Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

(1)АЛГЕБРА КОНЕЧНЫЙ

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
14.04.2015
Размер:
1.4 Mб
Скачать

чить график функции y x , достаточно поменять ролями оси Ох и Оу,

т.е. повернуть плоскость чертежа вокруг биссектрисы первого коорди-

натного угла на 180° ; другими словами, для получения графика обратной функции в привычной системе координат надо график прямой функции y f x отразить симметрично относительно прямой у = х.

Пример. Для функции y 3x 1 найти обратную. Построить графики

прямой и обратной функций.

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

1.

Из уравнения y 3x 1 выражаем х :

x

y 1

.

 

 

 

 

 

 

3

 

2.

Меняем ролями х и у : y

x 1

 

. Это и будет обратная функция.

 

 

3

 

 

 

 

 

y 3x 1

y x

y

x 1

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3.12. ПРОБЛЕМА СУЩЕСТВОВАНИЯ ОБРАТНОЙ ФУНКЦИИ

Всегда ли для функции y f x существует обратная? Не всегда!

На этот счёт существует теорема:

Если функция y f x в некоторой области монотонна (или воз-

растает или убывает), то для неё в этой области существует об-

ратная.

25

Пример.

 

 

 

 

 

 

На рисунке изображен график функции

 

 

 

 

y x2 . На интервале

, эта

 

 

 

 

 

 

 

 

функция не является монотонной. Сле-

 

 

 

 

довательно, для неё не существует об-

 

 

 

 

ратной функции: для одного значения у

 

 

 

 

существует два (а не одно !) значение х.

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если же функцию

y x 2

рассмотреть на промежутке

0, , то функция

y x 2

 

 

 

 

 

y

 

 

 

будет монотонной и для неё существует обратная:

 

x . На промежутке

,0

 

функция y x 2

также

монотонная, для неё

 

существует обратная:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

x (см. рис.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y x

 

 

y

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.13. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ФУНКЦИИ

1.

Степенная:

y x n

 

 

 

2.

Показательная:

y a x , a 0, a 1

 

 

 

3.

Логарифмическая:

y log a x , a 0, a 1

 

 

4.

Тригонометрические:

y sin x , y cos x ,

y tg x ,

y ctg x

5.

Обратные тригонометрические функции:

 

 

 

 

y arcsin x ,

y arccos x , y arc tg x ,

y arcc tg x

26

 

 

 

 

 

3.14. СТЕПЕНИ И КОРНИ

 

 

 

 

 

Определение.

Арифметическим корнем

n-ой

степени из неотри-

цательного числа a

(обозначается n a ) называется неотрицательное чис-

ло b,

n-я степень которого даёт a.

 

 

 

 

 

 

 

Из определения следует, что арифметический корень n a

обладает

двумя особенностями:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

подкоренное число

a 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

сам корень n a 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

Ниже приведены свойства арифметических корней.

 

 

 

1.

a n a n

 

 

 

9.

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a n n a k

 

2.

 

n

 

n

, если n четное

10.

 

 

a

2

a

 

 

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

, если n нечетное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

an ak an k

 

 

11.

 

n a n k a k

 

4.

a n

a n k

 

 

 

12.

 

n ab n a n b

 

a k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

ak n ak n

 

 

 

13.

 

 

a

 

n a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

6.

ab n a n bn

 

14.

 

n

a k n a k

 

7.

1

 

 

 

 

 

15.

 

n k a n k a

 

a n n a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

a0 1,

/ условно

 

16.

 

k

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a k

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

3.15. СТЕПЕННАЯ ФУНКЦИЯ y xn ,

где n- любое действительное число

Рассмотрим некоторые случаи.

1) n - целое положительное число

Все параболы проходят через точ-

ки (0;0), (1 ;1), (-1 ;1).

Графиком функции y x3 является

парабола третьего порядка (кубиче-

ская парабола), y x4 - парабола 4-го порядка и т.д.

y xn , где n=2k четное число.

Графиками этих функций являются

параболы соответствующего порядка.

Примеры:

(2): y x2 ; (3): y x4 ; (4): y x6

Для характеристики свойств функций использован график функции (1): y x .

y xn , где n нечетное число.

Графиками этих функций также яв-

ляются параболы соответствующего порядка.

Примеры:

(1): y x ; (2): y x3 ; (3): y x5 ;

(4): y x7

Функция нечётная.

Все параболы проходят через точки

(0;0), (1 ;1), (-1 ;-1).

28

2) n - дробное положительное число, меньшее единицы (0 < n < 1)

 

p

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

 

 

 

y x q , где

и

q - чётное

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

число.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

1

 

(2): y x 2

;

(3): y x 4

;

(4): y x6 .

Для характеристики свойств функций Все графики проходят через точки изображен график функции (1): y x .

(0;0), (1;1).

 

p

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где0

1

 

 

 

 

 

y x q ,

и q -

нечётное

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

число

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

1

 

(1): y x ;(2): y x 3

(3)

: y x 5

(4) : y x7

Функция нечётная.

Все параболы проходят через точки

(0;0), (1;1), (-1;-1).

29

3) Функции, обратные степенной функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры: 1): y x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2) : y x2

(3) : y x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4) : y x4

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2*) : y x 2

(3*) : y x 3

 

 

 

 

(4*) : y x 4 .

