Přednáška 1: Reálná funkce jedné reálné proměnné

Podobné dokumenty
h = 0, obr. 7. Definice Funkce f je ohraničená shora, jestliže x Df Funkce f je ohraničená zdola, jestliže x Df d R

Kapitola 1: Reálné funkce 1/20

Kapitola 1: Reálné funkce 1/13

Bakalářská matematika I

Kapitola 1: Reálné funkce 1/13

x (D(f) D(g)) : (f + g)(x) = f(x) + g(x), (2) rozdíl funkcí f g znamená: x (D(f) D(g)) : (f g)(x) = f(x) g(x), (3) součin funkcí f.

Funkce základní pojmy a vlastnosti

2. FUNKCE JEDNÉ PROMĚNNÉ

Funkce základní pojmy a vlastnosti

Funkce základní pojmy a vlastnosti

1 LIMITA FUNKCE Definice funkce. Pravidlo f, které každému x z množiny D přiřazuje právě jedno y z množiny H se nazývá funkce proměnné x.

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

Omezenost funkce. Definice. (shora, zdola) omezená na množině M D(f ) tuto vlastnost. nazývá se (shora, zdola) omezená tuto vlastnost má množina

Funkce. Vlastnosti funkcí

7. Funkce jedné reálné proměnné, základní pojmy

Matematika I (KMI/PMATE)

2 Reálné funkce jedné reálné proměnné

FUNKCE POJEM, VLASTNOSTI, GRAF

REÁLNÁ FUNKCE JEDNÉ PROMĚNNÉ

Organizace. Zápočet: test týden semestru (pátek) bodů souhrnný test (1 pokus) Zkouška: písemná část ( 50 bodů), ústní část

Funkce a základní pojmy popisující jejich chování

y = 1/(x 3) - 1 x D(f) = R D(f) = R\{3} D(f) = R H(f) = ( ; 2 H(f) = R\{ 1} H(f) = R +

Funkce, elementární funkce.

0.1 Úvod do matematické analýzy

Poznámka. Je-li f zobrazení, ve kterém potřebujeme zdůraznit proměnnou, píšeme f(x) (resp. f(y), resp. f(t)) je zobrazení místo f je zobrazení.

Matematika (KMI/PMATE)

0.1 Funkce a její vlastnosti

(Zavedení pojmu funkce, vlastnosti. Repetitorium z matematiky

(0, y) 1.3. Základní pojmy a graf funkce. Nyní se již budeme zabývat pouze reálnými funkcemi reálné proměnné a proto budeme zobrazení

Matematická funkce. Kartézský součin. Zobrazení. Uspořádanou dvojici prvků x, y označujeme [x, y] Uspořádané dvojice jsou si rovny, pokud platí:

Vypracoval: Mgr. Lukáš Bičík TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

FUNKCE A JEJICH VLASTNOSTI

P ˇ REDNÁŠKA 3 FUNKCE

Základy matematiky pro FEK

Funkce - pro třídu 1EB

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

Funkce a lineární funkce pro studijní obory

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

MATEMATIKA I. Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Užití derivací. x, x a, b : x x f x f x MATA P12. Funkce rostoucí a klesající: Definice rostoucí a klesající funkce

Text může být postupně upravován a doplňován. Datum poslední úpravy najdete u odkazu na stažení souboru. Veronika Sobotíková

Funkce pro studijní obory

7. Funkce jedné reálné proměnné, základní pojmy

GONIOMETRIE A TRIGONOMETRIE

Úvod, základní pojmy, funkce

PŘEDNÁŠKA 2 POSLOUPNOSTI

1. DIFERENCIÁLNÍ POČET FUNKCE DVOU PROMĚNNÝCH

2.7. Průběh funkce. Vyšetřit průběh funkce znamená určit (ne nutně v tomto pořadí): 1) Definiční obor; sudost, lichost; periodičnost

1 Množiny, výroky a číselné obory

CZ.1.07/1.5.00/

Funkce Arcsin. Předpoklady: Některé dosud probírané funkce můžeme spojit do dvojic: 4 je číslo, jehož druhá mocnina se rovná 4.

