Wprowadzenie do funkcji
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”.
Podasz przykłady przyporządkowań.
Odróżnisz te przyporządkowania, które są funkcjami.
Udowodnisz, że dane przyporządkowanie jest funkcją.
Pojęcie funkcjifunkcji 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.
Rozważmy dwa zbiory.
Zbiór pierwszy, którego elementami są wszystkie państwa świata. Oznaczmy go literą .
Zbiór drugi, do którego należą wszystkie miasta świata. Oznaczymy go literą .
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 przyporządkowaliśmy kilkanaście elementów zbioru .Drugie przyporządkowanie: każdemu państwu świata przyporządkujemy miasto, które jest jego stolicą.
Każdemu elementowi zbioru przyporządkowaliśmy dokładnie jeden element zbioru .
Dane są dwa zbiory.
Zbiór wszystkich samochodów zarejestrowanych w Polsce. Oznaczmy ten zbiór literą . 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 .
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 przyporządkowaliśmy dokładnie jeden element zbioru .
Drugie przyporządkowanie: każdemu kodowi liczbowo‑literowemu przyporządkowujemy samochód zarejestrowany w Polsce. Niektórym elementom zbioru przyporządkowaliśmy dokładnie jeden element zbioru .
Dane są dwa zbiory.
Zbiór pierwszy, którego elementami są wszystkie miasta w Polsce. Oznaczmy go literą . Zbiór drugi, którego elementami są wszystkie numery kodów pocztowych. Oznaczymy go literą .
Utwórzmy różne przyporządkowania elementów jednego zbioru elementom zbioru drugiego.
Przyporządkowanie pierwsze: każdemu miastu w Polsce przyporządkowujemy numer kodu pocztowego. Każdemu elementowi zbioru przyporządkowaliśmy elementy zbioru .
Przyporządkowanie drugie: każdemu numerowi kodowemu przyporządkowujemy miasto w Polsce. Każdemu elementowi zbioru przyporządkowaliśmy dokładnie jeden element zbioru .
Czy każde, z podanych w przykładach przyporządkowań to funkcja? W odpowiedzi na to pytanie pomoże nam w tym poniższa definicja.
Dane są dwa niepuste zbiory: i . Funkcją ze zbioru w zbiór nazywamy przyporządkowanie, które każdemu elementowi zbioru przyporządkowuje dokładnie jeden element zbioru . Symbolicznie oznaczamy i czytamy „funkcja odwzorowuje zbiór w zbiór ”.
Zbiór nazywamy dziedziną funkcjidziedziną funkcji, a jego elementy argumentamiargumentami funkcji.
Zbiór nazywamy przeciwdziedziną funkcji.
Każdy element zbioru , który został przyporządkowany co najmniej jednemu argumentowi nazywamy wartością funkcji dla argumentu , co zapisujemy symbolicznie . Zbiór tych elementów nazywamy zbiorem wartości funkcji.
Analizując definicję funkcjifunkcji możemy zauważyć że:
każdemu elementowi dziedziny odpowiada dokładnie jedna wartość należąca do przeciwdziedziny,
zbiór wartości może być zbiorem jednoelementowym,
zbiór wartości funkcjizbiór wartości funkcji jest podzbiorem przeciwdziedziny funkcji.
Utwórzmy dwa zbiory: zbiór , którego elementami są imiona uczniów, zbiór , którego elementami są przedmioty egzaminacyjne.
= {Ania, Zosia, Jacek, Michał}.
= {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 : chemia, fizyka.
Utwórzmy zbiory i . – zbiór wszystkich trójkątów. – 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).
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.
Podaj przykłady trzech przyporządkowań, które są funkcjami. Określ dziedzinę i zbiór wartości każdej z tych funkcji.
Zestaw ćwiczeń interaktywnych
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.
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.
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..
Słowniczek
zmienna niezależna funkcji będąca elementem jej dziedziny
zbiór wszystkich argumentów funkcji
dane są dwa niepuste zbiory i . Funkcją ze zbioru w zbiór nazywamy przyporządkowanie, które każdemu elementowi zbioru przyporządkowuje dokładnie jeden element zbioru
zbiór tych elementów przeciwdziedziny funkcji, które zostały przyporządkowane co najmniej jednemu elementowi z dziedziny funkcji