4 Степенева функція

Функцію , де – стале дійсне число, а – (основа) змінний аргумент у вигляді дійсного числа, називають степеневою функцією.

Область визначення і зміни степеневої функції , а також її властивості залежать від того, яким числом є показник .

1. Нехай - натуральне число.

Функція визначена на всій числовій прямій; якщо , і якщо , ; при непарному ( =1,3,5,…) для всіх значень і знак функції збігається із знаком аргументу; функція непарна і зростає на всій області визначення. Графіком є пряма, якщо і криві, якщо =3,5,7,…, симетричні відносно початку координат, розміщені в І і ІІІ координатних чвертях (рис4.1).

Рис. 4.1. Графіки степеневої функції ,p –непарне число.

Якщо парне (2, 4, 6,…), для всіх значень і , функція парна. Якщо , функція спадає, якщо – зростає. Графіки ( =2,4,6) – криві, симетричні відносно осі , розміщені в І і ІІ чвертях (рис. 4.2).

Рис 4.2. Графіки степеневої функції ,p – парне число.

2. Нехай - ціле від’ємне число: -1, – 2, – 3,….Тоді функція визначена на всій числовій прямій, крім точки (немає числа, оберненого до нуля). Графік складається з двох віток. Якщо то

Якщо - непарне (-1, -3, -5,…), то для всіх значень і знак функції збігається із знаком аргументу. Функція непарна, спадна на всій області визначення. Графіком ( =-1, -3, -5,…) є криві, симетричні відносно початку координат, розміщені в І і ІІІ чвертях (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Графіки степеневої функції , p – від’ємне непарне число (-1, – 3, – 5,….)

Якщо - парне (-2, -4, -6,…), значенням і відповідають значення . Функція парна. Якщо , функція зростає, якщо -спадає. Графіком ( =-2, -4, -6,…) є криві, симетричні відносно осі , розміщені в І і ІІ чвертях (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Графіки степеневої функції , p – від’ємне парне число (-2, – 4, – 6,….)

3. Нехай де

Функція визначена для всіх значень при цьому , якщо Функція зростає на всій області визначення. Графіки ( розміщені в І чверті (рис. 4.5).

Рис. 4.5 Графіки степеневої функції при значенні показника p – дійсне число де ( )

Степенева функція , якщо визначена і коли , бо . Вираз нє має смислу. Якщо -цілі, то степенева функція визначена і для . Якщо -парні, то функція парна, а коли непарні – непарна. Якщо =0, за означенням степеня з нульовим показником, то при будь-якому . Графіком такої функції є пряма паралельна осі і віддалена від неї на відстань, що дорівнює 1. З цієї прямої необхідно виключити точку, яка відповідає абсцисі, що дорівнює 0 (4.6).

Рис. 4.6. Графіки степеневої функції при значенні показника p = 0 (особливий випадок)

На практиці часто доводиться розглядати функцію виду , де стала. На графіках рис. 4.7 представлені функції та .

Рис.4.7. Графіки степеневих функцій та

5 Тригонометрична та обернена тригонометрична функції

Розглянемо властивості тригонометричних функцій та обернених тригонометричних функцій.

а) Властивості і графіки функції

1. Область визначення – уся числова пряма, тобто

2. Область значень – відрізок тобто

Графік функції називається синусоїдою, він показаний на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Графік функції

4. Функція неперервна, періодична з основним періодом .

5. Нулі функції: при

6. Інтервали знакосталості:

а) якщо

б) якщо

7. Інтервали зростання й спадання:

а) Функція зростає на проміжках

б) Функція спадає на проміжках

8. Екстремуми функції (мінімуми та максимуму значень функції):

а) при

б) при

9. Функція є обмеженою,

10. На рис. 5.2 наведені приклади зміни графіків функції у порівнянні з функцією при введенні коефіцієнтів а, k.

Рис. 5.2. Порівняння графіків функцій , та

б) Властивості і графіки функції

1. Область визначення – уся числова пряма, тобто

2. Область значень-відрізок тобто

3. Функція - парна, оскільки графік симетричний щодо осі ю

4. Функція неперервна, періодична з основним періодом .

Графік функції називається косинусоїдою, він показаний на рис. 5.3.

