(1)АЛГЕБРА КОНЕЧНЫЙ
.pdfчить 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