PRŮBĚH FUNKCE JEDNÉ REÁLNÉ PROMĚNNÉ

(FAPPZ) Petr Gurka aktualizováno 12. října Přehled některých elementárních funkcí

V této chvíli je obtížné exponenciální funkci přesně definovat. Můžeme však říci, že

Analytická geometrie lineárních útvarů

POSLOUPNOSTI A ŘADY INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

POSLOUPNOSTI A ŘADY INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

1 Topologie roviny a prostoru

Přehled funkcí. Funkce na množině D R je předpis, který každému číslu z množiny D přiřazuje právě jedno reálné číslo. přehled fcí.

M - Příprava na 3. čtvrtletní písemnou práci

10. Derivace, průběh funkce

Číselné množiny. Přirozená čísla (N) Množina všech přirozených čísel N={1,2,3 } Celá čísla (Z) Množina všech celých čísel Z={,-3,-2,-1,0,1,2,3, }

Funkce arcsin. Některé dosud probírané funkce můžeme spojit do dvojic: 4 - je číslo, které když dám na druhou tak vyjde 4.

IV. Základní pojmy matematické analýzy IV.1. Rozšíření množiny reálných čísel

a základ exponenciální funkce

Proseminář z matematiky pro fyziky

1. POJMY 1.1. FORMULE VÝROKOVÉHO POČTU

Přednáška 4: Derivace

Definice funkce tangens na jednotkové kružnici :

Matematická analýza pro informatiky I.

1. POJMY 1.1. FORMULE VÝROKOVÉHO POČTU

FUNKCE. Než přistoupíme k samotným funkcím, je třeba nadefinovat a vysvětlit několik pojmů, které k tomu budeme potřebovat.

Matematická analýza ve Vesmíru. Jiří Bouchala

Funkce jedn e re aln e promˇ enn e Derivace Pˇredn aˇska ˇr ıjna 2015

Skládání různoběžných kmitů. Skládání kolmých kmitů. 1) harmonické kmity stejné frekvence :

Monotonie a lokální extrémy. Konvexnost, konkávnost a inflexní body. 266 I. Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

Nejprve si připomeňme z geometrie pojem orientovaného úhlu a jeho velikosti.

Management rekreace a sportu. 10. Derivace

1.1 Funkce 1. Tab. 1: Omezující funkce definičního oboru. 1 V tomto textu se pojmem funkce uvažuje funkce jedné proměnné

Pavlína Matysová. 5. listopadu 2018

1 Připomenutí vybraných pojmů

Exponenciální funkce. a>1, pro a>0 a<1 existuje jiný graf, který bude uveden za chvíli. Z tohoto

Kapitola 1. Úvod. 1.1 Značení. 1.2 Výroky - opakování. N... přirozená čísla (1, 2, 3,...). Q... racionální čísla ( p, kde p Z a q N) R...

Je založen na pojmu derivace funkce a její užití. Z předchozího studia je třeba si zopakovat a orientovat se v pojmech: funkce, D(f), g 2 : y =

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

Posloupnosti a jejich konvergence

Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64, 37021

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

Význam a výpočet derivace funkce a její užití

Pro jakou hodnotu parametru α jsou zadané vektory kolmé? (Návod: Vektory jsou kolmé, je-li jejich skalární součin roven nule.)

