Funkcje trygonometryczne

Dla a>0, a≠1, b>0, b≠1, x,y>0 zachodzą równości: Funkcje sinx oraz cosx są określone na całej osi rzeczywistej R i loga(x*y)=logax+logay

sin x

 x 

odwzorowujące R na przedział <-1;1>. Funkcja tgx =

log   = log x − log y

cos x

a

z

a

 y 

jest

określona

na

zbiorze

x=R\A

gdzie

log ( y

x

= y ⋅

x

a

)

log a



π



A = ± (2 n + )

1

, gdzie n = 0,1, 2... funkcja

log



2



a1=0

logaa=1

cos x

ctgx =

log x = log b ⋅ log x

jest określona na zbiorze X=R\B gdzie

a

a

b

sin x

Podstawiając

w

ostatniej

równości

x=a

otrzymujemy:

B = {± n ⋅π gdzie n = 0,1, 2,.. }

. . Przeciwdziedzina

1

log a = log b ⋅ log a

czyli

log b =

,

funkcji tgx i ctgx jest y=R.

a

a

b

a

log a

b

log ( x) = (log b) ⋅

>

≠

≠

>

(log x) a, b

0; a

1, b

1 x

0

a

a

b

Odwrotności funkcji sinx oraz cosx oznaczamy następująco: 1

1 = (log b) ⋅ (log a

a

b

)

=

1

sec x („sekans” x)

= csc x („kosekans” x).

cos x

sin x

1

czyli: log b =

.

Funkcja secx jest określona na zbiorze x=R\A gdzie a

log a

b



π



A =  xε R : x ± (2 n + ) 1

, gdzie n = 0,1, 2... . Funkcja

Logarytmem naturalnym nazywamy funkcję logarytmiczną o



2



podstawie a=e, gdzie

cscx

jest

określona

na

zbiorze

x=R\B

gdzie

n



1 

B = { xε R : x ± ( nπ ) gdzie n = 0,1, 2.. }

. .

e =

1 +

= 2,7 itd.

lim



n→∞ 

n 

Przeciwdziedziną

funkcji

secx

i

cscx

jest

zbiór

Przyjmujemy oznaczenia:

Y = (− ;

∞ 1

− > ∪ <1;∞) .

log x = ln x

e

związek między logarytmem naturalnym oraz logarytmem o Funkcje cyklometryczne.

dowolnej

podstawie

b>0

i

b≠1

jest

następująca.

Funkcje odwrotne do funkcji trygonometrycznych rozważane w ln x = (ln b) ⋅ log x

odpowiednio zawężonych dziedzinach:

b

π π

Funkcje hiperboliczne.

f ( x) = arcsin x X =< −1;1 >→ Y =< −

;

>

2 2

Funkcje hiperboliczne są to funkcje postaci.

f ( x) = arccos x X =< 1

− ;1 >→ Y =< 0;π >

x

− x

e − e

=

π π

sinh x

(sinus hiperboliczny)

2

f ( x) = arctgx X = (− ;

∞ ∞) → Y = (− ; )

2 2

x

− x

e + e

f ( x) = arcctgx X = (− ;

∞ ∞) → Y = (0;π )

cosh x =

(cosinus hiperboliczny)

2

x

− x

f(x)=arcsinx

sinh x

e − e

tghx =

=

x

− x

π

cosh x

e + e

arcsin(-1)=y siny=-1 dla y = −

2

cosh x

1

x

− x

e + e

ctghx =

=

=

sinh

x

− x

x

tghx

e − e

Funkcje sinhx, coshx, tghx są określone dla każdego xεR

arccos(-1)=y cosy0=-1 dla y=π

natomiast

ctghx

jest

określony

dla

xεR\{0}

π

−

arccos(0)=ycosy=0 dla y =

x

x

=

⇔ =

0

e

e

x

0

Przeciwdziedzina

funkcji

2

hiperbolicznych

sinh x Y = R

arctg(0)=y0tgy0=0 dla y0=0 f(x)=arctgx

cosh x Y =< 1; +∞)

π

tghx Y = ( 1

− ;1)

arcctg(0)=y

y =

0ctgy=0 dla

2

ctghx Y = (− ;

∞ 1

− ) ∪ (1;∞)