Рис 5.3 Графік функції та порівняння графіків функцій і

5. Нулі функції: при

6. Інтервали знакосталості:

а) якщо

б) , якщо

7. Інтервали зростання й спадання:

а) Функція зростання на проміжках

б) Функція спадає на проміжках

8. Екстремуми функції (максимуми та мінімуми значень):

а) при

б) при

9. Функція є обмеженою,

в) Властивості і графік функції

1. Область визначення-множина усіх дійсних чисел, крім чисел виду

тобто .

Інакше

2. Область значень-вся числова пряма, тобто

3. Функція - непарна, оскільки графік симетричний відносно початку координат.

4. Функція перервна, періодична з основним періодом . Розриви функції (точки невизначеності) – ;

5. Нулі функції: при

6. Інтервали знакосталості:

а) якщо

б) , якщо

7. Інтервали зростання й спадання функція зростає на проміжках

8. Функція екстремумів (максимумів та мінімумів) не має

9. Функція необмежена

Графік функції називається тангенсоїдою, він показаний на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Графік функції та порівняння графіків функцій і

Прямі називаються вертикальними асимптотами графіка функції

г) Властивості і графік функції

1. Область визначення-множина усіх дійсних чисел, крім чисел виду тобто

2. Область значень-вся числова пряма, тобто

3. Функція - непарна, оскільки графік симетричний відносно початку координат.

4. Функція перервна, періодична з основним періодом . Розриви функції (точки невизначеності) –

5. Нулі функції: при

6. Інтервали знакосталості:

а) якщо

б) , якщо

7. Інтервали зростання й спадання функція зростає на проміжках

8. Функція екстремумів (максимумів та мінімумів) не має

9. Функція необмежена

Графік функції називається котангенсоїдою, він показаний на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Графік функції

Прямі називають вертикальними асимптотами графіка функції

Функції, обернені функціям на відповідних інтервалах, називаються оберненими тригонометричними. Вони позначаються

Тригонометричні функції не є монотонними у всій області їх визначення. Тому для утворення обернених функцій виділяють інтервали монотонності.

а) Функція та її графік

Функція на відрізку зростає і набуває всіх значень з відрізка . Тому функція на відрізку оборотна, тобто має обернену функцію, що називається арксинусом і позначається .

Таким чином, арксинусом числа називається число з відрізка таке, що його синус дорівнює . Математично це можна записати так: Графік функції зображено на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Графік функції

Геометрично означає величину кута (дуги), узятого у проміжку , синус якого дорівнює .

Цей графік симетричний графіку функції , відносно прямої

Визначимо основні властивості функції

1. 

2. 

3. тобто – непарна функція;

4. функція зростаюча;

5. при

б) Функція та її графік.

Функція на відрізку спадає і набуває всіх значень з відрізка . Тому функція на відрізку оборотна, тобто має обернену функцію, що називається арккосинусом і позначається Таким чином, арккосинусом числа називається число з відрізка таке, що його синус дорівнює . Математично це можна записати так:

Геометрично означає величину кута (дуги), узятого у проміжку , косинус якого дорівнює .

Наприклад, (оскільки ),

, , .

(помилково записувати оскільки і ).

Графік функції зображено на рис. 5.7.

Рис. 5.7. Графік функції

Цей графік симетричний графіку функції , відносно прямої Визначимо основні властивості функції

1.

2.

3. тобто функція – є функцією загального виду

4. функція спадна;

5. при

в) Функція та її графік.

Функція на інтервалі зростає і набуває всіх числових значень, оскільки Тому функція на відрізку оборотна, тобто має обернену функцію, що називається арктангенсом і позначається . Таким чином, арктангенсом числа називається число з відрізка таке, що його тангенс дорівнює . Математично це можна записати так:

.

Геометрично означає величину кута (дуги), узятого у в інтервалі , тангенс якого дорівнює .

Наприклад, (оскільки , ), , , , , .

Графік функції зображено на рис. 5.8. Цей графік симетричний графіку функції , відносно прямої Прямі є горизонтальними асимптотами графіка функції .

Рис. 5.8. Графік функції

1. 

2. 

3. тобто функція є непарною;

4. функція є зростаючою;

при

г) Функція та її графік.

Графік функції зображено на рис. 5.9. Цей графік симетричний графіку функції , відносно прямої Прямі є горизонтальними асимптотами графіка функції .

Рис. 5.9. Графік функції

Основні властивості функції :

1.

2.

3. тобто функція є функцією виду;

4. функція спадаюча;

5. при