bs.wikipedia.org

Inverzna funkcija - Wikipedia

S Wikipedije, slobodne enciklopedije

Ovaj članak ili neki od njegovih odlomaka nije dovoljno potkrijepljen izvorima (literatura, veb-sajtovi ili drugi izvori). Ako se pravilno ne potkrijepe pouzdanim izvorima, sporne rečenice i navodi mogli bi biti izbrisani. Pomozite Wikipediji tako što ćete navesti validne izvore putem referenci te nakon toga možete ukloniti ovaj šablon.

Funkcija ƒ i njena inverzija ƒ–1. Pošto ƒ preslikava a u 3, inverzna ƒ–1 preslikava 3 nazad u a.

U matematici, ako je ƒ funkcija od A do B, tada je inverzna funkcija od ƒ funkcija u suprotnom smijeru, od B do A, sa osobinom da je kompozicija od A do B do A (ili od B do A do B) vraća svaki element početnog skupa u njega samoga. Zbog toga, ako za argument x u funkciji ƒ dobijemo vrijednost funkcije y, tada za vrijednost argumenta y u inverznoj funkciji ƒ−1 (čitajte: f inverzno; ne miješati sa stepenovanje) dobijamo vijednost inverzne funkcije x, dakle, dobijamo početni argument funkcije ƒ. Nema svaka funkcija svoju inverznu funkciju; one koje imaju nazivaju se inverzne funkcije.

Na primjer, neka ƒ bude funkcija koja konvertuje temperaturu u stepenima Celzijusa u temperaturu u stepenima Fahrenheita:

{\displaystyle f(C)={\tfrac {9}{5}}C+32;\,\!}

tada njena inverzna funkcija konvertuje stepen Fahrenheita u stepena Celzijusa:

{\displaystyle f^{-1}(F)={\tfrac {5}{9}}(F-32).\,\!}
Ako ƒ preslikava X u Y, tada ƒ–1 preslikava Y nazad u X.

Neka ƒ bude funkcija čiji je domen u skupu X, te čija je oblast skup Y. Tada, ako postoji, 'inverzna funkcija od ƒ je funkcija ƒ–1 sa domenom Y i oblasti X, definisana slijedećim pravilom:

{\displaystyle {\text{If }}f(x)=y{\text{, then }}f^{-1}(y)=x{\text{.}}\,\!}

Ako inverzna funkcija postoji za datu funkciju ƒ, ona je jedinstvena za tu datu funkciju, tj. postoji samo jedna inverzna funkcija zadate funkcije ƒ: mora postojati inverzna relacija.

Postoji simetričnost između funkcije i njene inverzije. Specifično, ako je ƒ–1 inverzna funkcija od funkcije ƒ, tada je inverzna funkcija od ƒ–1 originalna funkcija ƒ. U simbolima:

{\displaystyle {\begin{aligned}&{\text{If }}&f^{-1}\circ f=\mathrm {id} _{X}{\text{,}}\\&{\text{then }}&f\circ f^{-1}=\mathrm {id} _{Y}{\text{.}}\end{aligned}}}

Ovo slijedi jer je inverzija relacija involucija: ako se ponavlja, vraćate se gdje ste počeli.

Ovaj iskaz je očita posljedica gore objašnjene dedukcije da funkcija, za slučaj da ƒ bude inverzabilna, mora biti injetivna (prva definicija inverzne funkcije) ili bijektivna (druga definicija). Osobina simetrije može se sažeto izraziti slijedećom formulom:

{\displaystyle \left(f^{-1}\right)^{-1}=f.\,\!}
Inverzna funkcija od g o ƒ je funkcija ƒ–1 o g–1.

Inverzna funkcija kompozicije funkcija je data formulom

{\displaystyle (f\circ g)^{-1}=g^{-1}\circ f^{-1}}

Primijetimo da je redoslijed ƒ i g zamijenjen; da bi riješili g, koju prati ƒ, prvo moramo riješiti ƒ, pa onda g.

Na primjer, neka je ƒ(x) = x + 5, i neka je g(x) = 3x. Tada je kompozicija ƒ o g funkcija koja argument prvo množi sa tri, a zatim dodaje pet:

{\displaystyle (f\circ g)(x)=3x+5}

Kako bi obrnuli proces, najprije moramo prebaciti pet na lijevu stranu, a zatim sve podijeliti sa tri:

{\displaystyle (f\circ g)^{-1}(y)={\tfrac {1}{3}}(y-5)}

Ovo je kompozicija g–1 o ƒ–1) (y).

Ako je X skup, tada je funkcija identiteta na skupu X svoja vlastita inverzna funkcija:

{\displaystyle \mathrm {id} _{X}^{-1}=\mathrm {id} _{X}}

Općenitije, funkcija ƒ: X → X je jednaka vlastitoj inverznoj funkciji ako i samo ako je kompozicija ƒ o ƒ jednaka idx. Takva funkcija se naziva involucija.

Kalkulus jedne varijable primarno se koncentriše na funkcije koje preslikavaju realne brojeve u realne brojeve. Takve funkcije su često definisane preko formula, kao što su:

{\displaystyle f(x)=(2x+8)^{3}.\,\!}

Funkcija ƒ iz realnih brojeva u realne brojeve posjeduje inverznu funkciju sve dok grafik funkcije prolazi test horizontalne linije.

Ova tabela prikazuje nekoliko standardnih funkcija i njihovi inverza:

Funkcija ƒ(x) Inverzna ƒ–1(y) Napomena
x + a y – a
a – x a – y
mx y / m m ≠ 0
1 / x 1 / y x, y ≠ 0
x2 {\displaystyle {\sqrt {y}}} samo x, y ≥ 0
x3 {\displaystyle {\sqrt[{3}]{y}}} bez restrikcija na x and y
xp y1/p (npr. {\displaystyle {\sqrt[{p}]{y}}}) x, y ≥ 0 općenito, p ≠ 0
ex ln y y > 0
ax loga y y > 0 i a > 0
trigonometrijske funkcije inverzne trigonometrijske funkcije razne restrikcije (pogledajte tabelu ispod)

Jedan od pristupa za pronalaženje formule za ƒ–1, ako ona postoji, je da se riješi jednačina y = ƒ(x) za x. Naprimjer, ako je ƒ funkcija

{\displaystyle f(x)=(2x+8)^{3}\,\!}

tada moramo riješiti jednačinu y = (2x + 8)3}} za x:

{\displaystyle {\begin{aligned}y&=(2x+8)^{3}\\{\sqrt[{3}]{y}}&=2x+8\\{\sqrt[{3}]{y}}-8&=2x\\{\dfrac {{\sqrt[{3}]{y}}-8}{2}}&=x.\end{aligned}}}

Tako je inverzna funkcija ƒ–1 data formulom

{\displaystyle f^{-1}(y)={\dfrac {{\sqrt[{3}]{y}}-8}{2}}.\,\!}

Ponekad se inverzna funkcija ne može izraziti preko formule. Naprimjer, ako je ƒ funkcija

{\displaystyle f(x)=x+\sin x,\,\!}

tada je ƒ injetivna, i zbog toga posjeduje inverznu funkciju ƒ–1. Ne postoji jednostavna formula za ovu inverznu funkcju, pošto se jednačina y = x + sin x ne može riješiti algebarski za x.

  • Spivak, Michael (1994), Calculus (3rd izd.), Publish or Perish, ISBN 0914098896
  • Stewart, James (2002), Calculus (5th izd.), Brooks Cole, ISBN 978-0534393397