RVXSJ1V5522H3
Ilustracja przedstawia prostą żwirową drogę na zboczu góry pokrytej trawą.

Wprowadzenie do funkcji

Źródło: Jan Antonin, dostępny w internecie: www.unsplash.com.

1. Pojęcie funkcji

Matematycy, od zarania dziejów, rozważali różne przyporządkowania, również jednoznaczne. Starożytni Egipcjanie, Grecy, Babilończycy zapisywali je początkowo jako algorytmy obliczeń.

Starożytna matematyka nastawiona była na obliczanie konkretnych wartości, wynikających z sytuacji rzeczywistych. Wyposażona była w ułatwiające obliczenia tablice pierwiastków kwadratowych i trzeciego stopnia, w tablice astronomiczne, tablice mnożenia ułamków, tablice odwrotności liczb itd. Była to bardzo pragmatyczna matematyka, w której nie było miejsca na pojęcie  abstrakcyjne, jakim  jest funkcja.

Dopiero w  wieku XVII  przyporządkowanie jednoznaczne zyskuje  nazwę. Angielski fizyk i matematyk Isaac Newton nazywa je „fluentą”. Filozof i matematyka Gottfrid Leibniz wprowadza nazwę „funkcja”.

Twoje cele
  • Podasz przykłady przyporządkowań.

  • Odróżnisz te przyporządkowania, które są funkcjami.

  • Udowodnisz, że dane przyporządkowanie jest funkcją.

Pojęcie funkcjifunkcjafunkcji jest obecnie  jednym z najważniejszych pojęć matematyki. Za pomocą funkcji można opisywać wiele  zjawisk z otaczającego nas świata. Również fizycy, chemicy, biolodzy często posługują się funkcjami, chcąc zobrazować  zaobserwowane prawidłowości.

Aby zrozumieć istotę funkcji, przeanalizujmy najpierw kilka przykładów.

Przykład 1

Rozważmy dwa zbiory.

  1. Zbiór pierwszy, którego elementami są wszystkie państwa świata. Oznaczmy go literą A.

  2. Zbiór drugi, do którego należą wszystkie miasta świata. Oznaczymy go literą B.

Możemy utworzyć  kilka przyporządkowań elementom jednego zbioru, elementów drugiego zbioru.

  • Pierwsze przyporządkowanie: każdemu państwu świata przyporządkujemy miasta, które znajdują się na jego terytorium.
    Każdemu elementowi zbioru A przyporządkowaliśmy kilkanaście elementów zbioru B.

  • Drugie przyporządkowanie: każdemu państwu świata przyporządkujemy miasto, które jest jego stolicą.
    Każdemu elementowi zbioru A przyporządkowaliśmy dokładnie jeden element zbioru B.

Przykład 2

Dane są dwa zbiory.

Zbiór wszystkich samochodów zarejestrowanych w Polsce. Oznaczmy ten zbiór literą A. Zbiór kodów liczbowo‑literowych. Kody liczbowo‑literowe zbudowane są z różnej liczby liter i liczb, np. ABC124567, 365789 NG, hh12456, GH21ELA itd. Oznaczmy ten zbiór przez B.

Utwórzmy  różne przyporządkowania elementów jednego zbioru elementom zbioru drugiego.

  • Pierwsze przyporządkowanie:  każdemu samochodowi zarejestrowanemu w Polsce przyporządkowano kod liczbowo‑literowy, który jest jego numerem rejestracyjnym. Każdemu elementowi zbioru A przyporządkowaliśmy dokładnie jeden element zbioru B.

  • Drugie przyporządkowanie: każdemu kodowi liczbowo‑literowemu przyporządkowujemy samochód zarejestrowany w Polsce. Niektórym elementom zbioru B przyporządkowaliśmy dokładnie jeden element zbioru A.

Przykład 3

Dane są dwa zbiory.

Zbiór pierwszy, którego elementami są wszystkie miasta w Polsce. Oznaczmy go literą A. Zbiór drugi, którego elementami są wszystkie numery kodów pocztowych. Oznaczymy go literą B.

Utwórzmy różne przyporządkowania elementów jednego zbioru elementom zbioru drugiego.

  • Przyporządkowanie pierwsze: każdemu miastu w Polsce przyporządkowujemy numer kodu pocztowego. Każdemu elementowi zbioru A przyporządkowaliśmy elementy zbioru B.

  • Przyporządkowanie drugie: każdemu numerowi kodowemu przyporządkowujemy miasto w Polsce. Każdemu elementowi zbioru Bprzyporządkowaliśmy dokładnie jeden element zbioru A.

Czy każde, z podanych w przykładach przyporządkowań to funkcja? W odpowiedzi na to pytanie pomoże nam w tym poniższa definicja.

definicja funkcji
Definicja: definicja funkcji

Dane są dwa niepuste zbiory: X i Y. Funkcją f ze zbioru X w zbiór Y nazywamy przyporządkowanie, które każdemu elementowi zbioru X przyporządkowuje dokładnie jeden element zbioru Y. Symbolicznie oznaczamy f:XY i czytamy „funkcja f odwzorowuje zbiór X w zbiór Y”.

