Matematika (KMI/PMATE)

Podobné dokumenty
0.1 Funkce a její vlastnosti

Matematika I (KMI/PMATE)

0.1 Úvod do matematické analýzy

Kapitola 1: Reálné funkce 1/13

Kapitola 1: Reálné funkce 1/13

Bakalářská matematika I

Kapitola 1: Reálné funkce 1/20

Funkce základní pojmy a vlastnosti

Funkce základní pojmy a vlastnosti

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

Funkce základní pojmy a vlastnosti

Matematická analýza pro informatiky I.

FUNKCE A JEJICH VLASTNOSTI

FUNKCE POJEM, VLASTNOSTI, GRAF

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

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

7. Funkce jedné reálné proměnné, základní pojmy

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

Funkce - pro třídu 1EB

P ˇ REDNÁŠKA 3 FUNKCE

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

Matematika 1 pro PEF PaE

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

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.

1 Množiny, výroky a číselné obory

Základy matematiky pro FEK

Funkce, elementární funkce.

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 a základní pojmy popisující jejich chování

Funkce. Limita a spojitost

Úvod, základní pojmy, funkce

Funkce a lineární funkce pro studijní obory

Exponenciální a logaritmická funkce

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

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, }

Matematická analýza ve Vesmíru. Jiří Bouchala

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

REÁLNÁ FUNKCE JEDNÉ PROMĚNNÉ

MATEMATIKA I. prof. RNDr. Gejza Dohnal, CSc. II. Základy matematické analýzy

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

Matematická analýza ve Vesmíru. Jiří Bouchala

2. FUNKCE JEDNÉ PROMĚNNÉ

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 +

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

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.

Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

Matematika 1. Matematika 1

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

1. POJMY 1.1. FORMULE VÝROKOVÉHO POČTU

1 Báze a dimenze vektorového prostoru 1

1. POJMY 1.1. FORMULE VÝROKOVÉHO POČTU

Funkce. Vlastnosti funkcí

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

0.1 Úvod do matematické analýzy

VII. Limita a spojitost funkce

Přednáška 1: Reálná funkce jedné reálné proměnné

Petr Hasil. c Petr Hasil (MUNI) Množiny, číselné obory, funkce MA I (M1101) 1 / 125

Funkce pro studijní obory

Matematika (KMI/PMATE)

Funkce a limita. Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

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

Funkce s absolutní hodnotou, funkce exponenciální a funkce logaritmická

8. Elementární funkce. I. Exponenciální funkce Definice: Pro komplexní hodnoty z definujeme exponenciální funkci předpisem ( ) e z z k k!.

VY_32_INOVACE_M-Ar 8.,9.20 Lineární funkce graf, definiční obor a obor hodnot funkce

1. sin(x + y) = sin(x) cos(y) + cos(x) sin(y) pro x, y R, cos(x + y) = cos(x) cos(y) sin(x) sin(y) pro x, y R;

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

Funkce. b) D =N a H je množina všech kladných celých čísel,

Logaritmus. Logaritmus kladného čísla o základu kladném a různém od 1 je exponent, kterým. umocníme základ a, abychom dostali číslo.

Úvod, základní pojmy, funkce

2 Reálné funkce jedné reálné proměnné

3. Derivace funkce Definice 3.1. Nechť f : R R je definována na nějakém okolí U(a) bodu a R. Pokud existuje limita f(a + h) f(a) lim

PŘEDNÁŠKA 2 POSLOUPNOSTI

soubor FUNKCÍ příručka pro studenty

Matematika 1A. PetrSalačaJiříHozman Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická Technická univerzita v Liberci

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 =

Proseminář z matematiky pro fyziky

Poznámky pro žáky s poruchami učení z matematiky 2. ročník 2005/2006 str. 1. Funkce pro UO 1

a = a 0.a 1 a 2 a 3...

Dodatek 2: Funkce dvou proměnných 1/9

7. Funkce jedné reálné proměnné, základní pojmy

1 Topologie roviny a prostoru

Cyklometrické funkce

Exponenciální funkce. Exponenciální funkcí o základu a se nazývá funkce, která je daná rovnicí. Číslo a je kladné číslo, různé od jedničky a xεr.