 

В области 0 ; все эти функции яв-

 

 

 

ляются возрастающими. Следователь-

 

 

 

но, в данной области они имеют обрат-

Все параболы проходят через

ные функции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

точки (0;0), (1;1).

Функции y x

2

и y x

 

 

; y x

2

 

 

 

 

2

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

и т.д. являются взаимно об-

 

 

 

ратными, их графики симметричны от-

 

носительно биссектрисы 1-го коорди-

 

 

 

натного угла ( y x ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4) n – целое положительное число

n - нечётное число.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры:

(1) :

 

 

 

y x 1

 

1

 

;

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2):

y x 3

 

 

1

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3):

y x 5

 

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Графиками

данных

функций

 

 

 

 

являются гиперболы;

оси

ко-

ординат являются их асим-

птотами. Все они проходят через точки (1;1), (-1;-1).

30

 

 

 

n - чётное число

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1): y

1

 

; (2) : y

1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

x 4

 

 

 

(3): y

 

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Графиками данных функций

также являются гиперболы. Все они проходят через точки (1;1), (-1;1).

 

 

 

Примеры: В области (0; + ) все приве-

 

 

 

дённые ниже функции убывают (являют-

 

y= x

 

ся монотонными), следовательно, они

 

 

 

 

 

 

имеют обратные функции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1): y x 1 - равнобочная гипербола, она

 

 

 

обратна сама себе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Графики взаимно обратных

Функции (2): y x 2 и

(2*): y x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

функций симметричны относи-

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

y

x

 

 

 

 

(3): и (3*):

 

3

 

 

тельно биссектрисы 1-го коор-

 

динатного угла.

являются взаимно обратными.

 

3.16. ЦЕЛАЯ РАЦИОНАЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ (МНОГОЧЛЕН)

P

x a

xn a xn 1

a

2

xn 2

... a

n 2

x2

a

n 1

x a

,

a 0

n

0

1

 

 

 

 

 

n

 

0

- многочлен степени n; a0 , a1 , a2 ,..., an 1 , an - коэффициенты многочлена,

a0 - коэффициент при старшем члене, an - свободный член многочлена.

31

3.17. КВАДРАТИЧНАЯ ФУНКЦИЯ

Примером целой рациональной функции является квадратичная функ-

ция y ax2 bx c ; здесь a,b,c - коэффициенты, причём a 0 , b,c - лю-

бые числа.

Графиком функции является парабола.

Частные случаи:

y ax 2

 

Примеры:

 

 

 

 

 

 

 

 

(1): y 2x 2 ;

 

(2): y x 2 ;

 

a>0

(3): y

1

x 2

 

(4): y

1

x 2

 

 

;

;

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

(5): y

1

x 2

; (6): y

1

x 2

a<0

 

 

 

4

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8): y 2x 2 ;

(7): y x 2

Общий случай: y ax 2 bx c . Выражение

 

 

 

 

 

 

D b2

4ac - дискри-

минант, x ,x

 

- корни квадратного трехчлена, x

 

 

b

 

- абсцисса верши-

2

0

 

1

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ны параболы.

32

x1 х0 x2

X1 ,2

Дискриминант D > 0 – два различ-

Дискриминант

D = 0 – корни рав-

 

 

ных корня (парабола пересекает ось

ные (парабола касается оси Ох) :

Дискриминант

D < 0 – действитель-

 

 

 

 

 

 

 

 

Ох в двух точках):

x1,2

 

b

ных корней нет

(парабола не пересе-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

x1,2

b D

 

 

кает и не касается оси Ох)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

3.18. РАЦИОНАЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ

Отношение двух многочленов называется рациональной функцией

P x

 

a

0

x n a x n 1

... a

n 1

x a

n .

n

 

 

 

1

 

 

Q

m

x

 

 

b x m b x m 1

... b

 

x b

m

 

 

 

 

 

0

1

m 1

 

Если n m , то рациональная функция (рациональная дробь) называ-

ется неправильной, если n m , то правильной.

 

 

 

 

 

P x

 

 

 

 

 

 

 

 

Если дробь

 

n

 

- неправильная, её всегда можно представить в

Q x

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

виде

Pn

x

 

 

M k

x

Rs

x

 

, где дробь

Rs x

 

- правильная

Qm

x

Qm

x

Qm x

 

 

 

 

 

 

( s m). Этого можно достигнуть с помощью деления «уголком».

Пример.

3x 4 6x

3 5x 2 x 1

3x 2

3x 4

 

x 7

x 2 x 2

 

x 2

x 2

 

 

 

 

 

33

 

 

 

3.19. ДРОБНО-ЛИНЕЙНАЯ ФУНКЦИЯ

Простейшим случаем рациональной функции является дробно-

линейная функция

 

y

ax b

, где коэффициенты

a,b,c,d - любые числа и

cx d

 

 

 

 

 

 

 

определитель

 

a b

 

0 . Это условие означает,

что y const . Графиком

 

 

 

 

c d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этой функции является гипербола со смещённым центром и асимптотами,

параллельными осям координат.

Примеры.

Частным случаем дробно-линейной функции является функция

y kx . Её графиком является гипербола с центром в начале координат

(асимптотами являются оси координат). По-другому функцию называют

законом обратной пропорциональности, k коэффициент пропорцио-

нальности.

34