Planimetrie 2. část, Funkce, Goniometrie. PC a dataprojektor, učebnice. Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Průřezová témata Poznámky

Úvod, základní pojmy, funkce

MANUÁL K ŘEŠENÍ TESTOVÝCH ÚLOH

Matematika 1 MA1. 1 Analytická geometrie v prostoru - základní pojmy. 4 Vzdálenosti. 12. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 32

6. Bez použití funkcí min a max zapište formulí predikátového počtu tvrzení, že každá množina

4.2.9 Vlastnosti funkcí sinus a cosinus

3. LIMITA A SPOJITOST FUNKCE

Množiny, relace, zobrazení

Funkce. y = x + 4 [x; x + 4] Vynásob číslo 2 x 2 * x

Transkript:

Přednáška : Reálná unkce jedné reálné proměnné Pojem unkce Deinice Reálnou unkcí jedné reálné proměnné rozumíme předpis y ( ) na jehož základě je každému prvku množiny D (zvané deiniční obor) přiřazen právě jeden prvek y množiny H (zvané obor hodnot) To zapisujeme : D y H Proměnnou nazýváme nezávislou proměnnou (případně arumentem), y pak závislou proměnnou (případně unkční hodnotou unkce v bodě ) Graem unkce nazýváme množinu všech bodů v rovině, takových že platí, ( ), D 2 Poznámky (i) Obecněji mluvíme o unkcích jako o zobrazeních množiny D do množiny H Platí-li pro konkrétní hodnoty D a y H vztah y ( ), nazýváme y obrazem čísla a vzorem čísla y (ii) Je-li potřeba zdůraznit příslušnost deiničního oboru nebo oboru hodnot k dané unkci, používáme označení D a H, případně také D( ) a H( ) Způsoby zadání unkce Funkci lze zadat kterýmkoliv z následujících způsobů: (i) eplicitně, tedy rovnicí y ( ), (ii) implicitně, tedy rovnicí F(, y), ve které není (nebo dokonce nemůže být) vyjádřeno y, (iii) parametricky, tedy vyjádřením ( t), y y( t), t I, obvyklým zejména ve yzice (rovnice lze interpretovat tak, že popisují odpovídající souřadnice hmotného bodu v rovině v čase t ), (iv) raem nebo (v) tabulkou

4 Příklad Následujícími pěti způsoby je zadána stejná unkce (i) y, (ii) y, (iii) parametricky t, (iv) tabulkou (v) a raem y t, t, 2 y 2 5 Věta Každá přímka rovnoběžná s osou y protíná ra unkce maimálně v jednom bodě 6 Kartézské a polární souřadnice Každý bod v rovině je určen vzdáleností od počátku a odchylkou od kladné části osy,,2π Z toho vyplývá, že r a Z pravoúhlého trojúhelníku PAA snadno odvodíme převodní vztahy mezi souřadnými systémy: rcos, yrsin, () 7 Příklad Na základě věty 5 víme, že kružnice k( S P, r ) není raem unkce (stejně jako žádná A,, jiná kružnice) Proto uvažujme jen horní půloblouk určený body, C, B, Ten již můžeme považovat za ra jisté unkce, nazvěme ji třeba h, kterou lze popsat následujícím způsobem: (i) implicitně, (ii) eplicitně, (iii) parametricky, využitím rovnic (): ( t) cos t yt ( ) sin t, t, π Z deinice kružnice totiž víme, že r a body horního půloblouku kružnice deinují úhly z intervalu, π (iv) v polárních souřadnicích,

8 Určení deiničního oboru viz cvičení a Základy matematiky Vlastnosti unkcí 9 Monotonie lokální Buď I okolí bodu D Platí-li pro všechna, 2 I, 2, že (i) ( ) ( 2), říkáme že unkce je rostoucí v bodě D, (ii) ( ) ( 2), říkáme že unkce je neklesající v bodě D, (iii) ( ) ( 2), říkáme že unkce je nerostoucí v bodě D, (iv) ( ) ( 2), říkáme že unkce je klesající v bodě D, Funkce, které jsou rostoucí nebo klesající označujeme souhrnným pojmem ryze monotónní Monotonie na intervalu Buď J D interval Má-li unkce nějakou vlastnost v každém bodě J, říkáme, že unkce má tuto vlastnost na J Například, je-li unkce rostoucí v každém bodě pak je unkce rostoucí na J, atd Monotonie se však nepřenáší na sjednocení intervalů J, Monotonie lobální Říkáme, že unkce je rostoucí platí-li pro všechna, 2 D, 2, že ( ) ( 2) Podobně (pouhou změnou znaménka v poslední nerovnosti) deinujeme ostatní vlastnosti (unkce neklesající, nerostoucí a klesající) 2 Monotonie příklady 5 (i) Funkce ln( ), e 2n y y, y, y, y nebo y (pro všechna n ) jsou rostoucí Jsou také rostoucí na každém intervalu J D a v každém bodě D (ii) Je-li unkce : y ( ) rostoucí (resp neklesající), pak je unkce : y ( ) ( ) klesající (resp nerostoucí) (iii) Funkce 2 y lo ( ), y, y e jsou klesající