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

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

Texty k přednáškám z MMAN3: 4. Funkce a zobrazení v euklidovských prostorech

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

Derivace funkce Otázky

Elementární funkce. Polynomy

Definice (Racionální mocnina). Buď,. Nechť, kde a a čísla jsou nesoudělná. Pak: 1. je-li a sudé, (nebo) 2. je-li liché, klademe

Teorie. Hinty. kunck6am

Teorie. Hinty. kunck6am

(Zavedení pojmu funkce, vlastnosti. Repetitorium z matematiky

Derivace funkce DERIVACE A SPOJITOST DERIVACE A KONSTRUKCE FUNKCÍ. Aritmetické operace

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

Obecnou definici vynecháme. Jednoduše řečeno: složenou funkci dostaneme, když dosadíme za argument funkci g. Potom y f g

I. Úvod. I.1. Množiny. I.2. Výrokový a predikátový počet

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

Transkript:

Úvod do matematické analýzy Funkce a její vlastnosti

Funkce a její vlastnosti Veličina Veličina - pojem, který popisuje kvantitativní (číselné) vlastnosti reálných i abstraktních objektů.

Funkce a její vlastnosti Veličina Veličina - pojem, který popisuje kvantitativní (číselné) vlastnosti reálných i abstraktních objektů. Příklady veličin: hmotnost (m) čas (t) výše úrokové sazby v bance (i) cena výrobku (P ) počet pracovníků potřebných k výměně žárovky (n)

Funkce a její vlastnosti Veličina Veličina - pojem, který popisuje kvantitativní (číselné) vlastnosti reálných i abstraktních objektů. Příklady veličin: hmotnost (m) čas (t) výše úrokové sazby v bance (i) cena výrobku (P ) počet pracovníků potřebných k výměně žárovky (n) Proměnná Proměnná - veličina, která může měnit svou hodnotu.

Funkce a její vlastnosti

Funkce a její vlastnosti Hodnotám jedné veličiny (času t) přiřazujeme hodnoty jiné veličiny (teploty T ).

Funkce a její vlastnosti Množinu, ze které vybíráme prvky, nazýváme definiční obor.

Funkce a její vlastnosti Množinu, do které zobrazujeme prvky, nazýváme obor hodnot.

Funkce a její vlastnosti Prvkům z definičního oboru přiřazujeme prvky z oboru hodnot.

Funkce a její vlastnosti Definice pojmu funkce Reálná funkce jedné reálné proměnné je zobrazení z množiny R do množiny R. Je to pravidlo, podle kterého každému prvku z množiny D(f) R přiřadíme právě jeden prvek z množiny H(f) R.

Funkce a její vlastnosti Definice pojmu funkce Reálná funkce jedné reálné proměnné je zobrazení z množiny R do množiny R. Je to pravidlo, podle kterého každému prvku z množiny D(f) R přiřadíme právě jeden prvek z množiny H(f) R. V matematice se funkce zpravidla označují písmeny f, g, ϕ, apod.

Funkce a její vlastnosti Definice pojmu funkce Reálná funkce jedné reálné proměnné je zobrazení z množiny R do množiny R. Je to pravidlo, podle kterého každému prvku z množiny D(f) R přiřadíme právě jeden prvek z množiny H(f) R. V matematice se funkce zpravidla označují písmeny f, g, ϕ, apod. f : x y

Funkce a její vlastnosti Definice pojmu funkce Reálná funkce jedné reálné proměnné je zobrazení z množiny R do množiny R. Je to pravidlo, podle kterého každému prvku z množiny D(f) R přiřadíme právě jeden prvek z množiny H(f) R. V matematice se funkce zpravidla označují písmeny f, g, ϕ, apod. f : x y f : x 2x + 3

