Funcție (matematică)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Reprezentarea unei funcții care asociază valorile domeniului X cu valorile intervalului Y

În matematică , o funcție este o relație între două seturi , numit domeniu și Codomeniu funcției, care se asociază cu fiecare element al celui de domeniu și doar un element al Codomeniu.

Dacă cele două seturi sunt indicate respectiv cu Și , relația este indicată cu și elementul asociat cu prin intermediul funcției este indicat de obicei cu (pronunțat „effe of x”).

Descriere

Prin urmare, cuvântul funcție nu se referă doar la relație, ci la triada: relație, domeniu și codomain. De exemplu: funcția care asociază rădăcina pătrată a acestui număr la un număr natural este diferit de funcția care asociază rădăcina pătrată a acestui număr la un întreg ( în funcție de modul în care este definit intervalul, a doua nu poate fi chiar o corectă asociere). În multe cazuri, când domeniul și intervalul sunt clare din context, o funcție este exprimată indicând doar relația și implicând domeniul și intervalul.

Se spune că este argumentul funcției sau o valoare a variabilei independente, în timp ce este o valoare a variabilei dependente a funcției.

Sinonime ale funcției cuvânt sunt aplicații și harta. Transformarea este folosit deseori în câmpul geometric pentru a indica o funcție inversabil și care păstrează proprietățile geometrice ale , În timp ce operatorul este uneori folosit în tratamentul funcțiilor liniare între spații vectoriale .

Funcțiile au un rol foarte important în toate științele exacte . Conceptul de dependență funcțională între două cantități de fapt înlocuiește, în teoriile fizice și matematice, cauza-efect, care, spre deosebire de cea anterioară, nu se referă la entitățile teoretice ci direct elementele realității concrete. Dacă spunem, de exemplu, că presiunea unei anumite cantități de gaz perfect este o funcție a temperaturii și a volumului său , facem o afirmare internă a unui model termodinamic , în timp ce relația cauză-efect identificată între cele trei cantitățile depind în mod substanțial de posibilitățile de intervenție concretă asupra acestora. Rămânând cu acest exemplu, valoarea presiunii este văzută mai des ca o consecință a valorii celorlalți doi parametri, deoarece este, în general, mult mai ușor să se intervină asupra volumului și temperaturii decât direct asupra presiunii.

Exemple

Cele mai simple exemple de funcții sunt acelea pentru care atât domeniul și Codomeniu sunt seturi numerice . De exemplu, dacă dublul acestui număr este asociat cu fiecare număr natural, avem o funcție, al cărei domeniu este dat de naturali și a cărui gamă este alcătuită din chiar naturali.

Cu toate acestea, vorbim de funcție chiar și atunci când domeniul sau intervalul, sau ambele, nu sunt seturi numerice. Dacă, de exemplu, cercul înscris în acesta este asociat cu fiecare triunghi al planului, există și o funcție, deoarece pentru fiecare triunghi există un singur și un singur cerc înscris în el.

Mai mult, vorbim adesea despre funcții cu mai multe argumente sau cu mai multe valori: de exemplu funcția care la coordonate un punct din spațiu echivalează cu temperatura și presiune a aerului. În acest caz, funcția are de fapt întotdeauna un singur argument, care este triada și are întotdeauna o singură valoare, care este perechea

Definiție

Având două seturi ne-goale Și , se numește funcția de la în o relație astfel încât pentru fiecare există un singur și un singur element astfel încât . Acest element este notat în mod tradițional prin : cu alte cuvinte, în loc să scrie puteți folosi scrierea mai tradițională:

Faptul că este o funcție din în cu care se asociază elementul poate fi exprimat în scris:

Întregul (de aici și funcția „Ia“ valorile) este domeniul funcției , în timp ce întregul (unde sunt valorile „returnate” de funcție ) Este Codomeniu funcției . [1]

Expresiile „iau o valoare” și „returnează o valoare” se referă la un model mecanic de funcții, reprezentat ca mecanisme care, dat fiind un element al domeniului, îl „transformă” în elementul corespunzător al gamei.

Imagine și contor imagine

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: imagine (matematică) .

Având o funcție domeniu și codomain oricum a ales un articol domeniu, se numește imagine elementul corespunzător al gamei, indicat cu În mod similar, dacă este un element al gamei care este o imagine a unui element a domeniului, adică dacă , se spune că este o imagine inversă a În timp ce fiecare element al domeniului o singură imagine este atribuită, este posibil ca un element din gamă să aibă mai multe imagini contra, sau să nu aibă deloc. Prin urmare, „imaginea contra” a elementului este definită întregul

.

De sine pentru fiecare se spune că este surjectiv , în timp ce în cazul în care conține cel mult un element pentru fiecare se spune că este injecție . Dacă se aplică ambele condiții, Se numește bijectivă sau bijectivă.

Întregul

a elementelor din intervalul pentru care există cel puțin unul în domeniul pe care îl are așa cum se spune o imagine imagine și este notat cu sau cu . [2]

Alte notații pentru funcții

Pentru valoarea unei funcții corespunzător unui element , denotabilă cu notația tradițională , sunt utilizate și alte două scripturi.

Pentru ceea ce noi numim apare funcția notatia prefix

Pentru ceea ce noi numim notație apare funcția suffixal

Uneori se utilizează paranteze pătrate în locul parantezelor rotunde:

Acest lucru evită confuzia cu paranteze care indică ordinea operațiilor. Această notație este utilizată de unele programe de calcul simbolice.