2 (iv) Funkce : y je rostoucí v bodě, dále je rostoucí v každém bodě intervalu J (, ), proto je rostoucí na J (, ) Dále je unkce klesající na intervalu K (,) Globálně unkce není monotónní (v) Funkce y 2 (vi) Funkce h : y, D h (,) (, ), (vii) Podobně unkce sin( ) π m : y tan( ), Dm \ (2k ), k cos( ) 2 Typicky lobálními vlastnostmi jsou ohraničenost, parita nebo periodicita Ohraničenost Funkci nazýváme ohraničenou eistuje-li číslo k takové, že pro všechna D platí Jinak řečeno, H k, k ( ) k Funkci nazýváme shora ohraničenou eistuje-li číslo h (nazývané horní závora) takové, že pro všechna D platí ( ) h Jinak řečeno, H, h Funkci nazýváme zdola ohraničenou eistuje-li číslo d (nazývané dolní závora) takové, že pro všechna D platí ( ) d

Jinak řečeno, H d, 4 Ohraničenost příklady (i) Konstantní unkce y k, k, je ohraničená (ii) Goniometrické unkce y sin( ) a y cos( ) (iii) Funkce sudé mocniny (iv) Eponenciální unkce (v) Je-li unkce zdola ohraničená, pak je unkce H jsou ohraničené, jelikož, y 2 m, m, je zdola ohraničená, jelikož H, y e je zdola ohraničená, jelikož H, shora ohraničená 5 Parita Funkci nazýváme sudou platí-li pro všechna D (i) D, (ii) ( ) ( ) Gra unkce sudé je osově souměrný podle osy y Funkci nazýváme lichou platí-li pro všechna D (i) D, (ii) ( ) ( ) Gra unkce liché je středově souměrný podle počátku soustavy souřadnic 6 Parita příklady (i) Sudé mocniny platí y m jsou sudé unkce Jejich deiničním oborem je a 2m :,, 2m 2 m 2 m 2m ( ) ( ) (( ) ) ( ) ( ) 2m (ii) Podobně jsou liché mocniny : y, m, liché unkce (iii) Goniometrická unkce y sin( ) je lichá, y cos( ) je sudá unkce (iv) Součet a rozdíl sudých unkcí je sudá unkce, např lichých unkcí je lichá unkce, např 5 y sin 2 4 y cos Součet a rozdíl (v) Součin a podíl sudých nebo lichých unkcí je sudá unkce, např y 2 cos( ) nebo sin y (vi) Součin a podíl sudé a liché unkce je lichá unkce, např y tan( ), y cot( ) 7 Periodicita Funkci nazýváme periodickou s periodou p je-li p nejmenší číslo takové, že pro všechna D a pro libovolné celé číslo k platí (i) kp D, (ii) ( kp) ( ) Typickým příkladem periodických unkcí jsou oniometrické unkce Např unkce sinus má periodu p 2π, proto má unkce y sin( k) periodu

2π p k 8 Funkce prostá Funkci se nazývá prostá, platí-li pro všechny dvojice bodů, 2 D, že je-li 2 také ( ) ( 2), tedy různým arumentům odpovídají různé unkční hodnoty To mimochodem znamená, že ke každému obrazu y je možné jednoznačně najít jeho vzor tak, že y ( ) Hodnota y H v sobě tedy nese inormaci o svém vzoru D Pro ověření prostosti základních a jednoduchých elementárních unkcí můžeme využít následující tvrzení: 9 Věta Každá ryze monotónní unkce je prostá, pak 2 Poznámka Obrácené tvrzení neplatí: Prostá unkce nemusí být ryze monotónní Například unkce y, D \, je prostá, ovšem není ryze monotónní (viz Příklad 2 (vi))

