Függvénytani alapfogalmak

Hasonló dokumentumok
Függvények július 13. f(x) = 1 x+x 2 f() = 1 ()+() 2 f(f(x)) = 1 (1 x+x 2 )+(1 x+x 2 ) 2 Rendezés után kapjuk, hogy:

Taylor-polinomok. 1. Alapfeladatok április Feladat: Írjuk fel az f(x) = e 2x függvény másodfokú Maclaurinpolinomját!

Határozott integrál és alkalmazásai

Függvények határértéke, folytonossága

Komplex számok trigonometrikus alakja

[f(x) = x] (d) B f(x) = x 2 ; g(x) =?; g(f(x)) = x 1 + x 4 [

A dierenciálszámítás alapjai és az érint

FÜGGVÉNYTANI ALAPOK A) ÉRTELMEZÉSI TARTOMÁNY

Egyváltozós függvények 1.

Matematika 1 mintafeladatok

Függvények menetének vizsgálata, szöveges széls érték feladatok

6. Függvények. Legyen függvény és nem üreshalmaz. A függvényt az f K-ra való kiterjesztésének

1. Ábrázolja az f(x)= x-4 függvényt a [ 2;10 ] intervallumon! (2 pont) 2. Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét!

6. Függvények. 1. Az alábbi függvények közül melyik szigorúan monoton növekvő a 0;1 intervallumban?

Exponenciális, logaritmikus függvények

L'Hospital-szabály március 15. ln(x 2) x 2. ln(x 2) = ln(3 2) = ln 1 = 0. A nevez határértéke: lim. (x 2 9) = = 0.

2) Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét! (3pont)

Határozatlan integrál

Abszolútértékes és gyökös kifejezések Megoldások

Kalkulus S af ar Orsolya F uggv enyek S af ar Orsolya Kalkulus

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

Komplex számok algebrai alakja

a) A logaritmus értelmezése alapján: x 8 0 ( x 2 2 vagy x 2 2) (1 pont) Egy szorzat értéke pontosan akkor 0, ha valamelyik szorzótényező 0.

Exponenciális és logaritmikus kifejezések Megoldások

Irracionális egyenletek, egyenlôtlenségek

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Abszolútértékes és Gyökös kifejezések

egyenlőtlenségnek kell teljesülnie.

Dierenciálhatóság. Wettl Ferenc el adása alapján és

függvény grafikonja milyen transzformációkkal származtatható az f0 : R R, f0(

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Abszolútértékes és gyökös kifejezések

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Exponenciális és Logaritmikus kifejezések

2012. október 9 és 11. Dr. Vincze Szilvia

1. Fuggveny ertekek. a) f (x) = 3x 3 2x 2 + x 15 x = 5, 10, 5 B I. x = arcsin(x) ha 1 x 0 x = 1, arctg(x) ha 0 < x < + a) f (x) = 4 x 2 x+log

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Exponenciális és Logaritmikus kifejezések

Egyenletek, egyenletrendszerek, egyenlőtlenségek Megoldások

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Nagy András. Feladatok a logaritmus témaköréhez 11. osztály 2010.

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉP SZINT Függvények

A gyakorlatok HF-inak megoldása Az 1. gyakorlat HF-inak megoldása. 1. Tagadások:

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

I. feladatsor i i i i 5i i i 0 6 6i. 3 5i i

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek

2014. szeptember 24. és 26. Dr. Vincze Szilvia

Függvények Megoldások

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Hatvány gyök logaritmus

Függvényhatárérték és folytonosság

Egyenletek, egyenlőtlenségek V.

Trigonometria Megoldások. 1) Igazolja, hogy ha egy háromszög szögeire érvényes az alábbi összefüggés: sin : sin = cos + : cos +, ( ) ( )

Matematika 11. osztály

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

Feladatok a logaritmus témaköréhez 11. osztály, középszint

Trigonometria Megoldások. 1) Oldja meg a következő egyenletet a valós számok halmazán! (12 pont) Megoldás:

25 i, = i, z 1. (x y) + 2i xy 6.1

b) Ábrázolja ugyanabban a koordinátarendszerben a g függvényt! (2 pont) c) Oldja meg az ( x ) 2

E-tananyag Matematika 9. évfolyam Függvények

Dierenciálhányados, derivált

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (Derivált)

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

A Föld középpontja felé szabadon eső test sebessége növekszik, azaz, a

Matematika 8. osztály

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek

f(x) a (x x 0 )-t használjuk.

