Referat Functii Mate

Mai jos puteti citi fragmente din Referat Functii Mate si de asemenea puteti face Download Referat functii mate

Citeste fragmente din Referat Functii Mate

CUPRINS Pag. Capitolul 1. Noţiuni generale despre funcţii Noţiunea de funcţie ……………………………………………… 2 Graficul unei funcţii ………………………………………………5 Paritatea funcţiilor ……………………………………………….. 5 Monotonia funcţiilor ……………………………….…………….. 6 Valori extreme ale unei funcţii. Funcţie mărginită ……………….7 Bijectivitate ………………………………………………………. 9 Inversabilitate ……………………………………………………..9 Operaţii cu funcţii ………………………………………………. 10 Compunerea funcţiilor …………………………………………... 11 Capitolul 2. Funcţii particulare Funcţia de gradul I ……………………………………………… 13 Funcţia de gradul al doilea ……………………………………… 14 Alte funcţii numerice …………………………………………… 15 Funcţia exponenţială ……………………………………………. 17 Funcţia logaritmică ……………………………………………... 18 Funcţia trigonometrică directă ………………………………….. 19 Funcţia trigonometrică inversă ………………………………….. 21 FUNCŢII DEFINIŢIE. NOTAŢIE. Mulţimea A se numeşte domeniul de definiţie a funcţiei (. B se numeşte mulţimea în care funcţia ia valori sau codomeniul funcţiei (. Dacă ( este o funcţie de la A la B, atunci se mai spune că ( este o aplicaţie de la A la B. De obicei funcţiile se notează cu litere mici (, g, h, … Mulţimea funcţiilor de la A la B se notează cu F (A, B). MODURI DE A DEFINI O FUNCŢIE. Indiferent de modul în care este definită o funcţie trebuie precizate cele trei elemente care o caracterizează: domeniul de definiţie, codomeniul şi legea de corespondenţă. 1. FUNCŢII DEFINITE SINTETIC corespund acelor funcţii f : A( B pentru care se indică fiecărui element x din A elementul y = f (x) din B. Acest lucru se poate face fie cu ajutorul diagramei cu săgeţi, fie cu ajutorul tabelului de valori sau printr-un tablou. Acest mod de a defini o funcţie se utilizează când A este o mulţime finită. EXEMPLE. 1) Fie f : {1, 2, 3} ( {a,b} definită prin f (1) = f (2) = a, f (3) = b. În diagrama cu săgeţi sunt reprezentate mulţimile prin diagrame, iar legea de corespondenţă prin săgeţi. A B Faptul că fiecărui element x din A îi corespunde un unic Element y = f (x) din B înseamnă pentru diagrama cu săgeţi că din fiecare element din A pleacă o singură săgeată. Cum pentru elementele codomeniului nu avem nici o exigenţă înseamnă că într-un astfel de element pot ajunge una, mai multe săgeţi sau niciuna. Aceeaşi funcţie o putem defini utilizănd tabelul de valori. Acesta este format din două linii. În prima linie se trec elemetele mulţimii pe care este definită funcţia, iar în a doua linie valorile funcţiei în aceste elemente. Pentru cazul analizat tabelul arată astfel: x 1 2 3 y = f (x) a a b 2) Funcţia ( : {1, 2, 3, 4} ( {1, 2, 3, 4} definită prin ((1) = 3, ((2) = 1, ((3) = 4, ((4) = 2 poate fi reprezentată sub forma unui tablou unde în rpima linie avem domeniul de definiţie, 1 2 3 4 ( = 3 1 4 2 iar în linia a doua sunt valorile funcţiei în punctele domeniului (3 este valoarea lui ( în x = 1, 1 este valoarea lui ( în x = 2, etc.). O astfel de funcţie se numeşte permutare de gradul patru. OBSERVAŢIE. Nu putem defini sintetic o funcţie al cărui domeniu de definiţie are o infinitate de elemente. 2. FUNCŢII DEFINITE ANALITIC. Funcţiile ( : A( B definite cu ajutorul unei (unor) formule sau a unor proprietăţi sunt funcţii definite analitic. Corespondenţa ( leagă între ele elementul arbitrar x din A de imaginea sa ((x). EXEMPLE. 1) Fie funcţia ( : R ( R, ((x) = x2. Această funcţie asociază fiecărui număr real x patratul lui, x2. Funcţia ( : Z ( Z, ((x) = x - 1, dacă x este par x + 1, dacă x este impar, este exemplu de funcţie definită prin două formule. Funcţiile definite prin mai multe formule se numesc funcţii multiforme. OBSERVAŢIE. În cazul funcţiilor multiforme, fiecare formulă este valabilă pe o anumită submulţime a lui A şi deci două formule nu pot fi folosite pentru determinarea imaginea unuia şi aceluiaş element. Cea mai frecventă reprezentare a unei funcţii în matematică este printr-o formulă. În acest caz, elementele domeniului de definiţie şi ale domeniului valorilor nu pot fi decât numere sau “obiecte matematice” pentru care s-au introdus reeguli de calcul corespunzătoare. De exemplu: y = 3x – 2. Când asupra domeniului de definiţie nu s-au făcut ipoteze speciale, se consideră ca făcând parte din acesta toate numerele reale, cărora din formula respectivă li se pune în corespondenţă o anumită valoare. În cazul funcţiei y = 3x – 2, domeniul de definiţie este alcătuit din mulţimea numerelor