Funkce a její vlastnosti Definice pojmu funkce Reálná funkce jedné reálné proměnné je zobrazení z množiny R do množiny R. Je to pravidlo, podle kterého každému prvku z množiny D(f) R přiřadíme právě jeden prvek z množiny H(f) R. V matematice se funkce zpravidla označují písmeny f, g, ϕ, apod. f : x y f : x 2x + 3 y = f(x)

Funkce a její vlastnosti Definice pojmu funkce Reálná funkce jedné reálné proměnné je zobrazení z množiny R do množiny R. Je to pravidlo, podle kterého každému prvku z množiny D(f) R přiřadíme právě jeden prvek z množiny H(f) R. V matematice se funkce zpravidla označují písmeny f, g, ϕ, apod. f : x y f : x 2x + 3 y = f(x) y = 2x + 3

Funkce a její vlastnosti Definice pojmu funkce Reálná funkce jedné reálné proměnné je zobrazení z množiny R do množiny R. Je to pravidlo, podle kterého každému prvku z množiny D(f) R přiřadíme právě jeden prvek z množiny H(f) R. V matematice se funkce zpravidla označují písmeny f, g, ϕ, apod. f : x y f : x 2x + 3 y = f(x) y = 2x + 3 f(x) = 2x + 3

Funkce a její vlastnosti Definice pojmu funkce Reálná funkce jedné reálné proměnné je zobrazení z množiny R do množiny R. Je to pravidlo, podle kterého každému prvku z množiny D(f) R přiřadíme právě jeden prvek z množiny H(f) R. V matematice se funkce zpravidla označují písmeny f, g, ϕ, apod. f : x y f : x 2x + 3 y = f(x) y = 2x + 3 f(x) = 2x + 3 f(5) = 2 5 + 3 = 13

Funkce a její vlastnosti Definiční obor funkce Množina čísel, kterou jsme v definici funkce označili D(f), se nazývá definiční obor funkce. Symbol x, označující libovolné číslo z množiny D(f), se nazývá nezávisle proměnná nebo argument funkce.

Funkce a její vlastnosti Definiční obor funkce Množina čísel, kterou jsme v definici funkce označili D(f), se nazývá definiční obor funkce. Symbol x, označující libovolné číslo z množiny D(f), se nazývá nezávisle proměnná nebo argument funkce. Obor hodnot funkce Číslo y přiřazené funkcí f k číslu x nazýváme hodnotou funkce f v bodě x; píšeme y = f(x). Množinu H(f) všech hodnot funkce nazýváme obor hodnot funkce f.

Funkce a její vlastnosti Graf funkce Grafem funkce f nazýváme množinu všech bodů o souřadnicích [x, f(x)], kde x je libovolné číslo z definičního oboru funkce f a f(x) je funkční hodnota funkce f v bodě x.

Funkce a její vlastnosti K jednoznačnému určení funkce je třeba zadat: 1 definiční obor funkce, 2 funkční předpis, tj. způsob přiřazení funkčních hodnot k argumentům. Je zvykem, že není-li u funkčního předpisu zároveň uveden definiční obor funkce f, rozumí se jím množina všech čísel x, pro něž existují funkční hodnoty f(x). Funkční předpis nejčastěji mívá formu vzorce, tj. matematického zápisu, z něhož je patrné, které matematické operace je třeba provést s argumentem x, abychom dostali příslušnou funkční hodnotu. V tom případě se říká, že funkce je zadána analyticky.

Funkce a její vlastnosti Někdy je funkční předpis dán několika vzorci, např: 1 + x pro x (0, + ) f(x) = 0 pro x = 0 1 x pro x (, 0). V některých případech může být funkce zadána přímo výčtem funkčních hodnot pro všechny hodnoty argumentu x, např. tzv. Dirichletova funkce je definována následovně: { 1 pro x racionální, f(x) = 0 pro x iracionální. Přibližně lze funkci zadat též graficky, tj. nakreslením jejího grafu.