Matematika szintfelmérő dolgozat a 2018 nyarán felvettek részére augusztus

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások. 1. Az alábbi hozzárendelések közül melyik függvény? Válaszod indokold!

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Trigonometria

Egészrészes feladatok

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások. alapfüggvény (ábrán: fekete)

Descartes-féle, derékszögű koordináta-rendszer

IV. INTEGRÁLSZÁMÍTÁS Megoldások november

Az egyenlőtlenség mindkét oldalát szorozzuk meg 4 16-al:

Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

FÜGGVÉNYEK. A derékszögű koordináta-rendszer

A relációelmélet alapjai

RE 1. Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Trigonometria

A derivált alkalmazásai

Függvények 1. oldal Készítette: Ernyei Kitti. Függvények

8. Egyenletek, egyenlőtlenségek, egyenletrendszerek II.

Analízis házi feladatok

M. 33. Határozza meg az összes olyan kétjegyű szám összegét, amelyek 4-gyel osztva maradékul 3-at adnak!

Függvények július 13. Határozza meg a következ határértékeket! 1. Feladat: x 0 7x 15 x ) = lim. x 7 x 15 x ) = (2 + 0) = lim.

9. Trigonometria. I. Nulladik ZH-ban láttuk: 1. Tegye nagyság szerint növekvő sorrendbe az alábbi értékeket! Megoldás:

Matematika A1a Analízis

minden x D esetén, akkor x 0 -at a függvény maximumhelyének mondjuk, f(x 0 )-at pedig az (abszolút) maximumértékének.

Érettségi feladatok: Függvények 1/9

Matematika A1a Analízis

I. Egyenlet fogalma, algebrai megoldása

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2009/2010 Matematika I. kategória (SZAKKÖZÉPISKOLA) 2. forduló feladatainak megoldása

Hozzárendelés, lineáris függvény

Magasabbfokú egyenletek

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

HALMAZELMÉLET feladatsor 1.

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

Komplex számok. A komplex számok algebrai alakja

1. Folytonosság. 1. (A) Igaz-e, hogy ha D(f) = R, f folytonos és periodikus, akkor f korlátos és van maximuma és minimuma?

Példatár Lineáris algebra és többváltozós függvények

Átírás:

Függvénytani alapfogalmak 015. február 15. 1. Alapfeladatok 1. Feladat: Határozzuk meg a valós számok legb vebb részhalmazát, 4x + melyen az f(x) = hozzárendelési utasítású függvény értelmezhet! x Megoldás: Ha egy függvény esetében csak a hozzárendelési utasítást adják meg, akkor mindig felvet dik az a kérdés, mi a legb vebb halmaz, melyen értelmezhet a függvény. Azt is mondhatjuk ilyenkor, hogy meg kell tennünk a szükséges kikötéseket. Jelen esetben két okból kell kikötést tennünk. Egyrészt a négyzetgyök miatt, hiszen csak nem negatív számoknak létezik négyzetgyöke a valós számok halmazán, másrészt az osztás miatt, hiszen 0-val nem lehet osztani. Írjuk fel ezeket a kikötéseket képlettel, majd rendezzük ket a változóra. Végül határozzuk meg azt a halmazt, melynek elemei mindegyik kikötésnek eleget tesznek. A négyzetgyök miatti kikötés: 4x + 0 Rendezzük ezt x-re. 4x x 4 A nevez miatti kikötés: x 0 Ezt is rendezzük x-re. x x A függvény tehát a változó azon értékeire értelmezhet, melyekre x 4 és x. Célszer bb mindezt más jelöléssel írni. Jelölje a függvény értelmezési tartományát D f, és használjuk az intervallumokra vonatkozó jelöléseket. Ekkor az értelmezési tartomány az alábbi módon írható: D f = [ 4, ) \ { }. 1