  • Zbiór X nazywamy dziedziną funkcjidziedzina funkcjidziedziną funkcji, a jego elementy x argumentamiargumentargumentami funkcji.

  • Zbiór Y nazywamy przeciwdziedziną funkcji.

Każdy element y zbioru Y, który został przyporządkowany co najmniej jednemu argumentowi x nazywamy wartością funkcji f dla argumentu x, co zapisujemy symbolicznie y=f(x). Zbiór tych elementów y nazywamy zbiorem wartości funkcji.

Analizując definicję funkcjifunkcjafunkcji możemy zauważyć że:

  • każdemu elementowi dziedziny odpowiada dokładnie jedna wartość należąca do przeciwdziedziny,

  • zbiór wartości może być zbiorem jednoelementowym,

  • zbiór wartości funkcjizbiór wartości funkcjizbiór wartości funkcji jest podzbiorem przeciwdziedziny funkcji.

Przykład 4

Utwórzmy dwa zbiory: zbiór X, którego elementami są imiona uczniów, zbiór Y, którego elementami są przedmioty egzaminacyjne.

X = {Ania, Zosia, Jacek, Michał}.

Y = {chemia, biologia, historia, geografia, fizyka, informatyka}.

Przyporządkowanie, które imionom uczniów przypisuje przedmioty egzaminacyjne, zdawane na maturze nie jest funkcją. Na przykład elementowi Ania przyporządkowane są dwa elementy ze zbioru Y: chemia, fizyka.

Przykład 5

Utwórzmy zbiory X i Y. X – zbiór wszystkich trójkątów. Y – zbiór odcinków, które mogą być wysokościami w trójkącie. Przyporządkowanie, które trójkątowi przyporządkowuje jego wysokości nie jest funkcją – jednemu trójkątowi możemy przyporządkować nawet trzy różne odcinki (wysokości).

Przykład 6

Przykładem funkcji jest na przykład przyporządkowanie, które każdej osobie przypisuje jej numer PESEL.

Audiobook

Zapoznaj się z poniższym audiobookiem. Poznasz historię powstania pojęcia „funkcja”. Poznasz również przykłady przyporządkowań jednoznacznych, z którymi można spotkać się w życiu codziennym. Przeanalizuj je uważnie.

R1LZHP7TQG51S
Nagranie nawiązujące do treści lekcji dotyczącej przyporządkowania.
Polecenie 1

Podaj przykłady trzech przyporządkowań, które są funkcjami. Określ  dziedzinę i zbiór wartości każdej z tych funkcji.