Elementární funkce Základní elementární funkce již známé ze střední školy: Konstantní funkce: y = c, c R, D(f) = R. Lineární funkce: y = kx + q, k, q R, k 0, D(f) = R. Mocninná funkce: y = x n, n N, D(f) = R. n R, n 0, D(f) = R +. Funkce sinus: y = sin x. D(f) = R. Funkce kosinus: y = cos x. D(f) = R. Funkce tangens: y = tg x, D(f) = R\{ kπ+π 2 } k Z. Funkce kotangens: y = cotg x, D(f) = R\{kπ} k Z. Exponenciální funkce: y = a x, a > 0, D(f) = R. Logaritmická funkce: y = log a x, a > 0, a 1, D(f) = R +.

Elementární funkce Elementárními funkcemi budeme rozumět takové funkce, které lze vytvořit ze základních elementárních funkcí konečným počtem aritmetických operací sčítání, odčítání, násobení, dělení a operací skládání funkcí. Příklady elementárních funkcí: f(x) = x 3 5x 2 + 6x 5 ( ) g(x) = ln sin x 1+x 2 Příklady neelementárních funkcí: h(x) = x 3 5x 2 + 6x 5 1 pro x > 0, sgn x = 0 pro x = 0, 1 pro x < 0.

Vlastnosti funkce Sudá funkce Funkce f se nazývá sudá, jestliže pro všechna x D(f) platí rovnost f( x) = f(x).

Vlastnosti funkce Funkce f(x) = x 2 je sudá, nebot pro všechna x D(f) = R platí f( x) = ( x) 2 = x 2 = f(x).

Vlastnosti funkce Funkce f(x) = x 2 je sudá, nebot pro všechna x D(f) = R platí Příklady sudých funkcí: f( x) = ( x) 2 = x 2 = f(x).. f(x) = x n, kde n je sudé číslo, f(x) = cos x.

Vlastnosti funkce Graf sudé funkce je osově souměrný podle osy y.

Lichá funkce Lichá funkce Funkce f se nazývá lichá, jestliže pro všechna x D(f) platí rovnost f( x) = f(x).

Lichá funkce Lichá funkce Funkce f se nazývá lichá, jestliže pro všechna x D(f) platí rovnost f( x) = f(x). Funkce f(x) = x 3 je lichá, nebot pro všechna x D(f) = R f( x) = ( x) 3 = x 3 = f(x).

Lichá funkce Lichá funkce Funkce f se nazývá lichá, jestliže pro všechna x D(f) platí rovnost f( x) = f(x). Funkce f(x) = x 3 je lichá, nebot pro všechna x D(f) = R f( x) = ( x) 3 = x 3 = f(x). Příklady lichých funkcí: f(x) = x n, kde n je liché číslo, f(x) = sin x, f(x) = tg x, f(x) = cotg x.

Lichá funkce Graf liché funkce je středově souměrný podle počátku souřadných os.

Periodická funkce Periodická funkce Funkce f se nazývá periodická, jestliže existuje takové p 0, že pro všechna x z jejího definičního oboru je f(x + p) = f(x). Číslo p nazýváme periodou funkce f, nejmenší kladnou periodu (pokud existuje) nazýváme základní periodou funkce f. Funkce f(x) = sin x je periodická, nebot jestliže zvoĺıme p rovno např. hodnotě 2π, tak: x R : f(x + 2π) = sin(x + 2π) = sin x = f(x).

Monotonost funkce Rostoucí funkce Funkce f se nazývá rostoucí v intervalu J D(f), jestliže pro dva libovolné body x i, x j intervalu J pro něž platí x i < x j, zároveň platí nerovnost f(x i ) < f(x j ). Funkce y = x 2 je rostoucí v intervalu (0, ), nebot v tomto intervalu pro všechna x i < x j je x 2 i < x 2 j (např. [3 < 5] [3 2 < 5 2 ]).

Monotonost funkce Klesající funkce Funkce f se nazývá klesající v intervalu J D(f), jestliže pro dva libovolné body x i, x j intervalu J pro něž platí x i < x j, zároveň platí nerovnost f(x i ) > f(x j ). Funkce y = x 2 je klesající v intervalu (, 0), nebot v tomto intervalu pro všechna x i < x j platí x 2 i > x 2 j (např. [( 5) < ( 3)] [( 5) 2 > ( 3) 2 ]).

