يك تابع از مجموعه A به مجموعه B رابطهاي بين دو مجموعه است كه به هر عضو A دقيقاً يك عضو از B را نسبت ميدهد. اعضاي A و B هر شيء ميتوانند باشند اما اگر A⊆R وB⊆R تابع f را تابع حقيقي ميناميم
A را دامنه تابع ، B را هم دامنه آن و مجموعه{f(x)|x∈A} را برد تابع f گوييم.
مثال
تابع حقيقيA→B :را كه در آن A={1,2,3,4,5}و هر عضواز f به صورت (t,2t) ميباشد را در نظر بگيريد
الف) مجموعه B را توصيف كنيد.
ب) تابع f را با اعضايش مشخص كنيد.
ج) ضابطه تابع f را مشخص كنيد؟
د) اگر N) B=N مجموعه اعداد طبيعي است)، معرفي كاملي از تابع f را بنويسيد.
الف) مجموعه B هر زير مجموعه اي از اعداد حقيقي شامل مجموعه {2,4,6,8,10} ميتواند باشد
ب) اعضاي تابع f به صورتf={(1,2),(2,4),(3,6),(4,8),(5,10)} ميباشد.
ج) ضابطه تابع f را ميتوان به صورت f(x)=2x نوشت.
د) تابعfراميتوان به صورتهاي{f:A→Nf(x)=2x يا{{f:{1,2,3,4,5}→{1,2,3,4,5,...}f(x)=2x نوشت كه به طوركامل تابع فوق را معرفي ميكنند توجه كنيد كه مجموعه A دامنه تابع f و مجموعه N ، هم دامنه تابع و همچنين برد تابع مجموعه {2,4,6,8,10} ميباشد.
مثال
مجموعه A داراي m عضو و مجموعه B داراي n عضو ميباشد و تابع g از A به B تعريف شده است.
الف) در نمودار ون مربوط به تابع g چند پيكان بايد وجود داشته باشد.
ب) نمودار ون تابع g را طوري رسم كنيد كه.m<n
ج) نمودار ون تابع g را طوري رسم كنيد كه m=n
د) نمودار ون تابع g را طوري رسم كنيد كه m>n
الف) با توجه به اينكه از هر عضو A دقيقاً يك پيكان بايد خارج شده باشد بنابراين دقيقاً بايد m پيكان از A به B كشيده شود.
ب) بيشمار تابع براي g ميتوان در نظر گرفت.به عنوان مثال ميتوان g را چنين در نظر گرفت:
مجموعه {فرانسه، انگليس، ايران} دامنه تابع و مجموعه { رياض، پاريس، لندن، تهران} هم دامنه تابع و مجموعه {پاريس، لندن، تهران} باشندبرد تابع مي باشند.
ج) ميتوان g را چنين در نظر گرفت.
مجموعه {ali,reza,amir} دامنه تابع و{A,R,B} هم دامنه تابع و مجموعه {A,R} برد تابع ميباشند.
د) تابع g را ميتوان چنين در نظر گرفت
مجموعه {1,2,5,8} دامنه تابع و مجموعه {نه اول و نه مركب، عدد مركب، عدد اول} هم دامنه و برد تابع هستند.
مثال
تابع:A→B را طوري مشخص كنيد كه:
الفA (متناهي و B نامتناهي باشد.
ب A (نامتناهي و B متناهي باشد.
جA ( و B هر دو نامتناهي باشند.
مثال
الف) تابع f با ضابطه y=95x+32 را رسم كنيد.
ب) تابع g:[−20,20]→R با ضابطه g(x)=95x+32 را رسم كنيد.
ج) آيا تابع h را ميتوان به قسمي در نظر گرفت كه دامنه و ضابطه آن با تابع g يكي باشد اما هم دامنه آن مجموعه Z باشد.
الف) با توجه به اينكه نمودار ضابطه داده شده يك خط است و هر خط با 2 نقطه مشخص ميشود كافي است 2 نقطه از اين خط را يافته و خط را رسم كرد.
به عنوان مثال:
x=0⇒y=32⇒(0,32)∈f,x=−10⇒y=14⇒(−10,14)∈f
لذا شكل آن به صورت زير خواهد بود.
ب) نموار اين تابع قسمتي از تابع f است كه در آن −20≤x≤20 در واقع تابع g را تحديد تابع f ميناميم و نمودار آن چنين است:
ج) با توجه به اينكهg(1)=95+32=1695 لذا چنين تابعي نميتوان يافت.