. Feladat: Határozzuk meg a valós számok legb vebb részhalmazát, ln(9 4x) melyen az f(x) = hozzárendelési utasítású függvény értelmezhet! 5x + 8 Megoldás: Járjunk el ugyanúgy, mint az el z feladatban. Most is két kikötést kell tennünk, mert logaritmusa csak pozitív számoknak létezik, és nevez ben nem állhat 0. A logaritmus miatti kikötés: 9 4x > 0. Ebb l 9 > 4x, majd 9 4 > x következik. A nevez miatti kikötés: 5x + 8 0. Ebb l 5x 8, majd x 8 5 következik. Ezek alapján a függvény értelmezési tartománya a következ : D f = (, 9 ) { 4, \ 8 }. 5. Feladat: Határozzuk meg a valós számok legb vebb részhalmazát, 1 melyen az f(x) = hozzárendelési utasítású függvény értelmezhet! ln(5x 8) Megoldás: A logaritmus és a nevez miatt kell most is kikötést tennünk. A logaritmus miatti kikötés: 5x 8 > 0. Ebb l 5x > 8, majd x > 8 5 következik. A nevez miatti kikötés: ln(5x 8) 0. Most a rendezés egy kicsit érdekesebb, mint a korábbiakban. Célszer lenne a jobb oldalon álló 0-t is egy megfelel szám természetes alapú logarimusaként írni, mert akkor a logaritmus függvény szigorú monotonitása miatt elhagyhatjuk mindkét oldalról a logaritmust. Tudjuk, hogy ln 1 = 0, így ezt írjuk a jobb oldalra. ln(5x 8) ln 1 Ebb l 5x 8 1 következik, amit már könnyen tudunk rendezni. 5x 9, majd x 9 5. Ezek alapján a függvény értelmezési tartománya a következ : ( ) { 8 9 D f = 5, \. 5} 4. Feladat: Határozzuk meg a valós számok legb vebb részhalmazát, melyen az f(x) = arcsin x + 7 hozzárendelési utasítású függvény értelmezhet! 8 Megoldás: Most csak egyetlen kikötést kell tennünk az arcsin miatt. Tudjuk, hogy ez a függvény a [ 1, 1] intervallumon értelmezhet. Jelen

esetben azon kifejezés értékének kell ebbe az itervallumba esni, aminek az arcsin-át vesszük. A kikötés tehát: 1 x + 7 1 8 Ez egy kett s egyenl tlenség. Felbonthatjuk két egyenl tlenségre is, de elvégezhetjük egyben is a rendezési lépéseket. Els ként szorozzunk 8-cal. 8 x + 7 8 Vonjunk ki 7-et. 15 x 1 Végül osszunk -mal. 5 x 1 A függvény értelmezési tartománya a következ : [ D f = 5, 1 ]. 5. Feladat: Határozzuk meg az f(x) = (x +) hozzárendelési utasítású függvény értékkészletét, ha az értelmezési tartomány a valós számok legb vebb olyan részhalmaza, melyen a függvény értelmezhet! Megoldás: A függvény nyilvánvalóan értelmezhet minden valós számra, tehát D f = IR. A g(x) = x függvény értékkészlete ismert, hiszen elemi alapfüggvény. Tudjuk, hogy R g = [0, ), azaz x 0 teljesül minden x IR esetén, és az x függvény fel is veszi az összes nem negatív értéket. Ezt felhasználva határozzuk meg f értékkészletét. Alakítsuk át f hozzárendelési utasítását úgy, hogy felbontjuk a zárójelet. f(x) = x + 6 Látható, hogy f a g-b l lineáris transzformációkkal származtatható, két lépésben. Els ként az x helyett x -re térünk át. Ez azt jelenti, hogy minden függvényérték kétszeresére változik. Ez azonban nem változtatja az értékkészletet, hiszen x 0 akkor és csak akkor, ha x 0. Második lépésben a x -r l x + 6-ra térünk át. Ez azt jelenti a függvény értékei megn nek 6-tal, s ez már változtat az értékkészleten. A x 0 egyenl tlenség ugyanis akkor és csak akkor teljesül, ha x + 6 6. Ebb l következ en az f függvény értékkészlete a következ : R f = [6, ).