reale. IMAGINEA UNEI FUNCŢII. PREIMAGINEA UNEI FUNCŢII. Fie ( : A ( B. Din definiţia funcţiei, fiecărui element x ( A I se asociază prin funcţia ( un unic element ((x) ( B, numit imaginea lui x prin ( sau valoarea funcţiei ( în x. EXEMPLE. Considerăm funcţia ( : {1, 2, 3, 4} ( {a,b,c,d} dată prin diagrama cu săgeţi. Fie A’ = {1, 2, 3}. Atunci ((A’) = {((1), ((2), ((3)} = {a,c} A B EXEMPLE. În funcţia ( : {-1, 0, 1, 2} ( {a, b, c, d, e} definită cu ajutorul diagramei cu săgeţi. Atunci Im( = {((-1), ((0), ((1), ((2)} = {a, b, c} ( B. A B EXEMPLE. Se consideră funcţia ( : {-1, 0, 1, 2} ( {1, 2, 3} definită prin diagrama cu săgeţi. În acest caz, (-1({1}) = {0}, deoarece ((0) = 1; (-1({2}) = {-1, 1} pentru că ((-1) = ((1) = 2; (-1({1,2}) = {-1, 0, 1}, deoarece ((-1) = 2, ((0) = 1, ((1) = 2. A B GRAFICUL UNEI FUNCŢII. Se observă că G( ( A x B. EXEMPLE. 1) Fie funcţia ( : A ( B, definită prin diagrama alăturată. Graficul funcţiei ( este mulţimea G( = {(1, a), (2, a), (3, b)}. A ( B Fie funcţia numerică ( : A ( B definită prin tabelul de valori. x -1 0 1 2 În acest caz, graficul lui ( este mulţimea G( = {(-1, 2), (0, 3), (1, -2), (2, 0)}. ((x) 2 3 -2 0 REPREZENTAREA GRAFICÃ A UNEI FUNCŢII NUMERICE. Dacă funcţia ( : A ( B este o funcţie numerică, atunci la produsul cartezian A x B ( R x R, unui cuplu (x, y) din A x B i se poate asocia în planul în care se consideră un reper cartezian (planul cartezian) un punct M(x, y) (punctul M având coordonatele x, y, componentele cuplului). Cum mulţimea R x R se reprezintă geometric prin planul cartezian, se poate deduce că: graficul funcţiei numerice se reprezintă geometric printr-o anumită submulţime a planului. Această submulţime a planului se numeşte reprezentarea geometrică a graficului funcţiei. Reprezentarea grafică a unei funcţii ( : A ( B este, în general, o curbă, numită curba reprezentativă a funcţiei ( şi notată C( = {M (x, y) (x ( A, y = ((x)}. Prin abuz de limbaj, în loc de reprezentarea geometrică a unei funcţii vom spune simplu graficul funcţiei (. EXEMPLE. Funcţia ( : {-1, 0, 1} ( R, ((x) = 2x are graficul G( = {(-1, -2), (0, 0), (1, 2)}, iar reprezentarea grafică este formată din trei puncte: A(-1, -2), O(0, 0), B(1, 2). FUNCŢII PARE. FUNCŢII IMPARE. OBSERVAŢII. ( pară ( Gf simetric faţă de Oy ( impară ( Gf simetric faţă de O (originea axelor). MONOTONIA FUNCŢIILOR. Fie ( : A ( R, o funcţie de variabilă reală şi I ( A. O funcţie ( strict crescătoare pe I sau strict descrescătoare pe I se numeşte strict monotonă pe I. O funcţie ( crescătoare pe I sau descrescătoare pe I se numeşte monotonă pe I. Dacă ( este strict monotonă (sau monotonă) pe A (pe tot domeniul de definiţie ) spunem simplu că funcţia ( este strict mnotonă (sau monotonă) fără a mai indica mulţimea. A studia monotonia unei funcţii ( : A ( R revine la a preciza submulţimile lui A pe care ( este strict crescătoare (crescătoare) şi submulţimile lui A pe care ( este strict descrescătoare (descrescătoare). Pentru studiul monotoniei unei funcţii numerice ( : A ( R, se utilizează raportul: ((x2) - ((x1) cu x1, x2 ( A, x1( x2, numit raportul de variaţie asociat x2 - x1 funcţiei ( şi numerelor x1, x2. Diferenţa x2 – x1 se numeşte variaţia argumentului, iar diferenţa ((x2) - ((x1) se numeşte variţia funcţiei. Prin urmare raportul de variaţie asociat lui ( şi numerelor x1, x2 este raportul dintre variaţia funcţiei şi variaţia argumentului. Are loc următoarea: VALORI EXTREME ALE UNEI FUNCŢII. FUNCŢIE MÃRGINITÃ. Fie funcţia numerică ( : A ( R, I ( A. Fig. 1 Fig. 2 Valoarea maximă sau minimă a lui ( pe I se numeşte valoarea extremă a funcţiei pe I. Punctul x0 de maxim sau x1 de minim se numeşte punct de extrem pentru funcţia ( pe I. EXEMPLE. Funcţia ( definită prin tabelul de valori are valoarea maximă egală cu 8 şi se atinge pentru x = -6. Deci max ( = ((-6)= x -6 -4 -1 0 1 2 = 8. Punctul x = -6 este punct de maxim ((x) 8 3 -1 -5 0 1 pentru funcţie. Valoarea minimă a lui ( este egală cu –5 şi se obţine pentru x = 0. Deci min ( = ((0) = -5. Punctul x= 0 este punctul de minim al funcţiei. În final, valorile extreme ale funcţiei sunt –5 şi 8, iar punctele de extrem sunt 0 şi respectiv –6. Semnificaţia geometrică a unei funcţii mărgintite este aceea că graficul funcţiei este cuprins între dreptele orizontale y = m, y = M. (fig. 3) Fig. 3 BIJECTIVITATE FUNCTIA INJECTIVA Aceasta ultima echivalenta va fi utilizata pentru a proba ca o functie este injective. Pe diagrama cu sageti o functie este injective daca in fiecare element al codomeniului ajunge cel mult o