Fukcja wykładnicza

Wartość bezwzględna liczby rzeczywistej lub modułem liczby Funkcję f nazywamy funkcję wykładniczą jeżeli ( )

x

f x = a ,

rzeczywistej xεR nazywamy liczbę nieujemną |x|, przy czym : gdzie a<0. Dziedziną funkcji f jest zbiór X=R. Przeciwdziedziną

 x gdy x ≥ 0

funkcji f jest zbiór Y=(0;∞) gdy a≠1 lub zbiór Y={1}, gdy a=1

x = 

− x gdy x < 0

Funkcja logarytmiczna



Własności:

Ponieważ funkcja wykładnicza

( )

x

f x = a jest dla a>0 a≠1

1. Nierówność |x|≤a jest równoważna z nierównością podwójną rosnąca lub malejąca więc jest to wtedy funkcja wzajemnie

-a≤x≤a

jednoznaczna. Zatem istnieje wówczas funkcja odwrotna do f, Dowód.

która odwzorowuje przedział (0;∞) na zbiór liczb rzeczywistych x ≤ a ⇒ x ≤ a ∧ − x ≤ a ⇔ x ≤ a ∧ x ≥

R. Funkcję f-1 nazywamy funkcją (logarytmiczną) logarytmem o podstawie a i oznaczamy symbolem m. f

≥ − a ⇔ − a ≤ x ≤ a

-1x=logax.

5

− a ≤ x ≤ a ⇔ x ≤ a ∧ x ≥ − a ⇔ x ≤ a ∧

^ − x ≤ a ⇒ x ≤

a

2. x + y ≤ x + y

Ponieważ x≤|x|; y≤|y| więc, -|x|≤x≤|x|, -|y|≤y≤|y| dodając stronami otrzymujemy.

-(|x|+|y|)≤x+y≤|x|+|y|

z własności 1 otrzymujemy :

|x+y|≤|x|+|y|

3. |x-y|≤|x|+|y|

Dowód.

|x-y|=|x+(-y)| ≤|x|+|-y|=|x|+|y|

4. |x+y|≥|x|-|y|

x-(x+y)-y,

|x|=|x+(y-y)| ≤|x+y|+|y|

|x|-|y|≤|x+y|

5. |x-y|≥|x|-|y|

6. |x-y|≥||x|-|y||

Dowód: 5

Otrzymujemy: |x-y|≥|x|-|y|

Ponadto można napisać:

|x-y|=|-(y-x)|=|y-x|≥|y|-|x|=-(|x|-|y|)

Zatem: |x-y|≥||x|-|y||

Funkcje złożone.

Niech g będzie funkcją odwzorowującą funkcję X na zbiór Y, a f niech będzie funkcją odwzorowującą zbiór Y w zbiór Z.

f°g=f(g)

Złożeniem lub superpozycją funkcji f oraz g nazywamy funkcję (f°g)(x)=f(g(x)) odwzorować x w zbiór z. Oznacza to, że superpozycja





f o g : (

 x, z)∈ X × Z =

( y = g( x) ∧ z = f ( y)

∃





y Y

∈



Własności superpozycji funkcji:

1.

f•(g•h)=(f•g) •h – łączność

2.

f•g≠g•f – nieprzemienność

3.

Jeżeli f odwzorowuje wzajemnie jednoznacznie

X na Y, f-1 jest funkcją odwrotną do f, to

zachodzi:

( f

f )( x) = x, ( f

f )( y) = y

∀ ∀

o

o

1

−

1

−

xε X

yε Y

W superpozycji funkcji f•g to znaczy funkcji (f•g)(x)=f(g(x)) funkcję g nazywamy funkcją wewnętrzną, a f funkcją zewnętrzną.

 1 

Np. Funkcja h(x)= sin 

 jest funkcją złożoną z

2

1− x 

1

funkcji wewnętrznej u=g(x)=

oraz funkcji zewnętrznej

2

1− x

f(u)=sinu

Przyjmujemy oznaczenia.

R=(-∞;∞) cała oś rzeczywista, zbiór liczb rzeczywistych.

N={1,2,...} zbiór liczb naturalnych

C={0,±1, ±2,....} zbiór liczb całkowitych

m

W={

mεC, nεN} zbiór liczb wymiernych.

n

6

Document Outline

  • Fukcja wykładnicza
  • Funkcja logarytmiczna