6. Feladat: Határozzuk meg az f(x) = 4e x hozzárendelési utasítású függvény értékkészletét, ha az értelmezési tartomány a valós számok legb vebb olyan részhalmaza, melyen a függvény értelmezhet! Megoldás: A függvény nyilvánvalóan értelmezhet minden való számra, tehát D f = IR. Hasonlóan, mint az el z feladatban, most is egy elemi alapfüggvényb l lineáris transzformációkkal kapjuk az f függvényt. Tekintsük ugyanis a g(x) = e x függvényt, azaz a jól ismert exponenciális függvényt. Ebb l származtatható transzformációkkal az f függvény, ugyanúgy két lépésben, mint az el z feladatban. A g függvény értékkészletét ismerjük, hiszen e x > 0 minden x IR esetén, s a függvény fel is vesz minden pozitív értéket, tehát R g = (0, ). Az e x > 0 egyenl tlenség viszont ekvivalens a 4e x > 0 egyenl tlenséggel, majd újabb ekvivalens átalakítással a 4e x > egyenl tlenséget kapjuk. Ez pedig azt jelenti, hogy az f függvény értékkészlete az alábbi: R f = (, ). 7. Feladat: Adjuk meg az f g és g f összetett függvények hozzárendelési utasítását, ha f(x) = x 1 és g(x) = 1 x! x Megoldás: Összetett függvénynek az olyan hozzárendeléseket nevezzük, amelyeket függvények egymás utánjaként állítunk el. Például az f g függvény azt jelenti, hogy el ször a g hozzárendelést hajtjuk végre, majd a kapott értékb l indulva végrehajtjuk az f hozzárendelést. Ezt az egymás utániságot fejezi ki az összetett függvények másik jelölési módja, amikor az f g összetett függvényt f(g(x))-szel jelölik. Ez a jelölésmód magyarázatot ad az elnevezésekre is, miszerint az els hozzárendelést bels függvénynek nevezzük, a másodikat pedig küls függvénynek. Ebb l a jelölésmódból pedig az is egyértelm, hogy az összetett függvény hozzárendelési utasítását úgy kapjuk, hogy a küls függvény hozzárendelési utasításában a változó szerepét a bels függvény veszi át. Képletben ez annyit jelent, hogy a küls függvényben x helyére a bels függyvényt kell helyettesítenünk. Ennyi magyarázat után lássuk a két összetett függvény hozzárendelési utasítását. Az f g el állításakor f-ben helyettesítünk x helyére g(x)- et, míg a g f esetén pedig g-ben helyettesítünk x helyére f(x)-et. Az eredmények a következ k: (f g)(x) = f(g(x)) = (1 x) 1 (1 x) = x 1 x Ha b vítünk 1-gyel, akkor ez a következ módon is írható: 4

(f g)(x) = f(g(x)) = x x 1. x 1 (g f)(x) = g(f(x)) = 1 x Ezt is írhatjuk más formában, ha a gyökjel alatt a törtet két részre bontjuk. Így a következ alakot kapjuk: (g f)(x) = g(f(x)) = 1 1 1 x. 8. Feladat: Adjuk meg az f g és g f összetett függvények hozzárendelési utasítását, ha f(x) = x + 1 és g(x) = 5 x+! Megoldás: Amint az el z feladat megoldásában már szerepelt, az f g el állításakor f-ben x helyére g(x)-et helyettesítünk, míg a g f esetén pedig g-ben helyettesítünk f(x)-et x helyére. Így az alábbiakat kapjuk: (f g)(x) = f(g(x)) = 5 x+ + 1, (g f)(x) = g(f(x)) = 5 x+1+. 9. Feladat: Adjuk meg az f f összetett függvény hozzárendelési utasítását, ha f(x) = x + 1! Megoldás: Olyan összetett függvényt kell el állítanunk, amelynek a küls és bels függvénye is az f függvény. Ez azt jelenti, az f függvényben az x helyére f(x)-et kell helyettesítenünk. Így a következ t kapjuk: (f f)(x) = f(f(x)) = (x +1) +1 = (x 4 +x +1)+1 = x 4 +x + 10. Feladat: Adjunk meg küls és bels függvényt az f(x) = cos x összetett függvény esetén! Megoldás: Amint a kett vel el bbi feladat magyarázatában szerepelt, a bels függvény az els hozzárendelés, a küls függvény pedig a második hozzárendelés, a függvények egymás utánjában. Amikor tehát egy összetett függvényhez keresünk küls és bels függvényt, akkor azt kell átgondolnunk, milyen hozzárendelést hajtunk végre el ször x-en. Most nyilvánvalóan x-nek cos-át vesszük, tehát ez lehet bels függvény. Mivel a küls függvényben a változó szerepét a bels függyvény veszi át, így ezen bels függvényhez tartozó küls függvényt úgy kapjuk meg, hogy a bels függvény helyére egyszer en a változót, általában x-et írjuk. Jelen esetben így a következ ket kapjuk. Bels függvény: g(x) = cos x Küls függvény: h(x) = x Ezen két függvényb l az f nyilván a h g kompozícióval kapható meg. 5