sageata. : A → B nu este injective este sufficient sa aratam ca exista doua elemente x1, x2 ( A, x1 ≠ x2 pntru care ((x1) = ((x2). OBSERVAŢIE. ( este injectiva ( ((X – Y) = ((X) - ((Y), (X,Y( A EXEMPLU. Să se arate că funcţia ( : R ( R, ((x) = 3x este injectivă. Fie x1, x2 (R pentru care ( (x1)= ( (x2). Avem achivalenţa 3x1=3x2, deci x1=x2, de unde rezultă că ( este injectivă. FUNCTIA SURJECTIVA Din ultima echivalenta se deduce ca: Pe diagrama cu sageti o funtie este surjectiva daca la fiecare element din B ajunge cel putin o sageata. Graficul unei functii poate preciza daca functia este surjectiva. Daca orice pange cel putin o sageata._______________________ralela la Ox dusa printr-un punct al codomeniului taie graficul in cel putin un punct. → B nu este surjectiva daca exista y ( B astfel incat ( x ( A, ( (x) ≠ y. EXEMPLU. Funcţia ( : R (R, ((x) = 3x este surjectivă, deoarece ( y (R, ( x (R a.î. ((x) = y ( 3x= y ( x= y/3. FUNCTIA BIJECTIVA Pe diagrama cu sageti o functi este bijectiva daca in fiecare element al codomeniului ajunge exact o sageata. Se mai spune despre functia bijectiva ca este o corespondenta “one to one” (“unu la unu”). O functie numerica data prin graficul sau este bijectiva daca orice paralela la ax Ox dusa printr-un punct al codomeniului taie graficul in exact un punct. EXEMPLU. Functia (: R( R , ((x) = 3x este bijectiva. INVERSABILITATE FUNCTIA INVERSA : A → B este bijectiva, atunci pentru orice element y ( B exista exact un element x din A astfel incat ((x) = y, ceea ce inseamna ca x = (-1 (y) (adica preimaginea elementului y este elementul x). OBSERVAŢII. 1) Sa remarcam ca functia (-1: B → A exista daca (: A → B este bijectiva. 2) Functia (-1 are ca domeniu de definitie codomeniul functiei directe, iar drept codomeniu, domeniul de definitie al functiei directe. 3) Daca ( este bijectiva, atunci (-1 este bijectiva si avem ((-1 ) -1 = (. 4) Pentru a construi diagrama cu sageti a lui (-1 , schimbam sensul sagetilor de pe diagrama cu sageti a lui (. (Se spune ca (-1 actioneaza “invers” decat ( .) Schema de “functionare” a lui ( si (-1 este redata mai jos. x ( A B ( y Nu conteaza cum se noteaza argumentul lui (-1 . De aceea, vom prefera pe x in locul lui y. OPERATII CU FUNCTII EXEMPLU. ( : Z ( R, ((x) = 3x+1 OBSERVAŢII. 1) Se defineste produdul dintre un numar real ( si o functie ( : A ( R, ca fiind functia (( : A ( R, ((( ) (x) = (( (x), ( x ( A. 2) Daca ( , g : A ( R,atunci definim diferenta dintre functia ( si functia g ca fiind functia ( - g: A ( R, (( - g ) (x) = ((x) – g (x), ( x ( A. De fapt , diferenta ( - g este suma ( + (-g), unde –g = (-1) g. EXEMPLU. Fie (, g : R ( R, ((x) = 3x+1, g(x) = -x +3. Atunci ( + g, ( - g, (g : R ( R prin (( + g )(x) = ( (x) + g(x) = 3x + 1 – x +3 = 2x + 4. (( - g)(x) = ((x) – g(x) = 3x+1 –x – 3 = 4x – 2. ((g)(x) = ((x)g(x) = (3x + 1)(-3 + 1) = -3x2+8x+3. PROPRIETATI ALE ADUNARII FUNCTIILOR Fie ( (A, R) multimea functiilor definite pe A cu valori in R. Atunci are loc urmatoarea: PROPRIETATI ALE INMULTIRII FUNCTIILOR COMPUNEREA FUNCŢIILOR. O altă operaţie care se poate efectua asupra a două funcţii este cea de compunere. Die ( : A ( B, g : B ( C, două funcţi cu următoarea particularitate: codomeniul lui ( este egal cu domeniul lui g. Cu ajutorul acestor funcţii se poate construi o altă funcţie h : A ( C. Funcţia h astfel definită se notează g(( (citim “g compus cu (”) şi reprezintă compunerea funcţiei g cu ( (în această ordine). Funcţia go( are domeniul lui ( (prima funcţie care acţionează în această compunere) şi codomeniul lui g (ultima care acţionează în compunere). OBSERVAŢII. 1) Funcţia compusă go( a două funcţii (, g nu poate fi definită decât dacă codomeniul lui ( coincide cu domeniul de definiţie a lui g. Dacă ( : A ( B, g : B ( A, atunci are sens fog şi gof. În general însă gof (fog. PROPRIETÃŢI ALE COMPUNERII FUNCŢIILOR. Asociativitatea ( (, g , h ( ( avem fo(goh) = (fog)oh Comutativitatea ( (, g ( ( a.î. (og ( go( Element neutru ( o funcţie 1A ( ( a.î. ( ( ( ( avem (o1A = 1Ao( = (; 1A : A ( A; 1A(x) = x (funcţie identică) Elemente simetrizabile Nu toate funcţiile admit inverse! Funcţia inversă: ( : A ( B, g : B ( C; g s.n inversa lui ( dacă fog = 1B; go( = 1A(notaţie: g = (-1) Proprietăti: g = (-1 ( (go()(x) = x ((og)(x) = x; (-1(((x)) = x (x ( A (((-1(x)) = x (x ( B; ( inversabilă ( ( injecţie FUNCŢII PARTICULARE FUNCŢIA DE GRADUL I ( : R( R, ((x) = ax + b, a, b (R OBSERVAŢIE. Funcţia de gradul întâi este bine determinată dacă se cunosc coeficienţii a,b(R MONOTONIA FUNCŢIEI DE GRADUL ÎNTÂI OBSERVAŢII. 