Operace s unkcemi 2 Deinice Funkce a se rovnají, píšeme, je-li D D a pro všechny body společného deiničního oboru platí, že ( ) ( ) 22 Deinice k -násobkem unkce : y ( ) pro zadané číslo k rozumíme unkci k : y k ( ) Součtem unkcí a rozumíme unkci ( ) : y ( ) ( ) deinovanou na množině D D D Podobně rozdílem unkcí a rozumíme unkci ( ) : y ( ) ( ) deinovanou na množině D D D To souhrnně zapisujeme ( )( ) ( ) ( ), D D D Součinem unkcí a rozumíme unkci ( ) : y ( ) ( ) deinovanou na množině D D D Podílem unkcí a rozumíme unkci ( ) : y deinovanou na množině D / D D \ ( ) ( ) 2 Složená unkce Mějme dány unkce po, která zobrazuje a s deiničními obory a D D Funkci ( ) : y ( ) u ( ) ( H D ) y ( u) H, čteme nazýváme složenou unkcí nebo také kompozicí unkcí a Přitom unkci říkáme vnější složka unkce a unkci říkáme vnitřní složka unkce 24 Příklady D (i) y 2 : vnitřní unkcí je : u 2, D H, vnější unkcí je : y u,,, H Je tedy H D a deiniční obor D unkce je dán Proto platí, že D 2, π u, 2 u, D \, H Opět tedy H D a \ tan( ) pro kπ, k podmínkou 2 D, tedy 2 (ii) y /(tan ): vnitřní unkcí je : tan unkcí je : y / D D Jelikož tan( ) D \ k, k (iii) : u sin H π 2 sin y e : přepsáním do tvaru y ep(sin( )), D, H, D a D \ kπ, k, H, vnější dostáváme, že snadno určíme, že vnitřní unkcí je, vnější unkcí je : e D y, D, H,, tedy

25 Inverzní unkce Mějme dánu unkci prostou na D Funkce deinovaná na množině D předpisem ( y) y ( ) nazýváme inverzní unkcí k Gra unkce y ( ) vznikne jako obraz rau prosté unkce y ( ) při osové souměrnosti vzhledem k ose y (tedy ose a kvadrantu) H 26 Příklad Funkce : y D, obrazu čísla, tedy číslu y ( ), je inverzní unkcí k, je rostoucí tedy prostá Inverzní unkce k musí každému y ( ), přiřadit zpět číslo : y unkce Vzhledem k tomu, že : y Poznamenejme, že (i) je-li unkce inverzní unkcí k, pak je také je inverzní unkcí k platí, že H D, tedy vztah inverze je vzájemný (ii) inverzní unkce se nerovná převrácené unkci, takže 27 Věta Jsou-li (i), vzájemně inverzní unkce, pak ( ( )) a také (ii) Je-li rostoucí, pak je (iii) Je-li klesající, pak je ( ( y)) y také rostoucí také klesající

První tvrzení předchozí věty v sobě zahrnuje mnoho užitečných identit, z nichž některé již známe a další se brzy používat naučíme, např ln e e ln apod Vždy se můžeme spokojit s vhodnou restrikcí unkce na interval I (omezením deiničního oboru), označujeme ji, na kterém již prostá je I 28 Postup určení inverzní unkce k unkci Určíme D a H 2 Zjistíme, je-li prostá Není-li, zvolíme maimální interval I, na kterém již prostá je Z rovnice y ( ) vypočítáme 4 Zaměníme označení proměnných y a ověříme, že D H a H D 29 Příklad Mějme dánu unkci : y, D, Ta je rostoucí, a tedy prostá