11. Feladat: Adjunk meg küls és bels függvényt az f(x) = tg x összetett függvény esetén! Megoldás: Feladatunk ugyanaz, mint az el bb. Gondoljuk végig, mi az els hozzárendelés. Ehhez célszer az f hozzárendelési utasítását egy kicsit átalakítani, ugyanis a jelölés félrevezet lehet. Amikor egy függvénynél szerepel hatványozás, az ugyanazt jelenti, mintha a függvényt zárójelbe tennénk, s a zárójelen kívülre írnánk hatványozást. Jelen esetben például a következ t: f(x) = tg x = (tg x) A rövidebb írásmód is hasznos, mert nem kell olyan sok zárójelet használnunk, de nem szabad elfeledkezni a jelentésér l. A hosszabb jelölésmód mutatja ugyanis egyértelm bben, hogy itt el ször a tg-ét vesszük az x-nek, majd amit kaptunk, azt emeljük négyzetre. Ezzel találtunk is küls és bels függvényt. Bels függvény: g(x) = tg x Küls függvény: h(x) = x Ebb l a két függvényb l az f nyilván a h g kompozícióval kapható meg. 1. Feladat: Határozzuk meg az f(x) = (4x + 1) képlet függvény inverzének hozzárendelési utasítását! Megoldás: Az f függvény kölcsönösen egyértelm, mert f(a) = f(b) csak akkor teljesül, ha a = b, tehát létezik inverze. Az inverz függvény tulajdonképpen az eredeti hozzárendelés megfordítottját jelenti. Ha az eredeti függvényben az értéket röviden y-nal jelöljük, akkor az f függvényt az y = (4x + 1) egyenlettel adhatjuk meg. Az inverz függvényben felcserél dik a független változó, azaz x, és a függ változó, azaz y szerepe. Ami eddig az értelmezési tartomány volt az lesz az inverzben az értékkészlet, s ami az eredeti függvény értékkészlete volt, az lesz az inverz értelmezési tartománya. A hozzárendelési utasítás meghatározásakor ez azt jelenti, hogy fel kell cserélnünk az egyenletben x és y szerepét. Az inverz függvényt tehát az x = (4y + 1) egyenlet adja meg. Ez azonban így nem egy explicit alakban adott függvény, azaz nincs a függvényértékre, tehát y-ra rendezve. Ha lehetséges, akkor célszer bb inkább explicit alakban megadni a függvényeket, mert úgy sokkal egyszer bben kezelhet k. Próbáljuk meg tehát y-ra rendezni az egyenletet. Els lépésként vonjunk mindkét oldalból köbgyököt. x = 4y + 1 Ezután vonjunk ki mindkét oldalból 1-et, majd osszunk 4-gyel. 6