1. Semnul lui a precizează monotonia funcţiei de gradul întâi. 2. Ecuaţia y = ax + b reprezintă o pantă a ( 0 (o dreapă obligă – neparalelă cu axa Ox sau cu axa Oy). SEMNUL FUNCŢIEI DE GRADUL ÎNTÂI GRAFICUL FUNCŢIEI DE GRADUL ÎNTÂI Graficul funcţiei de gradul întâi este o dreaptă oblică de ecuaţie y = ax + b. Pentru trasarea unei drepte sunt necesare două puncte care aparţin graficului. BIJECTIVITATEA ŞI INVERSABILITATEA FUNCŢIEI DE GRADUL ÎNTÂI. COMPUNEREA FUNCŢIILOR DE GRADUL ÎNTÂI. FUNCŢIA DE GRADUL AL DOILEA. ( : R ( R , ((x) = ax2 + bx + c, a, b, c ( R, a ( 0. ORSERVAŢII. 1. Funcţia de gradul al doilea este bine determinată dacă se cunosc coeficienţii a ( 0, b, c. Condiţia a ( 0 este esenţială în definiţia funcţiei deoarece dacă a = 0 se obţine ecuaţia afină. Cum domeniul şi codomeniul lui ( coincid cu R, funcţia de gradul al doilea este o funcţie numerică. În loc de ((x) = ax2 + bx + c vom scrie y = ax2 + bx + c. MONOTONIA FUNCŢIEI DE GRADUL AL DOILEA SEMNUL FUNCŢIEI DE GRADUL AL DOILEA. ALTE FUNCŢII NUMERICE. FUNCŢIA PUTERE CU EXPONENT NATURAL. PROPRIEŢÃŢI. FUNCŢIA RADICAL. PROPRIETÃŢI. FUNCŢIA ( : R ( R*, ((x) = 1/x . FUNCŢIA OMOGRAFICÃ. PROPRIETÃŢI. FUNCŢIA MODUL. PROPRIETÃŢI. FUNCŢIA PARTE ÎNTREAGÃ ŞI PARTE FRACŢIONARÃ. FUNCŢIA EXPONENŢIALÃ. OBSERVAŢII. !. Baza a este diferită de 1 pentru că în caz contrar ((x) = 1x = 1 este considerată constantă şi nu este considerată ca o funcţie exponenţială. A nu se confunda funcţia exponenţiala ((x) = ax, a>0, a ( 1 cu functia g(x) = xa, ( x(R. Pentru prima funcţie a este baza puterii ax care este constanta, in timp ce pentru a doua funcţie a este exponentul puterii axa care este constant. GRAFICUL FUNCŢIEI EXPONENŢIALE. Graficul funcţiei exopnenţiale se trasează în două cazuri: Baza a ( (0, 1) (spunem că baza este subunitară). În acest caz graficul funcţiei este situat deasupra axei Ox şi intersectează axa Oy în (0, 1). Graficul funcţiei exponenţiale cu bază subunitară este din ce în ce mai apropiat de axele coordonate, cu cât baza este mai mică. Baza a > 1 (spunem că baza este supraunitară). În acest caz graficul funcţiei este situat deasupra axei Ox şi intersectează axa Oy în (0, 1). Graficul funcţiei exponenţiale cu bază subunitară este din ce în ce mai apropiat de axele coordonate, cu cât baza este mai mare. PROPRIETÃŢI ALE FUNCŢIEI EXPONENŢIALE. OBSERVAŢII. ((x1 – x2) = ((x1) / ((x2); ((cx1) = (((x1))c OBSERVAŢIE. Pentru a > 1, ax1 < ax2 ( x1 < x2; Pentru 0 < a < 1, ax1 < ax2 ( x1 > x2. FUNCŢIA LOGARITMICÃ. OBSERVAŢII. 1. Nu se poate defini logaritmul unui număr real negativ x, deoarece ay > 0, (y (R. alogax = x (identitatea logaritmică fundamentală.) GRAFICUL FUNCŢIEI LOGARITMICE. Graficul funcţiei logaritmice se trasează în două cazuri: Baza a ( (0, 1) (spunem că baza este subunitară). În acest caz graficul funcţiei intersectează axa Ox în punctele de coordonate (0, 1), care este simetricul, în raport cu prima bisectoare, punctului (0, 1) în care graficul funcţiei exponenţiale intersectează axa Oy. Graficul funcţiei logaritmice cu bază subunitară este din ce în ce mai apropiat de axele coordonate, cu cât baza este mai mică. Baza a > 1 (spunem că baza este supraunitară). În acest caz graficul funcţiei intersectează axa Ox în punctele de coordonate (0, 1), care este simetricul, în raport cu prima bisectoare, punctului (0, 1) în care graficul funcţiei exponenţiale intersectează axa Oy. PROPRIETÃTI ALE FUNCŢIEI LOGARITMICE. OBSERVAŢII. g(x1 / x2) = g(x1) – g(x2), ( x1, x2 > 0; ((x1() = (((x1), (x1 > 0. OBSERVAŢIE. Din faptul că g este bijectivă avem echivalenţa: logax = logay ( x = y. OBSERVAŢIE. Pentru a > 1, logax1 < logax2 ( x1 < x2 Pentru 0 < a< 1, logax1 < logax2 ( x1 > x2. FUNCŢIILE TRIGONOMETRICE DIRECTE. FUNCŢIE PERIODICÃ EXEMPLU. Funcţia ( : R ( R, ((x) = 1, x ( Z este periodică, de perioadă 0, x ( R – Z principală T* = 1 FUNCŢIILE SINUS ŞI COSINUS. PROPRIETÃŢI ALE FUNCŢIILOR SINUS ŞI COSINUS. FUNCŢIA TANGENTÃ ŞI COTANGENTÃ. PROPRIETÃŢI ALE FUNCŢIILOR TANGENTÃ ŞI COTANGENTÃ. FUNCŢII TRIGONOMETRICE INVERSE. FUNCŢIA ARCSIN. PROPRIETÃŢI. FUNCŢIA ARCCOS. PROPRIETÃŢI. FUNCŢIA ARCTG. PROPRIETÃŢI. FUNCŢIA ARCCTG. PROPRIETÃŢI. Bibliografie: “Matematică, manual pentru clasa a-IX-a, profil M1, M2”, autor Mircea Ganga, Editura Mathpress 2000. “Matematică, manual pentru clasa a-X-a algebră, profil M1”, autor Mircea Ganga, Editura Mathpress 2001. Materie predată de domnul profesor, Cristian Alexandrescu în anii şcolari 2000 – 2001 şi 2001 – 2002 PAGE PAGE 23 DEFINIŢIE. Fie A şi B