3, іh(4)=16
7. f(−2)=−3,f(0)=−1, іf(3)=2
Вправа2.4.8
Оцініть заданий графікf.
1. Знайтиf(−4),f(−2), іf(0).

2. Знайтиf(−3),f(0), іf(1).

3. Знайтиf(0),f(2), іf(4).

4. Знайтиf(−5),f(−2), іf(2).

5. Знайтиf(−3),f(−2), іf(2).

6. Знайтиf(−3),f(0), іf(4).

7. Знайтиf(−2),f(0), іf(2).

8. Знайтиf(−3),f(1), іf(2).

9. Вартість автомобіля в доларах дається в перерахунку на кількість років з моменту придбання нового в1975:

(1) Визначте вартість автомобіля в році1980.
(2) В якому році оцінюється автомобіль$9,000?
10. Вартість одиниці в доларах нестандартних ламп залежить від кількості вироблених одиниць за наступним графіком:

(1) Яка вартість одиниці, якщо виготовляються250 спеціальні лампи?
(2) Який рівень виробництва мінімізує вартість одиниці?
11. Продавець автомобілів заробляє комісію на основі загального обсягу продажів щомісяцяx відповідно до функції:
(x)={0.03x if 0≤x<$20,0000.05x if $20,000≤x<$50,0000.07x if x≥$50,000
(1) Якщо загальний обсяг продажів продавця за місяць є$35,500, яка її комісія відповідно до функції?
(2) Щоб вийти на наступний рівень у структурі комісії, скільки більше продажів їй знадобиться?
12. Прокат$32 човна коштує одну годину, а кожна додаткова година або часткова година коштує$8. Графік вартості прокату човна і визначте вартість оренди човна на412 години.
- Відповідь
-
1. f(−4)=1,f(−2)=1, іf(0)=0
3. f(0)=0,f(2)=8, іf(4)=0
5. f(−3)=5,f(−2)=4, іf(2)=2
7. f(−2)=−1,f(0)=0, іf(2)=1
9. (1)$3,000; (2)2005
11. (1)$1,775; (2)$14,500
Вправа2.4.9
- Поясніть починаючому студенту алгебри, що таке асимптота.
- Дослідіть і обговоріть різницю між функціями підлоги та стелі. Які програми ви можете знайти, які використовують ці функції?
- Відповідь
-
1. Відповідь може відрізнятися
Виноски
43 Будь-яка функція виду,f(x)=c деc є дійсним числом.
44 Лінійна функція, визначенаf(x)=x.
45 Квадратична функція, визначенаf(x)=x2.
46 Вигнутий графік, утворений функцією квадратизації.
47 Кубічна функція, визначенаf(x)=x3.
48 Функція, визначена за допомогоюf(x)=|x|.
49 Функція, визначена командоюf(x)=√x.
50 Функція, визначена за допомогоюf(x)=1x.
51 Вертикальна лінія, до якої граф стає нескінченно близьким.
52 Горизонтальна лінія, до якої графік стає нескінченно близьким, деx -значення прагнуть до±∞.
53 Функція, визначення якої змінюється залежно від значень у домені.
54 Термін, який використовується при зверненні до кускової функції.
55 Функція, яка присвоює будь-яке дійсне числоx найбільшому цілому числу, меншому або рівномуx позначеномуf(x)=[[x]].
56 Термін, який використовується при зверненні до найбільшої цілої функції.