究竟什么是特殊函数
究竟什么是特殊函数
究竟什么是特殊函数
究竟什么是特殊函数
特殊的函数反函数 一般地,设函数y=f(x)(x∈A)的值域是C,根据这个函数中x,y的关系,用y把x表示出,得到x=f(y).若对于y在C中的任何一个值,通过x=f(y),x在A中都有唯一的值和它对应,那么,x=f(y)就表示y是自变量,x是自变量y的函数,这样的函数x=f(y)(y∈C)叫做函数y=f(x)(x∈A)的反函数,记作x=f^-1(y).反函数y=f^-1(x)的定义域、值域分别是函数y=f(x)的值域、定义域.
说明:⑴在函数x=f^-1(y)中,y是自变量,x是函数,但习惯上,我们一般用x表示自变量,用y表示函数,为此我们常常对调函数x=f^-1(y)中的字母x,y,把它改写成y=f^-1(x),今后凡无特别说明,函数y=f(x)的反函数都采用这种经过改写的形式.
⑵反函数也是函数,因为它符合函数的定义.从反函数的定义可知,对于任意一个函数y=f(x)来说,不一定有反函数,若函数y=f(x)有反函数y=f^-1(x),那么函数y=f^-1(x)的反函数就是y=f(x),这就是说,函数y=f(x)与y=f^-1(x)互为反函数.
⑶从映射的定义可知,函数y=f(x)是定义域A到值域C的映射,而它的反函数y=f^-1(x)是集合C到集合A的映射,因此,函数y=f(x)的定义域正好是它的反函数y=f^-1(x)的值域;函数y=f(x)的值域正好是它的反函数y=f^-1(x)的定义域(如下表):
函数y=f(x)反函数y=f^-1(x)
定义域AC
值域CA
⑷上述定义用“逆”映射概念可叙述为:
若确定函数y=f(x)的映射f是函数的定义域到值域“上”的“一一映射”,那么由f的“逆”映射f^-1所确定的函数x=f^-1(x)就叫做函数y=f(x)的反函数.反函数x=f^-1(x)的定义域、值域分别是函数y=f(x)的值域、定义域.
开始的两个例子:s=vt记为f(t)=vt,则它的反函数就可以写为f^-1(t)=t/v,同样y=2x+6记为f(x)=2x+6,则它的反函数为:f^-1(x)=x/2-3.
有时是反函数需要进行分类讨论,如:f(x)=X+1/X,需将X进行分类讨论:在X大于0时的情况,X小于0的情况,多是要注意的.一般分数函数的反函数的表示为y=ax+b/cx+d(a/c不等于b/d)--y=b-dx/cx+a
反函数的应用:
直接求函数的值域困难时,可以通过求其原函数的定义域来确定原函数的值域,求反函数的步骤是这样的
1.先求出原函数的值域,因为原函数的值域就是反函数的定义域
(我们知道函数的三要素是定义域,值域,对应法则,所以先求反函数的定义域是求反函数的第一步)
2.反解x,也就是用y来表示x
3.改写,交换位置,也就是把x改成y,把y改成x
4.写出反函数及其定义域
就关系而言,一般是双向的,函数也如此,设y=f(x)为已知的函数,若对每个y∈Y,有唯一的x∈X,使f(x)=y,这是一个由y找x的过程,即x成了y的函数,记为x=f-1(y).则f-1为f的反函数.习惯上用x表示自变量,故这个函数仍记为y=f-1(x),例如y=sinx与y=arcsinx互为反函数.在同一坐标系中,y=f(x)与y=f-1(x)的图形关于直线y=x对称.
隐函数若能由方程F(x,y)=0确定y为x的函数y=f(x),即F(x,f(x))≡0,就称y是x的隐函数.
注意:此处为方程F(x,y)=0并非函数.
思考:隐函数是否为函数?
不是,因为在其变化的过程中并不满足“一对一”和“多对一”.
多元函数设点(x1,x2,…,xn)∈GÍRn,UÍR1,若对每一点(x1,x2,…,xn)∈G,由某规则f有唯一的u∈U与之对应:f:G→U,u=f(x1,x2,…,xn),则称f为一个n元函数,G为定义域,U为值域.
基本初等函数及其图像幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数称为基本初等函数.
①幂函数:y=xμ(μ≠0,μ为任意实数)定义域:μ为正整数时为(-∞,+∞),μ为负整数时是(-∞,0)∪(0,+∞);μ=α(为整数),当α是奇数时为(-∞,+∞),当α是偶数时为(0,+∞);μ=p/q,p,q互素,作为的复合函数进行讨论.略图如图2、图3.
②指数函数:y=ax(a>0,a≠1),定义成为(-∞,+∞),值域为(0,+∞),a>0时是严格单调增加的函数(即当x2>x1时,),0<a<1时是严格单减函数.对任何a,图像均过点(0,1),注意y=ax和y=()x的图形关于y轴对称.如图4.
③对数函数:y=logax(a>0),称a为底,定义域为(0,+∞),值域为(-∞,+∞).a>1时是严格单调增加的,0<a<1时是严格单减的.不论a为何值,对数函数的图形均过点(1,0),对数函数与指数函数互为反函数.如图5.
以10为底的对数称为常用对数,简记为lgx.在科学技术中普遍使用的是以e为底的对数,即自然对数,记作lnx.
④三角函数:见表2.
正弦函数、余弦函数如图6,图7所示.
⑤反三角函数:见表3.双曲正、余弦如图8.
⑥双曲函数:双曲正弦(ex-e-x),双曲余弦?(ex+e-x),双曲正切(ex-e-x)/(ex+e-x),双曲余切(ex+e-x)/(ex-e-x).