două mulţimi nevide. Spunem că am definit o funcţie pe mulţimea A cu valori în B dacă printr-un procedeu oarecare facem ca fiecărui element x ( A să-I corespundă un singur element y ( B. NOTAŢIE. O funcţie definită pe A cu valori în B se notează f : A ( B (citim “f definită pe A cu valori în B”). Uneori o funcţie se notează simbolic A ( B, x ( y = ((x)(citim: “( de x”), unde y este imaginea elementului x din A prin funcţia ( sau încă valoarea funcţiei ( în x. Elementul x se numeşte argument al funcţiei sau variabilă independentă A = domeniul de definiţie; B = codomeniul; Legea f care leagă cele două mulţimi. DEFINIŢIE. Fie ( : A ( B, iar A’ ( A. Se numeşte imaginea lui A’ prin (, notată cu ((A’), submulţimea lui B formată din elementele care sunt imagini prin ( a cel puţin unui element din A’. Deci, ((A’) = {((x) (x ( A’} sau ((A’) = {y ( B ((x ( A’ astfel încât ((x) = y}. DEFINIŢIE. Fie ( : A ( B. Se numeşte imagine a funcţiei (, notată Im( sau ((A), partea lui B constituită din toate imaginile elementelor lui A. Deci, Im( = V(A) = {((x) (x ( A} sau Im( = {y ( B ((x ( A astfel încât ((x) = y}. DEFINIŢIE. Fie ( : A ( B. Se numeşte imaginea reciprocă a unei părţi B’ a lui B, notată (-1(B’), submulţimea lui A formată din acele elemente ale căror imagini prin ( aparţin lui B’. Deci, (-1(B’) = {x (A (((x) ( B’}. DEFINIŢIE. Fie o funcţie ( : A ( B. Se numeşte graficul funcţiei ( mulţimea de cupluri G( = {(x, ((x)) ( x ( A} = {(x, y) (x ( A, y = ((x)}. DEFINIŢIE. Fie ( : A ( B, g : C ( D două funcţii; (, g sunt funcţii egale (( = g) dacă: A = C (funcţiile au acelaşi domeniu de definiţie), B = D (funcţiile au acelaşi codomeniu) şi ((x) = g(x), (x ( A (punctual, funcţiile coincid). DEFINIŢIE. Funcţia ( este strict crescătoare pe I dacă: Funcţia ( este strict descrescătoare pe I dacă: (()x1, x2 ( I (()x1, x2 ( I ( ((x1) < ((x2) ( ((x1) > ((x2) x1 < x2 x1 < x2 DEFINIŢIE. Funcţia ( este crescătoare pe I dacă: Funcţia ( este descrescătoare pe I dacă: (()x1, x2 ( I (()x1, x2 ( I ( ((x1) < ((x2) ( ((x1) > ((x2) x1 < x2 x1 < x2 TEOREMÃ. Fie ( : A ( R o funcţie numerică şi I ( A. Atunci: ( este strict crescătoare (crescătoare) pe I ( ((x2) - ((x1) > (() 0, (()x1, x2 ( I x2 - x1 x1( x2; ( este strict descrescătoare (descrescătoare) pe I ( ((x2) - ((x1) < (() 0, (()x1, x2 ( I x2 - x1 x1( x2; DEFINIŢIE. Dacă există x0 ( I astfel încât ((x) ( ((x0), (x ( I, atunci ((x0) se numeşte maximul funcţiei ( pe mulţimea I şi scriem ((x0) = max((x). Punctul x0 pentru care se obţine valoarea maximă a lui ( pe I se numeşte punct de maxim pentru funcţia ( pe I.(fig. 1) Dacă există x1 ( I astfel încât ((x) ( ((x1), (x ( I, atunci ((x1) se numeşte minimul funcţiei ( pe mulţimea I şi scriem ((x1) = min((x). Punctul x1 pentru care se obţine valoarea minimă a lui ( pe I se numeşte punct de minim pentru funcţia ( pe I.(fig. 2) DEFINITIE. (MARGINIREA UNEI FUNCTII). O functie numerica (: A ( R se numeste marginită dacă există două numere reale m, M a.î. m (M, ( x(A. DEFINITIE. O functie (: A → B se numeste functie injectiva ( sau simplu injectie) daca orice element din B este imaginea prin ( a el mult unui element din A, ceea ce-I echivalent cu faptul ca pentru orice y ( B ecuatia ( (x) = y are cel ,ult o solutie x ( A. Altfel spus, functia ( este injective daca si numai daca doua elemente diferite oarecare din A au imagini diferite in B prin (, adica ( x1, x2 ( A ) ≠ ((x2) x1 = x2 ( x1, x2 ( A (: A → B este injectiva ( ( x1 = x2 ((x1) = ((x2) DEFINITIE. O functie (: A → B se numeste functie surjectiva ( sau simplu surjectie), daca orice element din B este imaginea prin ( a cel putin unui element din A, ceea ce-I echivalent cu faptul ca pentru orice y ( b ecuatia ( (x) = y are cel putin o solutiw x ( A. Altfel spus, functia ( este surjectiva ( ( y ( B, ( x ( A astfel incat ((x) = y. (: A → B este surjectiva ( ( (A) =B, adica Im ( = B. DEFINITIE. O functie (: A → B se numeste functie bijectiva ( sau simplu biejctie), daca este atat injective cat si surjectiva. Altfel spus functia (: A → B este functie bijectiva (( y ( B, (! x ( A astfel incat((x) = y. Simbolul (! Inseamna “exista si este unic”. DEFINITIE. Fie (: A → B o functie bijectiva. Se numeste functie inversa a functiei (, functia g: B → A, care asociaza fiecarui element y din B elementul unic x din A astfel incat ((x) = y. NOTAŢIE. Pentru functia g utilizam notatia (-1 (citim “f la minus unu”). O functie ( care are inversa se spune ca este invesabila. Functia ( se numeste functie directa, iar (-1 functie inversa (a lui (). DEFINIŢIE. Fie A, B ( R. O functie ( : A ( B se numeste functie numerica sau functie reala de variabila reala. DEFINIŢIE. 