Область определения и область значений функции
Много явлений, происходящих в мире, связаны между собой некоторой зависимостью. Например, раскат грома раздаётся после удара молнии, каждый товар в магазине имеет свою цену, в 100 г. воды при температуре 20° С растворяется 35,9 г. поваренной соли и 38,1 г. при температуре 80° С.
Если взять последний пример с поваренной солью, то можно составить небольшую таблицу растворимости соли в 100 г. воды в зависимости от температуры:
Температура t (° C) | Масса соли m (г.) |
---|---|
20° | 35,9 г. |
80° | 38,1 г. |
Можно сказать, что в таблице каждому числу из столбца t ставится в соответствие число из столбца m, то есть, между этими числами образовалась зависимость (мы подставляем температуру воды — получаем массу соли в результате). В математике такая зависимость называется функцией.
Функция — одно из основных математических понятий, это тройка
:
- Множество чисел X;
- Закон f (правило), по которому происходят «манипуляции» над числами из множества X;
- Множество Y: после
манипуляций
числа из Х попадают в это множество.
Записывается это так:
f: X → Y
Или вот так:
y = f(x)
Рассмотрим в качестве примера функцию, которая называется квадратичной (возводит числа в квадрат):
y = x2
Разберемся со всеми тремя составляющими этой функции:
- Множество чисел X: какие числа можно подставлять в функцию? По правилам математики, любое число можно возвести в квадрат, значит, любое число можно подставить вместо x.
- Словами суть закона можно описать так: возвести число в квадрат.
- Множество чисел Y: какие числа можно получить в результате возведения числа в квадрат? Только положительные, потому что (-х)2 = х2, таковы правила математики.
Если поочередно вместо х подставлять все возможные числа, то можно получить график функции y = х2, который называется параболой:
Конечно, множества X и Y имеют названия:
- X — область определения функции (те числа, которые можно подставлять в функцию вместо х).
- Y — область значений функции (числа, которые «выдаёт» функция).
Для квадратичной функции:
- X = (-∞, +∞) (Что означает: «от минус бесконечности до плюс бесконечности».);
- Y = [0, +∞) (Что означает: «от нуля до плюс бесконечности». Квадратная скобка перед числом означает, что число тоже включается в промежуток, нуль является значением квадратичной функции.).
Итак, мы нашли область значений y = х2 — это множество Y = [0, +∞).
Для всех остальных математических функций область определения и область значений отыскиваются аналогичным принципом: необходимо руководствоваться элементарными математическими правилами.
Например, на нуль делить нельзя. Хорошим примером, где применяется это правило, служит функция у = 1/х. То есть, её множества:
- X = (-∞, 0) U (0, +∞) (Все, кроме нуля. Круглая скобка
выбрасывает
число из множества.); - Y = (-∞, 0) U (0, +∞) (Функция у = 1/х ни при каком х не примет значение 0, зато при
больших
значениях х она будет бесконечно близко подходить к нулю, а прималых
х она будет уходить в +∞.).