Vlastnosti funkce Omezená funkce Funkce f se nazývá ohraničená (omezená) v intervalu J D(f), jestliže existuje takové číslo C, že pro všechna x J platí f(x) C. Funkce y = f(x) je omezená v zobrazeném intervalu, nebot pro všechny zobrazené funkční hodnoty je C < f(x) < C, tedy f(x) < C.

Vlastnosti funkce Globální minimum Globálním minimem funkce f v intervalu J D(f) nazýváme takovou funkční hodnotu f(x n ), že pro všechna x J platí f(x) f(x n ). Funkce y = f(x) má (nabývá) v bodě x n globální minimum f(x n ), nebot pro všechna x ze zobrazeného intervalu platí f(x n ) f(x).

Vlastnosti funkce Globální maximum Globálním maximem funkce f v intervalu J D(f) nazýváme takovou funkční hodnotu f(x m ), že pro všechna x J platí f(x) f(x m ). Funkce y = f(x) má (nabývá) v bodě x m globální maximum f(x m ), nebot pro všechna x ze zobrazeného intervalu platí f(x) f(x m ).

Vlastnosti funkce Prostá funkce Funkce f se nazývá prostá, jestliže pro každé dva různé body z definičního oboru jsou různé i jejich funkční hodnoty.

Vlastnosti funkce Funkce není prostá. Funkce je prostá.

Vlastnosti funkce y = 2x + 4 x 2 1 0 1 2 3 4 y 0 2 4 6 8 10 12

Vlastnosti funkce y = 2x + 4 x 2 1 0 1 2 3 4 y 0 2 4 6 8 10 12 y = 1 2 x 2 x 0 2 4 6 8 10 12 y 2 1 0 1 2 3 4

Vlastnosti funkce y = 2x + 4 x 2 1 0 1 2 3 4 y 0 2 4 6 8 10 12 y = 1 2 x 2 x 0 2 4 6 8 10 12 y 2 1 0 1 2 3 4 Inverzní funkce Necht funkce y = f(x) je prostá. Potom inverzní funkcí k funkci f (značíme f 1 ) rozumíme funkci, která každému y z oboru hodnot funkce f přiřazuje takové číslo f 1 (y) = x z definičního oboru funkce f, pro které platí f(x) = y.

Vlastnosti funkce Složená funkce Mějme funkce f a g. Je-li obor hodnot funkce g podmnožinou definičního oboru funkce f (tj. H(g) D(f) ), pak funkci F (x) = f(g(x)) nazýváme složená funkce. Funkce g se nazývá vnitřní funkce, funkce f se nazývá vnější funkce. Necht f(x) = sin x, g(x) = x 3. Platí: D(f) = H(g) = (, ). Potom: F (x) = f(g(x)) = sin ( x 3).

Vlastnosti funkce Složením funkce a funkce k ní inverzní vznikne tzv. identická funkce f(x) = x. f(x) = y f 1 (y) = x f 1 (f(x)) = x f(f 1 (y)) = y Dvojice vzájemně inverzních funkcí: y = x 2, y = x x > 0 : x 2 = x, resp. ( x ) 2 = x y = a x, y = log a x ( x > 0), ( a > 0), a 1 : a log a x = x, resp. log a a x = x y = sin x, y = arcsin x sin(arcsin x) = x, resp. arcsin(sin x) = x

Operace s funkcemi Rovnost funkcí Dvě funkce jsou si rovny (f = g), jestliže mají týž definiční obor [D(f) = D(g)] a pro všechna x z této množiny platí f(x) = g(x). Součet funkcí Součtem funkcí f, g s týmž definičním oborem nazýváme takovou funkci h (píšeme h(x) = (f + g)(x)), která přiřadí ke každému číslu x D(f) = D(g) funkční hodnotu h(x) = f(x) + g(x). Zbývající početní operace s funkcemi Obdobně se definuje rozdíl, součin a podíl funkcí f, g s týmž definičním oborem, přičemž podíl je definován pouze tehdy, je-li g(x) 0 pro každé x z definičního oboru.