Исследование элементарных функций

                              Красноярский Государственный Педагогический Университет им. В.П. Астафьева.  
 
 
 
 

                          Реферат 

На  тему: «Исследование  элементарных функций». 
 
 
 
 
 
 

                                         Выполнила: Квашенко Д.В. 
 

                                              Проверил: Адольф В.А.  
 
 
 
 
 
 
 
 

                             г. Красноярск

                                     2005г.

                         Содержание: 
 

• Определение элементарных функций…………….3
• Функция и её свойства……………………………………..3
• Способы задания функции……………………………….4
• Определение функции……………………………………..4
• Исследование элементарных функций………....6

    а) Линейная функция…………………………….......7

    б) Степенная функция…………………………………..8

    в) Показательная функция……………………………9

    г) Логарифмическая функция……………………..10

    д) Тригонометрическая функция………………..11

• Y=sin x……………………………….…11
• Y=cos x…………………………………13
• Y=tg x…………………………………..14
• Y=ctg x…………………………………15

    е) Обратно тригонометрическая функция..16

• Y=arcsin x…………………………….16
• Y=arccos x……………………………17
• Y=arctg x……………………………..18
• Y=arcctg x…………………………….19

• Список литературы………………………………………..20 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
  

         Определение элементарных функций. 

Функции С (постоянная), xⁿ, а^х, 1оg_а х, sin х, соs х, tg х, ctg x, аrcsin х, аrccos х, аrctg х  называются простейшими элементарными функциями.

Применяя  к этим функциям арифметические действия или операции функции от функции, мы будем получать новые более сложные функции, которые называются элементарными функциями.

Например, у = sin  (xⁿ) — элементарная функция.

Элементарные  функции нам известны из школьной математики. 
 
 
 

Функция, и её свойства: 

Функция - зависимость переменной у от переменной x, если каждому значению х соответствует единственное значение у.   

●Переменная х - независимая переменная или аргумент.

●Переменная у - зависимая переменная.

●Значение функции - значение у, соответствующее заданному

значению х.

●Область определения функции - все значения, которые принимает независимая переменная.

●Область значений функции (множество значений)- все значения,    которые принимает функция.

●Функция является четной - если для любого х из области определения функции выполняется равенство f(x)=f(-x).

●Функция является нечетной - если для любого х из области определения функции выполняется равенство f(-x)=-f(x).

●Возрастающая функция - если для любых х₁ и х₂, таких, что х₁< х₂, выполняется неравенство f(х₁)<f(х₂).

●Убывающая функция - если для любых х₁ и х₂, таких, что х₁< х₂, выполняется неравенство f(х₁)>f(х₂). 
 

Способы задания функции: 

●Чтобы задать функцию, нужно указать способ, с помощью которого для каждого значения аргумента можно найти соответствующее значение функции. Наиболее употребительным является способ задания функции с помощью формулы у=f(x), где f(x) - заданная функция с переменной х. В таком случае говорят, что функция задана формулой или что функция задана аналитически.

●На практике часто используется табличный способ задания функции. При этом способе приводится таблица, указывающая значения функции для имеющихся в таблице значений аргумента.  
 
 

Определение функции. 

         Функция, прежде всего,  – это одно из основных понятий математического анализа, и чтобы далее рассматривать различные функции, следует дать определение функции.

         Пусть даны две переменные x и y с областями изменения X и Y.  Предположим, что переменной x может быть приписано произвольное значение из области X без каких-либо ограничений. Тогда переменная y называется функцией от переменной x в области её изменения X, если по некоторому правилу или закону каждому значению x из X ставится в соответствие одно определенное значение y из Y.

          Независимая переменная x называется также аргументом функции.

          В этом определении существенны  два момента: во-первых, указание области X изменения аргумента x (её называют также областью определения функции) и, во-вторых, установление правила или закона соответствия между значениями x и y (Область Y изменения функции обычно не указывается, поскольку самый закон соответствия уже определяет множество принимаемых функцией значений).