1) Functia ( +g : A ( R definita prin (( +g) (x) = ( (x) + g (x), ( x ( A, se numeste suma dintre functia ( si functia g. 2) Functia ( ( g : A ( R definita prin (( ( g ) (x) = ( (x) g (x), ( x ( A, se numeste produsul dintre functia ( si functia g. 3) Functia ( / g : A – { x ( g (x) = 0 } ( R definita prin (( / g ) (x) = ((x) / g (x), ( x ( A, g (x) ( 0 se numeste catul dintre functia ( si functia g. TEOREMÃ. Pentru operatia de adunare pe ( (A, R) au loc proprietatile: (( +g) + h = ( + (g + h), ((, g, h ( ( (A, R) (adunarea functiilor este asociativa); ( + g = g + ( , ((, g ( ( (A, R) (adunarea functiilor este comutativa); exista functia 0 ( ( (A, R), 0(x) = 0, ( x ( A astfel incat ( + 0 = 0 + ( = (, (( ( ( (A, R) (0 se numeste functie nula si este element neutru pentru adunarea functiilor); (( ( ( (A, R), ((-() ( ( (A, R) astfel incat ( + (-() = (-() + ( = 0 ( orice functie ( are o opusa (-()). TEOREMÃ . Pentru operatia de inmultire pe ( (A, R), au loc proprietatile: (( * g) * h = ( * (g * h), ((, g, h ( ( (A, R) (inmultirea functiilor este asociativa); ( * g = g * ( , ((, g ( ( (A, R) (inmultirea functiilor este comutativa); exista functia 1 ( ( (A, R), 1(x) = 1, ( x ( A astfel incat ( * 1 = 1 * ( = (, (( ( ( (A, R) (1 se numeste functia unitate pe multimea A ). PROPOZIŢIE. Inmultirea este distributiva in raport cu adunarea pe ( (A, R), adica ( * (g + h) =(g + ( h, ((, g, h ( ( (A, R). DEFINIŢIE. Fie A, B, C mulţimi nevide şi funcţiile ( : A ( B, g : B ( C. Se numeşte compusa funcţiei g cu funcţia ( (sau funcţia compusă din ( şi g), considerată în această ordine, funcţia notată go( , definită astfel: go( : A ( C , (go()(x) = g(((x)), (x ( A. TEOREMA. 1) Dacă (, g sunt funcţii pare, atunci go( este o funcţie pară (Compunerea a două funcţii pare este o funcţie pară). Dacă ( şi g sunt funcţii impare, atunci go( este funcţie impară. (Compunearea a două funcţii impare este o funcţie impară). Dacă ( si g au parităti diferite, atunci go( este o funcţie pară. Dacă ( şi g au aceiaşi monotonie, atunci go( este crescătoare. (Compunearea a două funcţii de aceiaşi monotonie este o funcţie crescătoare). Dacă ( şi g au monotonii diferite, atunci go( este descrescătoare. (Compunerea a două funcţii de monotonie diferită este o funcţie descrescătoare). Dacă ( şi g sunt bijective, atunci go( este bijectivă. (Compunerea a două funcţii bijective este o funcţie bijectivă). Compunerea a doua funcţii inversabile ( şi g este o funcţie inversabilă. DEFINIŢIE. Funcţia ( : R ( R, ((x) = ax + b, a, b ( R se numeşte funcţie afină. Dacă a ( 0, atunci ( se numeşte funcţie de gradul întâi de coeficienţi a, b. Dacă a ( 0 şi b = 0 atunci ( se numeşte funcţie liniară (((x) = ax). Pentru funcţia de gradul întâi, ax se numeşte termenul de gradul întâi, iar b, termenul liber al funcţiei. Ecuaţia ax + b = 0 se numeşte ecuaţia ataşată funcţiei (. TEOREMÃ. Funcţia de gradul întâi ( : R ( R, ((x) = ax +b , a ( o este: strict crescătoare daca a > 0 strict descrescătoare dacă a < 0 TEOREMÃ. Funcţia de gradul întâi ( : R ( R, ((x) = ax + b, a ( 0 are zeroul x = -b/a, iar semnul funcţiei este dat în tabelul de semn x -( -b/a ( ((x) semn contrar lui a 0 acelaşi semn cu a Numărul x = -b/a este rădăcina ecuaţiei ataşate ax + b = 0. Spunem că până în rădăcină, adică pentru x < -b/a, ( are semn contrar lui a, iar dincolo de rădăcină, adică pentru x > -b/a, ( are semnul lui a. TEOREMÃ. 1) Funcţia ( : R ( R, ( (x) = ax + b, a ( 0 este bijectivă. Inversa funcţiei ( este funcţia (-1 : R ( R, (-1(x) = (x-b)/a. Dacă g : R ( R, g(x) = cx + d, c ( 0, atunci go( : R ( R, (go()(x) = acx + bc + d. (Compunerea a două funcţii de gradul întâi este o funcţie de gradul întâi). DEFINIŢIE. Funcţia ( : R ( R, ((x) = ax2 + bx + c, a, b, c ( R, a ( 0 se numeşte funcţie de gradul al doilea (sau funcţie pătratică) cu coeficienţii a, b, c. Pentru funcţia de gradul al doilea ax2 se numeşte termenul de gradul doi (sau pătratic), bx termenul de gradul întâi(sau liniar), iar c termenul liber. Ecuaţia ax2 + bx + c = 0 se numeşte ecuaţia ataşată funcţiei ( (x) = ax2 + bx + c, iar ( = b2 – 4ac discriminantul ecuaţiei îl numim pentru funcţie discriminantul funcţiei. TEOREMÃ. Fie funcţia de gradul doi ( : R ( R, ((x) = ax2 + bx + c, a ( 0. Dacă a > 0, atunci ( este strict descrescătoare pe (-(, -b/2a] ( este strict descrescătoare pe [-b/2a, () x -( -b/2a ( Tabelul de variaţie a funcţieie este: ((x) ( -(/4a ( Dacă a < 