x 1 = y 4 Ezzel meg is kaptuk explicit alakban az inverz függvény hozzárendelési utasítását, melyet az alábbi módon írhatunk: x 1 f 1 (x) =. 4 Megjegyzés: Felhívjuk a gyelmet arra, hogy az f 1 (x) jelölésben nem hatványozásról van szó! Ezzel nem az f függvény 1-dik hatványát jelöljük, hanem az inverzét. 1. Feladat: Határozzuk meg az f(x) = e x+5 képlet függvény inverzének hozzárendelési utasítását! Megoldás: Az f függvény kölcsönösen egyértelm, tehát létezik inverze. Járjunk el az el z feladatban leírtak szerint, azaz írjunk az f(x) helyére y-t. y = e x+5 Majd cseréljük fel x és y szerepét. x = e y+5 Ezután rendezzük y-ra az egyenletet. Mivel y kitev ben szerepel, ezért vesszük mindkét oldal természetes alapú logaritmusát. ln x = ln(e y+5 ) Mindezt azért tettük, mert középiskolából ismert, hogy log a (a b ) = b, s így ln(e y+5 ) = y + 5. (Ne feledkezzünk el arról, hogy az ln ugyanazt jelenti, mintha log e -t írnánk.) Így az egyenlet a következ lesz. ln x = y + 5 A további rendezési lépések már egyszer ek, el ször kivonunk 5-öt, majd osztunk -vel. ln x 5 = y Az inverz függvény hozzárendelési utasítása tehát a következ : f 1 (x) = ln x 5. 14. Feladat: Határozzuk meg az f(x) = ln(6x 7) képlet függvény inverzének hozzárendelési utasítását! Megoldás: Az f függvény kölcsönösen egyértelm, tehát létezik inverze. Írjunk az f(x) helyére y-t. y = ln(6x 7) 7

Cseréljük fel x és y szerepét. x = ln(6y 7) Rendezzük y-ra az egyenletet. Mivel y logaritmuson belül szerepel, ezért emeljük fel az e számot az egyenlet jobb illetve bal oldalára. e x = e ln(6y 7) Ezt azért tesszük, mert a logaritmus deníciója szerint a log a b = b, s így e ln(6y 7) = 6y 7. Ezzel az egyenlet a következ alakot ölti. e x = 6y 7 Már csak egyszer rendezési lépések vannak hátra. El ször mindkét oldalhoz adjunk 7-et, majd osszunk 6-tal. e x + 7 = y 6 Az inverz függvény hozzárendelési utasítása tehát az alábbi: f 1 (x) = ex + 7. 6. Összetett feladatok 1. Feladat: Határozzuk meg a valós számok legb vebb részhalmazát, ln(x + 9) melyen az f(x) = hozzárendelési utasítású függvény értelmezhet! 6 x Megoldás: Hasonló feladattal találkoztunk az alapfeladatok között is. Most annyiban változott a helyzet, hogy több kikötést kell tenni, s így az összes kikötésnek elget tev halmaz meghatározása is nehezebb. Menjünk sorba a kikötéseken. Logaritmus miatti kikötés: x + 9 > 0, amib l x > 9 következik. Négyzetgyök miatti kikötés: 6 x 0, amib l x 6 következik. Ezt azonban még tovább kell alakítanunk. Ez az egyenl tlenség akkor teljesül, ha 6 x 6. Nevez miatti kikötés: 6 x 0, amib l 6 x. Mindkét oldal nemnegatív, így négyzetre emelhetünk. 6 x 4. Ebb l x, azaz x ±. Miután megtettük a kikötéseket, meg kell keresnünk azt a halmazt, melynek elemei mindegyik kikötésnek eleget tesznek. Ehhez csoportosítsuk a kikötéseket. Lehetnek olyan kikötések, amelyek alulról korlátozzák x értékét. Most két ilyen kikötésünk van, egyrészt 9 < x, másrészt 6 x. Ki kell 8