Zestaw ćwiczeń interaktywnych

1
Pokaż ćwiczenia:
R1ZVF5OGEA4CC1
Ćwiczenie 1
Wskaż przyporządkowanie, które nie jest funkcją. Możliwe odpowiedzi: 1. Każdej liczbie ze zbioru nawias klamrowy, jeden, średnik, cztery, średnik, dziewięć, średnik, dwadzieścia pięć, zamknięcie nawiasu klamrowego przyporządkowano jej wielokrotności mniejsze od sto., 2. Każdej liczbie rzeczywistej przyporządkowano jej sześcian pomniejszony o jeden., 3. Każdemu kwadratowi przyporządkowano jego pole., 4. Każdej liczbie rzeczywistej różnej od zera przyporządkowano jej odwrotność.
RJDB49EHZEV6A1
Ćwiczenie 2
Wskaż przyporządkowanie, które jest funkcją. Możliwe odpowiedzi: 1. Uczniowi danej szkoły przyporządkowujemy klasę, do której uczęszcza., 2. Każdemu mieszkańcowi Polski przyporządkowujemy jego numer telefonu., 3. Każdemu aktorowi teatralnemu przyporządkowujemy tytuł sztuki, w której zagrał., 4. Danemu człowiekowi przypisujemy imiona jego dzieci.
RTNR6MFU7TXKX2
Ćwiczenie 3
Wskaż wszystkie zdania poprawne. Możliwe odpowiedzi: 1. Przyporządkowanie, które każdemu człowiekowi przyporządkowuje datę jego urodzenia, jest funkcją., 2. Przyporządkowanie, które każdej książce w bibliotece przyporządkowuje jej numer inwentarzowy w katalogu, jest funkcją., 3. Przyporządkowanie, które każdej osobie w Polsce przyporządkowuje jej rodzeństwo, jest funkcją.
R1G9DFM7S7ASG2
Ćwiczenie 4
Uzupełnij zdania tak, aby były opisem funkcji. Każdemu 1. objętość, 2. sześcianowi, 3. liczbie naturalnej dodatniej, 4. prostokątowi, 5. resztę z dzielenia, 6. obwód przyporządkowujemy jego 1. objętość, 2. sześcianowi, 3. liczbie naturalnej dodatniej, 4. prostokątowi, 5. resztę z dzielenia, 6. obwód.
Każdemu 1. objętość, 2. sześcianowi, 3. liczbie naturalnej dodatniej, 4. prostokątowi, 5. resztę z dzielenia, 6. obwód przyporządkowujemy jego 1. objętość, 2. sześcianowi, 3. liczbie naturalnej dodatniej, 4. prostokątowi, 5. resztę z dzielenia, 6. obwód.
Każdej 1. objętość, 2. sześcianowi, 3. liczbie naturalnej dodatniej, 4. prostokątowi, 5. resztę z dzielenia, 6. obwód przyporządkowujemy 1. objętość, 2. sześcianowi, 3. liczbie naturalnej dodatniej, 4. prostokątowi, 5. resztę z dzielenia, 6. obwód tej liczby przez 7.
R1TD8KEVKXP8D2
Ćwiczenie 5
Uzupełnij zdanie tak, aby było opisem funkcji. Każdemu graniastosłupowi przyporządkowujemy 1. masę, 2. jego cenę, 3. miesiąc urodzenia, 4. kolory, które najlepiej lubi, 5. jego ściany boczne, 6. liczbę jego wierzchołków, 7. prędkość, z jaką się może poruszać, 8. numer jego podwozia.
Każdemu samochodowi przyporządkowujemy 1. masę, 2. jego cenę, 3. miesiąc urodzenia, 4. kolory, które najlepiej lubi, 5. jego ściany boczne, 6. liczbę jego wierzchołków, 7. prędkość, z jaką się może poruszać, 8. numer jego podwozia .
Każdemu artykułowi spożywczemu przyporządkowujemy 1. masę, 2. jego cenę, 3. miesiąc urodzenia, 4. kolory, które najlepiej lubi, 5. jego ściany boczne, 6. liczbę jego wierzchołków, 7. prędkość, z jaką się może poruszać, 8. numer jego podwozia.
Każdemu uczniowi danej klasy przyporządkowujemy 1. masę, 2. jego cenę, 3. miesiąc urodzenia, 4. kolory, które najlepiej lubi, 5. jego ściany boczne, 6. liczbę jego wierzchołków, 7. prędkość, z jaką się może poruszać, 8. numer jego podwozia.
RTXB88XQFX12N3
Ćwiczenie 6
Określ dziedzinę funkcji. Każdej posesji w danym mieście jest przyporządkowany pocztowy numer kodowy. Dziedziną jest 1. zbiór liczb rzeczywistych., 2. zbiór liczb naturalnych dodatnich,, 3. zbiór państw świata,, 4. zbiór posesji, 5. zbiór numerów kodowych., 6. zbiór wszystkich mieszkańców świata, 7. zbiór uczniów danej klasy, 8. zbiór wszystkich wysp., 9. zbiór ulic..
Każdemu uczniowi danej klasy jest przyporządkowany numer w dzienniku. Dziedziną jest 1. zbiór liczb rzeczywistych., 2. zbiór liczb naturalnych dodatnich,, 3. zbiór państw świata,, 4. zbiór posesji, 5. zbiór numerów kodowych., 6. zbiór wszystkich mieszkańców świata, 7. zbiór uczniów danej klasy, 8. zbiór wszystkich wysp., 9. zbiór ulic..
Każdemu człowiekowi przypisany jest kraj jego zamieszkania. Dziedziną jest 1. zbiór liczb rzeczywistych., 2. zbiór liczb naturalnych dodatnich,, 3. zbiór państw świata,, 4. zbiór posesji, 5. zbiór numerów kodowych., 6. zbiór wszystkich mieszkańców świata, 7. zbiór uczniów danej klasy, 8. zbiór wszystkich wysp., 9. zbiór ulic..
R1CXSHXC95HHH3
Ćwiczenie 7
Funkcja k każdemu elementowi ze zbioru B przyporządkowuje dokładnie jeden element ze zbioru A. Wskaż zdanie prawdziwe. Możliwe odpowiedzi: 1. Dziedziną funkcji k jest zbiór A., 2. Dziedziną funkcji k jest zbiór liczb rzeczywistych., 3. Przeciwdziedziną funkcji k jest zbiór A.
1
Ćwiczenie 8
R5UNTSP3X18HR1
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
RE5UM6CQ97UB7

Słowniczek

argument
argument

zmienna niezależna funkcji będąca elementem jej dziedziny

dziedzina funkcji
dziedzina funkcji

zbiór wszystkich argumentów funkcji

funkcja
funkcja

dane są dwa niepuste zbiory X i Y. Funkcją f ze zbioru X w zbiór Y nazywamy przyporządkowanie, które każdemu elementowi zbioru X przyporządkowuje dokładnie jeden element zbioru Y

zbiór wartości funkcji
zbiór wartości funkcji

zbiór tych elementów przeciwdziedziny funkcji, które zostały przyporządkowane co najmniej jednemu elementowi z dziedziny funkcji