0, atunci ( este strict crescătoare pe (-(, -b/2a] ( este strict descrescătoare pe [-b/2a, () x -( -b/2a ( Tabelul de variaţie a funcţiei este: ((x) ( -(/4a ( ((x) = a(x = b/2a)2 - (/4a se numeşte forma canonică a funcţiei de gradul doi. TEOREMÃ. Fie : R ( R, ((x) = ax2 + bx + c, a ( 0. Dacă ( > 0, atunci ecuaţia ataşată lui ( are două rădăcini reale distincte x1 < x2, iar semnul lui ( este cel al lui a în afara rădăcinilor şi semn contrar lui a între rădăcini: x -( x1 x2 ( ((x) semnul lui a 0 semn contrar lui a 0 semnul lui a Dacă ( = 0, atunci ecuaţia ataşată lui ( are două rădăcini reale egale x1 = x2 = -b/2a, iar semnul funcţiei ( este cel al lui a pe R/{-b/2a}. x -( -b/2a ( ((x) semnul lui a 0 semnul lui a Dacă ( < 0, atunci ecuaţia ataşată lui ( nu are rădăcini reale, iar semnul funcţiei ( este semnul lui a pe R. x -( ( ((x) semnul lui a DEFINIŢIE. D ( R se numeşte mulţime simetrică dacă ( x ( D ( -x ( D Fie ( : D ( R, D simetrică ( s.n. funcţie pară ( x( D ((-x) = ((x) ( s.n. funcţie impară ( x( D ( (-x) = -((x) DEFINIŢIE. Fie a > 0, a ( 1. Funcţia ( : R ( (0, (), ((x) = ax, se numeşte funcţia exponenţială de bază a. 1) Funcţia exponenţială face să-I corespundă sumei a două numere reale produsul valorilor corespunzătoare ale funcţiei, adică: ((x1+x2) = ((x1)((x2), (x1, x2 (R. MONOTONIA FUNCŢIEI EXPONENŢIALE. Dacă a > 0, atunci ((x) = ax este strict crescătoare; 0 < a < 1, atunci ((x) = ax este strict descrescătoare. 2) Funcţia exponenţială este bijectivă şi deci inversabilă. SEMNUL FUNCŢIEI EXPONENŢIALE. ( a( (0, () / {1}, atunci ((x) = ax > 0; ( a( (0, 1) şi x((-(, 0), atunci ((x) = ax ( (1,() x((0,(), atunci ((x) = ax ( (0, 1) ( a > 1 şi x((-(, 0), atunci ((x) = ax ( (0, 1) x((0, (), atunci ((x) = ax ((1, () DEFINIŢIA LOGARITMULUI UNUI NUMÃR POZITIV. Fie a > 0, a ( 1 şi x > 0. Se numeşte logaritmul numărului x în baza a, şi se notează logax, numărul real y definit prin: y = logax ( ay = x. DEFINIŢIE. Fie a > 0, a ( 1. Funcţia g : (0, () ( R, definită prin g(x) = log ax se numeşte funcţia logaritmică de bază a. 2) Funcţia logaritmică este inversa funcţiei exponenţiale. 1) Funcţia logaritmică face să-I corespundă produsului a două numere reale pozitive suma valorilor corespunzătoare ale funcţiei, adică: g(x1x2) = g(x1) + g(x2) , (x1, x2 > 0. MONOTONIA FUNCŢIEI LOGARITMICE. Dacă a > 1, atunci g(x) = logax este strict crescătoare. 0 < a < 1, atunci g(x) = logax este strict descrescătoare. OBSERVAŢIE! loga1 = 0. Logaritmul lui 1 în orice bază este egal cu 0. DEFINIŢIE. O funcţie ( : R ( R se numeşte periodică dacă există un număr real T a.î. ((x + T) = ((x), (x (R. Numărul T ( 0 se numeşte perioadă a funcţiei (. Dacă printre numerele nenule pozitive T există un cel mai mic număr pozitiv T*, atunci acesta se va numi perioada principală a funcţiei (. DEFINIŢIE. Cosinusul lui ( (notat cos () este abscisa punctului M(, adică cos ( = x(. Sinusul lui ( (notat sin () este ordonata punctului M(, adică sin ( = y(. Aşadar avem funcţiile sin : R ( R, ( ( sin ( şi cos : R ( R, ( ( cos (. OBSERVAŢII. cos 0 = 1, sin 0 = 0 cos (/2 = 0, sin (/2 = 1 cos ( = -1, sin ( = 0 cos 3(/2 = 0, sin 3(/2 = -1 DEFINIŢIE. Tangenta lui ( ( R – {(2k + 1)(/2( k( Z} (notată tg () este egală cu raportul dintre sin ( şi cos (, adică: tg ( = sin ( / cos (. Cotangenta lui ( ( R – {k(( k ( Z} (notată ctg () este egală cu raportul dintre cos ( şi sin (, adică: ctg ( = cos ( / sin (. P6: Monotonia funcţiilor sinus şi cosinus: Funcţia sinus este strict crescătoare pe intervalele [0, (/2], [3(/2. 2(] şi strict descrescătoare pe intervalul ((/2, 3(/2). Vom marca acest fapt prin tabelul: Cadran I II III IV sin Funcţia cosinus este strict descrescătoare pe intervalul [0, (] şi este strict crescătoare pe intervalul [(, 2(]. Vom marca monotonia acestei funcţii prin tabelul: Cadran I II III IV sin Funcţia sin cos Cadranul I + + II + - III - - IV - + P1: -1 ( sin ( ( 1, -1 ( cos ( ( 1, (( ( R. P2: Formula fundamentală a trigonometriei: sin2( + cos2( = 1, (( ( R. P3: Periodicitatea funcţiilor sin şi cos: sin(( + 2k() = sin (, cos(( + 2k() = cos (, (((R,(k(Z (Funcţiile sin şi cos au perioada principală T* = 2(). P4: Paritatea funcţiilor sin şi cos: Funcţia sinus este impară, adică sin(-() = -sin (, (((R Funcţia cosinus este pară, adică cos(-() = cos (, (((R. P5: Semnul funcţiilor sin şi cos: P1: Periodicitatea funcţiilor tg şi ctg: tg(( + k() = tg (, ( ((R – {(2l + 1)(/2( l( Z}, ctg(( + k() = ctg (, ( ((R – {l(( l( Z} (Funcţia tg şi ctg au periodicitatea principală T* = () P2: Paritatea funcţiilor