választanunk ezek közül az er sebbet, amelynek teljesülése maga után vonja a másik teljesülését is. Most a 9 < x az er sebb, hiszen ha ez teljesül akkor teljesül az 6 x kikötés is. Lehet olyan kikötés, ami felülr l korlátozza x értékét. Ilyen most csak egy van, x 6. Ha több ilyen kikötésünk lenne, akkor természetesen itt is ki kellene választanunk a leger sebbet. Valamint lehet kizáró kikötés. Ilyen most az x ±. Ezek után már egyenl tlenségekkel könny megadni a függvény értelmezési tartományát. Annak kell teljesülni, hogy 9 < x 6 és x ±. Ugyanez intervallumként felírva a következ : D f = ( 9 ], 6 \ {±}.. Feladat: Határozzuk meg a valós számok legb vebb részhalmazát, arccos x + 5 melyen az f(x) = 7 1 hozzárendelési utasítású függvény x + 7 értelmezhet! Megoldás: A feladat nagyon hasonlít az el z re. Tegyük meg a szükséges kikötésket. Az arccos miatti kikötés: 1 x + 5 1. 7 Ebb l 7 x + 5 7 következik, majd 1 x, s végül a 6 x 1 egyenl tlenséget kapjuk. A négyzetgyök miatti kikötés: x + 7 0, amib l x 7 következik. Nevez miatti kikötés: 1 x + 7 0, amib l x + 7 1 következik. Mindkét oldal nem negatív, így négyzetre emelés után x + 7 1 következik, amib l x. Két olyan kikötésünk van, ami aluról korlátozza x értékét. Ezek a 6 x és 7 x egyenl tlenségek. Közülük a második az er sebb, tehát a 7 x feltételnek kell teljesülni. Felülr l csak az x 1 feltétel korlátozza x-et. Valamint van egy kizáró feltételünk is, x. Ezekb l a függvény értelmezési tartománya a következ : D f = [ 7 ], 1 \ { }. 9

1. ábra. f(x) = x + 4x + 4 és annak lesz kítése. Feladat: Tekintsük az f(x) = x + 4x + 4 függvényt. Sz kítsük le a függvényt minél tágabb halmazra úgy, hogy a lesz kítés kölcsönösen egyértelm legyen. Határozzuk meg ezen lesz kített függvény inverzét. Adjuk meg az inverz értelmezési tartományát és értékkészletét is! Megoldás: Ha a valós számok halmazán értelmezzük a függvényt, akkor nem kölcsönösen egyértelm, hisz például f( ) = ( ) + 4 ( ) + 4 = 1 és f( 1) = ( 1) + 4 ( 1) + 4 = 1, azaz léteznek olyan különböz értékei x-nek, amelyekre ugyanazt az értéket veszi fel a függvény, s ezért lesz kítés nélkül nem invertálható. A megfelel lesz kítés megkereséséhez ábrázoljuk a függvényt, el tte azonban alakítsuk át a hozzárendelési utasítását. Könnyen felismerhet, hogy f(x) = x + 4x + 4 = (x + ). Ebb l látható, hogy a függvény grakonja egy olyan parabola, melyet az x függvény grakonjából x tengellyel párhuzamos, negatív irányú, egységgel történ eltolással kapunk. Az is látható az ábráról, hogy ha lesz kítjük a függvényt az x halmazra, akkor ezen lesz kítésen a függvény szigorúan monoton növ lesz, tehát kölcsönösen egyértelm. (Lényegében csak a parabola felét vesszük.) Ennél kevésbé nem sz kíthetünk a függvényen, mert akkor már lennének a grakonnak olyan pontjai, melyek azonos magasságban helyezkednének el, ami azt jelenti, a függvény nem kölcsönösen egyértelm. Egy megfelel lesz kítés tehát a következ : g(x) = x + 4x + 4 és D g = [, ) Ezen g függvénynek határozzuk meg az inverzét. Ehhez írjunk a g(x) helyére a hozzárendelési utasításban y-t. 10

. ábra. A g 1 (x) = x inverz függvény y = x + 4x + 4 Ezután cseréljük fel x és y szerepét. x = y + 4y + 4 A kapott egyenletet oldjuk meg y-ra. A jobb oldalt alakítsuk át. x = (y + ) Mivel a lesz kített függvény értelmezési tartománya lesz az inverz értékkészlete, így tudjuk y. Ebb l következ en y + 0, tehát ha mindkét oldalból gyököt vonunk, nincs szükség abszolút értékre. A következ t kapjuk: x = y +, amib l y = x. A g inverzének hozzárendelési utasítása tehát az alábbi: g 1 (x) = x. A négyzetgyök miatt ez a függvény csak a nem negatív számokon van értelmezve, így D g 1 = [0, ). Már korábban említettük, hogy az inverz értékkészlete a g függvény értelmezési tartománya, tehát R g 1 = [, ) Ha ábrázoljuk a g 1 (x) = x inverz függvényt, akkor mindez a grakonról is leolvasható. 11