În funcțiile de două variabile este , uneori , folosește notația infix, adică

de exemplu, în operațiile obișnuite de adunare și scădere pe care le folosim pentru a scrie Și in loc de Și

Extinderea și restricționarea unei funcții

Având o funcție Este un set astfel încât , se spune că funcția Este o „extensie multimea f de sine

unde este Este " includerea de în , dat de . Invers, se spune că Este restricția de la întreg .

Restricția unei funcții la un set conținut în domeniul său este de obicei indicat cu .

Funcțiile a două sau mai multe variabile

Când domeniul unei funcții Este produsul cartezian a două sau mai multe seturi , și , prin urmare , funcția acționează asupra -copii de elemente ale seturilor, apoi imaginea vectorială a acestor elemente se indică cu notația

În acest caz , funcția este , de asemenea , numit caracteristica vector . În acest sens, în fizica vorbim de domeniu .

De exemplu, ia în considerare funcția de multiplicare care asociază un vector de două numere naturale Și la produsul lor: . Această funcție poate fi definită formal ca având pentru domeniu , ansamblul tuturor perechilor de numere naturale; de asemenea, rețineți că, în acest caz, funcția este simetrică față de componentele vectorului: și , prin urmare, este o funcție a unui set în care ordinea elementelor nu contează. Alte variabile , de asemenea grupări sunt de asemenea posibile: de exemplu, este extrem de important în studiul sistemelor de ecuații diferențiale, teoria funcției array :

Operații binare

Multe operații binare de „ aritmetică , cum ar fi“ adăugarea și multiplicarea , sunt funcții din produsul cartezian la valori în Și acestea sunt descrise de notație infixat : ea scrie că (si nu ) pentru a descrie imaginea cuplului prin operație . [3]

Această notație a fost generalizată de la " algebra modernă, pentru a defini structuri algebrice , cum ar fi cea a grupului de ansamblu echipat cu unele operații binare având anumite proprietăți.

Funcții cu mai multe valori

În cazul în care intervalul de o funcție este produsul cartezian a două sau mai multe seturi, acest lucru poate fi indicat ca o funcție cu valori vectoriale . Aceste variabile sunt adesea agregate într - un vector ; în acest sens , în fizică suntem chemați câmp vectorial .

Un exemplu tipic este dat de o transformare liniară a planului , de exemplu:

.

O funcție se numește în schimb polidroma în cazul în care există cel puțin un element al domeniului , care corespunde mai multor dintre elementul Codomeniu. De fapt, aceste funcții nu se încadrează în definiția dată inițial, dar în unele domenii ( de exemplu , în analiza complexă ) se extinde în acest sens. Un exemplu al unei funcții multivaloare este rădăcina pătrată a unui număr real pozitiv, care poate fi descrisă ca o funcție

care asociază fiecare număr real pozitiv l ' împreună a două rădăcini pătrate. Un exemplu similar este logaritmul definit pe mulțimea numerelor complexe . [4]

Tipologie

În matematică și în mod substanțial în toate aplicațiile sale, se întâlnesc numeroase tipuri de funcții, care au, de asemenea, caracteristici foarte diferite și care sunt clasificate în funcție de criterii diferite.

Clasificare pur stabilită

Clasificarea funcțiilor în teoria calculabilitate

Clasificarea funcțiilor în domeniul " analiză matematică

Câteva caracteristici notabile

Funcții de interes probabilistic și statistic

Operații elementare asupra funcțiilor unei variabile reale cu valori reale

Având o funcție de variabilă reală cu valori reale și o constantă , Operații aritmetice elementare sau pe ea se aplică sumă , scădere , înmulțire , divizare , exponentiala , rădăcină n -lea și anume:

de sine ai și tu

de sine ai și tu

si daca număr întreg mai mare de 1 și dacă egal trebuie, de asemenea, avut , ai și tu

Acordați două funcții Și a variabilei reale cu valori reale, sunt aplicabile operațiile aritmetice elementare menționate mai sus, adică:

de sine ai și tu

de sine (sau În cazul în care ) are deasemenea

Compoziţie

Dă două funcții : Și : puteți defini lor compoziție : acest lucru este definită prin aplicarea mai întâi la și apoi aplicând la rezultat .

Această nouă funcție este notată cu (se citește: „f compusul g”). [ Fără sursă ] Riconducendoci notația tradițională cu cele două notațiile rezultatul compoziției anterioare aplicat elementului x în domeniu putem scrie [5]

Traducere

Având o funcție de variabilă reală cu valori reale și o constantă :

  • translația sa în raport cu axa în dreapta este
  • translația sa în raport cu axa la stânga este
  • translația sa în raport cu axa în sus este
  • translația sa în raport cu axa jos este

Simetrie

Având o funcție variabilei reale cu valori reale:

  • simetricul de în raport cu axa y este
  • simetricul de în raport cu axa x este

Notă

  1. ^ Andrea Bacciotti, Fulvio Ricci, Analiză matematică , Liguori Editore Srl, 1994, p. 63.
  2. ^ Andrea Bacciotti, Fulvio Ricci, Analiză matematică , Liguori Editore Srl, 1994, p. 67.
  3. ^ Francesca Dalla Volta, Marco Rigoli, matematică discretă și elemente liniare algebra , Pearson Pearson Addison Mondad, 2007, p. 169.
  4. ^ Gazzola Ferrero Zanotti, elemente de analiză superioare în fizică și inginerie , Aesculap Publishing Company, 2007, pp. 127-128.
  5. ^ Andrea Bacciotti, Fulvio Ricci, Analiza matematică , Liguori Editore Srl, 1994, pp. 69-70.

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 19483 · LCCN (RO) sh85052327 · GND (DE) 4071510-3 · BNF (FR) cb11946892t (data) · NDL (RO, JA) 00564960
Matematica Portalul de matematică : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de matematică