tg şi ctg: Funcţiile tg şi ctg sunt impare, adică: tg(-() = -tg (, (( ((2k + 1)(/2, k (Z; ctg(-() = -ctg (, ( ( ( k(, k( Z. P3: Semnul funcţiei tg şi ctg: P4: Monotonia funcţiilor tg şi ctg: Funcţia tangentă este strict crescătoare pe (-(/2, (/2) şi marcăm aceasta în tablelul: x -(/2 0 (/2 tg x Funcţia cotangentă este strict descrescătoare pe (0, () şi vom indica aceasta prin tabelul: x 0 ( ctg x Funcţia tg ctg Cadranul I + + II - - III + + IV - - NOTAŢIE. g: [-1, 1] ( [-(/2, (/1], g(x) = arcsin x. (arsin este inversa funcţiei sin) Funcţia arcsin ia cea mai mică valoare -(/2 pentru x = -1 (arcsin(-1) = -(/2). Funcţia arcsin ia cea mai mare valoare (/2 pentru x = 1 (arcsin 1 = (/2). Funcţia arcsin nu este periodică. Funcţia arcsin este impară. Arcsin(-x) = -arcsinx, (x( R. Graficul funcţiei arcsin. Monotonia funcţiei arcsin. Deoarece funcţia directă (: [-(/2, (/2] ( [-1, 1], ((x) = sin x este strict crescătoare rezultă că şi funcţia inversă este la fel. Semnul funcţiei arcsin. Dacă x ( [-1, 0], atunci arcsin x ( 0, iar pentru x ( [0, 1], arcsin x ( 0. NOTAŢIE. g: [-1, 1] ( [0, (], g(x) = arccos x. (arccos este inversa funcţiei cos) Funcţia arccos ia cea mai mică valoare 0 pentru x = 1, deoarece arccos 1 = 0. Funcţia arccos ia cea mai mare valoare ( pentru x = -1. Funcţia arccos nu este periodică. Funcţia arccos nu este nici pară, nici impară. Are loc relaţia: Graficul funcţiei arccos. Monotonia funcţiei arccos. Cum funcţia directă ( : [0, (] ( [-1, 1], ((x) = cos x este strict descrescătoare pe [0, (] rezultă că şi inversa g are aceeaşi proprietate pe [-1, 1]. Semnul funcţiei arccos. Dacă x( [-1, 1], Atunci arccos x ( 0. arccos(-x) = ( - arccos x, ( x( [-1, 1] NOTAŢIE. g : R ( (-(/2, (/2), g(x) = arctg x (arctg este inversa funcţiei tg) Funcţia arctg este mărginită, dar nu ia cea mai mică sau cea mai mare valoare. Funcţia arctg este impară, deoarece arctg(-x) = -arctg x, ( x ( R. Funcţia arctg nu este periodică. Graficul funcţiei arctg. Monotonia funcţiei arctg. Funcţia este strict crescătoare pe R Semnul funcţiei arctg. Dacă x ( 0, atunci arctg x ( 0, iar dacă x > 0, avem arcth x >0. Funcţia arcctg este mărginită, dar nu ia cea mai mică sau cea mai mare valoare. Funcţia arcctg nu este nici pară nici impară. Mai precis: Funcţia arcctg nu este periodică. Graficul funcţiei arcctg. Monotonia funcţiei arcctg. Funcţia are aceiaşi monotonie ca şi funcţia directă. Deci este strict descrescătoare. Semnul funcţiei arcctg. Dacă x( R, atunci arcctg x > 0. NOTAŢIE. g: R ( (0, (), g(x) = arcctg x. (arcctg este invesra funcţiei ctg) Arcctg(-x) = ( - arcctg x, ( x ( R DEFINIŢIE. Funcţia ( : R ( R,((x) = xn, n( N* se numeşte funcţia putere de exponent n FUNCŢIA MONOTONIA TABEL PARITATE BIJECTIVÃ SIMETRIA DE VARIEŢIE GRAFICULUI ((x) = x2k, strict descrescătoare x -( 0 ( pară nu faţă de Oy k ( N* pe (-(, 0) ((-x) = ((x) strict crescătoare ((x) ( 0 ( pe [0, () ((x) = x2k+1, strict crescătoare x -( 0 ( impară da faţă de O k ( N* ((-x) = -((x) ((x) ( 0 ( DEFINŢIE. Funcţia ( : R ( R, ((x) = 2n + 1(x, n( N*, se numeşte funcţia radical de ordin impar. Funcţia ( : [0, () ( [0, (), ((x) = 2n(x, n( N*, se numeşte funcţia radical de ordin par. MONOTONIA TABEL PARITATE BIJECTIVÃ SIMETRIA DE VARIEŢIE GRAFICULUI strict descrescătoare x -( 0 ( impară da faţă de O pe intervalele ((-x) = -((x) (-(, 0) , (0, () ((x) 0 -((( 0 FUNCŢIA MONOTONIA TABEL PARITATE BIJECTIVÃ SIMETRIA DE VARIEŢIE GRAFICULUI ((x) = 2n(x, strict crescătoare x 0 ( nu da nu n ( N* ((x) 0 ( ((x) = 2n + 1(x, strict crescătoare x -( ( impară da faţă de O n ( N* ((x) ( ( DEFINIŢIE. Funcţia ( : R – {-d/c}( R – {a/c}, ((x) = (ax + b) / (ax + d), a, b, c, d (R, c ( 0, ad – bc ( 0 se numeşte funcţia omografică. SEMNUL MONOTONIA TABEL BIJECTIVÃ SIMETRIA LUI ad - bc DE VARIEŢIE GRAFICULUI strict crescătoare x -( -d/c ( faţă de punctul + pe intervalele da (-d/c, a/c) (-(, -d/c), (-d/c, () ((x) a/c ((-( a/c strict descrescătoare x -( -d/c ( faţă de punctul - pe intervalele da (-d/c, a/c) (-(, -d/c), (-d/c, () ((x) a/c -((( a/c DEFINIŢIE. Funcţia ( : R ( [0, (), ((x) = (x( = x, x ( 0 se numeşte funcţia modul. -x, x < 0 MONOTONIA TABEL PARITATE BIJECTIVÃ SIMETRIA DE VARIEŢIE GRAFICULUI strict descrescătoare x -( 0 ( pară nu faţă de Oy pe (-(, 0] strict crescătoare ((x) ( 0 ( pe [0, () (: R ( Z, ((x) = [x] ( : R ( [0, 1), ((x) = {x} = x – [x] ………………. ……………… -2, x([-2, -1] x + 2, x([-2, 1) -1, x([-1, 0) x + 1, x([-1, 0) ((x) = 0, x([0, 1) ((x) = x, x([0, 1) 1, x([1, 2) x – 1, x([1, 2) 2, x([2, 3) x – 2, x([2, 3) ……………… ………………. 쥁