( ) x. ábra. f(x) = sin + és annak lesz kítése ( ) x 4. Feladat: Tekintsük az f(x) = sin + függvényt. Sz kítsük le a függvényt minél tágabb halmazra úgy, hogy a lesz kítés kölcsönösen egyértelm legyen. Határozzuk meg ezen lesz kített függvény inverzét. Adjuk meg az inverz értelmezési tartományát és értékkészletét is! Megoldás: A feladat az el z h z hasonló. Ott sokat segített a függvény grakonja, ezért célszer nek t nik most is ábrát készíteni. A sin függvény grakonjából kaphatjuk meg f grakonját lineráis transzformációkkal. Mivel a sin mögött nem x áll, hanem x, ezért x tengellyel párhuzamosan kétszeresre kell nyújtani a függvény grakonját. A -as szorzó a sin el tt azt jelenti, hogy y tengellyel párhuzamosan háromszorosra kell nyújtani a grakont. Végül a + miatt y tengellyel párhuzamosan, pozitív irányban, -vel el kell tolni a grakont. Jól látható, hogy a minden valós számra értelmezett függvény nem kölcsönösen egyértelm, ezért nem invertálható. Ha azonban a [ π, π] intervallumra lesz kítjük a függvényt, akkor egy szigorúan monoton növekv függvényt kapunk. Ez kölcsönösen egyértelm, így már invertálható. Ennél szélesebb intervallumon azonban már nem kölcsönösen egyértelm a függvény. Egy megfelel lesz kítés így a következ : ( ) x g(x) = sin + és D g = [ π, π]. Ezen g függvénynek határozzuk meg az inverzét. Ehhez írjunk a g(x) helyére a hozzárendelési utasításban y-t. ( ) x y = sin + 1

Ezután cseréljük fel x és y szerepét. ( ) y x = sin + Majd fejezzük ki y-t az egyenletb l. A rendezés els két lépése egyszer. Vonjunk ki mindkét oldalból -t, majd osszunk -mal. Így a következ t kapjuk: ( ) x y = sin Mivel az y a sin függvény argumentumában szerepel, ezért mindkét oldalnak vesszük az arcsin-át. arcsin x ( ( )) y = arcsin sin Ez azért jó, mert így a jobb oldalon arcsin és sin áll egymás után egy összetett függvényben, melyek egymás inverzei, s általánosan igaz, hogy f 1 (f(x)) = x, ha x eleme azon lesz kítés értelmezési tartományának, melyen az f-et invertáljuk. Ezért egy ilyen összetett függvény egyszer en az argumentummal egyenl. Általánosságban is azt mondhatjuk, hogy ha egy egyenletben egy függvény mögött áll az ismeretlen, akkor az egyenlet mindkét oldalán vesszük a függvény inverzét. Így eltüntetht a függvény, és az ismeretlen kifejezhet. Az egyenletünk ezután a következ alakot ölti. arcsin x = y Már csak -vel kell szoroznunk az egyenletet. arcsin x = y A g függvény inverze tehát a következ : g 1 (x) = arcsin x Határozzuk meg ezen függvény legb vebb értelmezési tartományát. Az arcsin miatti kikötés: 1 x 1 Rendezés után a következ t kapjuk: 1 x 5 A g 1 (x) függvény értelmezési tartománya tehát a következ : D g 1 = [ 1, 5]. Az ábráról leolvasható, hogy ez az eredeti függvény értékkészlete. Mivel az invertálás során felcserél dik az értelmezési tartomány és az értékkészlet, így g 1 (x) értékkészlete megegyezik a g(x) értelmezési tartományával. Ennek következtében R g 1 = [ π, π]. 1

4. ábra. A g 1 (x) = arcsin x inverz függvény Ha ábrázoljuk a g 1 (x) = arcsin x inverz függvényt, akkor mindez a grakonról is leolvasható. Ezen függvény grakonját, az arcsin függvény grakonjából kaphatjuk meg lineris transzformációkkal. Megjegyzés: Az utolsó két feladat ábráin jól látszik, hogy az eredeti és az inverz függvény grakonja egymás türkörképe az y = x egyenlet egyenesre nézve. 14