مثال
از بين مستطيل هاي قابل محاط شدن در مثلث متساوي الاضلاع به ضلع 1 كدام مستطيل بيشترين مساحت را دارد؟
طبق شكل اگر DC را برابر x بگيريم، داريمDFC=30 (چرا) و از آنجاFC2=2x با توجه به رابطه ي فيثاغورس داريم:
FC2=DC2+FD2⇒(2x)2=x2+FD2=FD=√3x
لذا مساحت مستطيل فوق از رابطهS=(1−2x)x√3 دست مي آيد و داريم:
s=−2√3(x2−12x)=−2√3[(x−14)2−116]=−2√3(x−14)2+√38
اما بيشترين مقدار عبارت −2√3(x−14)2 صفر است كه به ازايx=14 به دست مي آيد و لذا ماكزيمم S برابر √38 است و طول و عرض اين مستطيل برابر است باx√3=14√3 و
1−2x=1−2(14)=12
دوتابع f و g در صورتي مساويند كه هردو شرط زير برقرار باشد:
الف) دامنه دو تابع با هم برابر باشند.
ب) به ازاي هر عضو از دامنه آنها داشته باشيمf(x)=g(x).
مثال
توابع g={(3,4),(7,5),(9,−1)} و f={(3,4)(7,−1),(9,5)} را در نظر بگيريد. آيا اين دو تابع با هم مساويند.
دامنه اين دو تابع مجموعه {3,7,9} است كه با هم مساوي است . f(7)=−1 ولي g(7)=5 پس دو تابع با هم مساوي نيستند .
مثال
توابع {f:A→Rf(x)=3x3+1 و {g:A→Rg={(1,a),(b,2),(a,c)} را در نظر بگيريد a ، b وc را طوري بيابيد كه دو تابع با هم مساوي باشند.
چون1∈Dg لذا بايد 1∈Df و f(1)=4 پس بايد g(1)=4 يعني a=4 همچنين g(b)=2 و از حل معادلهf(x)=2 نتيجه ميشود كه x=13√3لذا b=13√3 با استدلال هاي مشابه 4∈Dgو در نتیجه باید4∈Df و چون f(4)=193 لذا g(4)=193 يعني c=193
پس تابع gبه صورت g(x)={(1,4),(13√3),(4,193)} بوده و A نيز چنين است A={(1,4),(13√3),4}
توابع f(x)=sin2x+cos2x وg(x)=1 با هم برابرند دقت كنيد كه دامنه هر دو تابع مجموعه R است.
مثال
آیا توابع f(x)=√x2 وg(x)=x با هم مساويند؟
دامنه هر دو تابع مجموعه اعداد حقیقی است اما به ازای هر x<1 مقادیر هر دو تابع برابر نیست مثلاf(−5)=√(5)2=25=5 ولی g(−5)=−5
مثال
آيا توابع f(x)=tanx و g(x)=1cotx باهم برابرند؟
ميدانيد كه tanx به ازاي هرx=kπ+π2 , K∈Z تعريف نشده است يعني اين نقاط در دامنه تابع f قرار ندارند.
اما cotx به ازاي هر x=kπ ,K∈Z تعريف نشده و به ازاي هرx=kπ+π2 , K∈Z صفر 2 ميشود لذا مجموعه اين نقاط يعني نقاط به طولx=kπ2 K∈Z , عضو دامنه تابع g نميباشد.
بنابراين دامنه اين دو تابع برابر نيست . به عنوان مثال f(0) تعريف شده و برابر صفر است اما تابع g به ازاي x=0 تعريف نشده است
مثال
به طور مشابه با مثال قبل توابعf(x)=logx2 و g(x)=2logx باهم برابر نیستند زیرا دامنه تابع f مجموعه R−{0} است ولي دامنه تابع g مجموعه {x|x>0} مي باشد كه برابر نيستند.
مثال
M و L را طوري بيابيد كه توابع f و g باهم برابر باشند.
f(x)={x+2x2−4,x≠−2,2L,x=−25,x=2,g(x)={1x−2,x≠2M,x=2
اولاً دامنه هر دو تابع مجموعه اعداد حقيقي است و g(2)=M و M=5 بنابراين 5 همچنين f(−2)=L و g(−2)=1−4 لذا.L=−14 توجه كنيد كه اگر x≠2, x≠−2 آنگاه:
f(x)=x+2x−2=x+2(x−2)(x+2)=1x−2
تهیه کننده: حامد دلیجه