            Можно в определении понятия  функции стать на более общую  точку зрения, допуская, чтобы каждому  значению x из X отвечало не одно, а несколько значений y (и даже бесконечное множество их). В подобных случаях функцию называют многозначной, в отличие от однозначной функции, определенной выше.

          Для указания того факта, что  y есть функция от x, пишут:

y=f (x),   y=g (x),  y=F (x) и т.п.

          Буквы   f, g, F, … характеризуют именно то правило, по которому получается значение x, отвечающее заданному y. Поэтому, если  одновременно рассматриваются различные функции от одного и того же аргумента x, связанные с различными законами соответствия, их не следует обозначать одной и той же буквой.

         Хотя именно буква f связана со словом “функция”, но для обозначения функциональной зависимости может применяться и любая другая буква; иногда даже повторяют одну и ту же букву y: y=y(x). В некоторых случаях пишут аргумент и в виде значка   при функции, например, .

       Если, рассматривая функцию y=f(x), мы хотим отметить её частное значение, которое отвечает выбранному частному значению x, равному , то для обозначения его употребляют символ f( ). Например, если

F (x)= ,   g (t)= ,    то f(1) означает численное значение функции f(x) при x=1, т.е. попросту число , аналогично, g(5) означает число 2, и т. д.

         Теперь обратимся к самому правилу, или закону соответствия между значениями переменных, которое составляет сущность понятия функциональной зависимости.

          Наиболее просто осуществление  этого правила с помощью формулы,  которая представляет функцию в виде аналитического выражения, указывающего те аналитические операции или действия  над постоянными числами и над значением x, которые надо произвести, чтобы получить соответствующее значение y. Этот аналитический способ задания функции является наиболее важным для математического анализа.

           Однако будет ошибочным думать, что это – единственный способ, которым может быть задана  функция. В самой математике  нередки случаи, когда функция  определяется без помощи формулы.  Такова, например, функция E(x) – “целая часть числа x”. Например,

E (1)=1, E (2,5)=2, E ( )=3, E (- )=-4 и. т.,

хотя никакой  формулы, выражающей E(x), у нас нет.

          Функция, все значения которой  равны между собой, называется  постоянной. Постоянную функцию обозначают C (f (x) = C).

          Функция f (x) называется возрастающей (убывающей) на множестве X, если для любой пары чисел и этого множества из неравенства < следует, что f ( ) < f ( ) (f ( ) > f ( )).

          Функция f(x) называется четной, если область её определения X есть множество, симметричное относительно начала координат, и при любом x из X имеет место равенство f(-x)=f(x).

График четной функции симметричен относительно оси Oy.

           Функция f(x) называется нечетной, если область её определения X есть множество, симметричное относительно начала координат, и если при любом x из X имеет место равенство f(-x)=-f(x).

График нечетной функции симметричен относительно начала координат.

            Сумма и разность двух четных (нечетных) функций есть функция  четная (нечетная).

        Действительно, пусть y(x)=f(x) + g(x). Тогда, если f(x) и g(x)  – четные, то  y (-x) = f(-x) + g(-x) = f (x) + g (x) = y (x). Если же f (x) и g (x) – нечетные функции, то функция y (x) также будет нечетной, y (-x) = f (-x) + g (-x) = -f (x) – g (x) = -[f (x) + g (x)] = -y (x). (Для разности доказательство аналогичное).

            Произведение двух четных или  двух нечетных функций есть  функция четная, а произведение  четной  функции на нечетную  –  нечетная функция.

             В самом деле, пусть y (x) = f (x)*g (x) и f (x) и g (x) –   четные функции, тогда y (-x) = f (-x)*g (-x) = f (x)*g (x) = y (x); если f (x) и g (x) – нечетные функции, то  y (-x) = f (-x)*g(-x) = [-f (x)]*[-g(x)] = y (x); если же f (x) – четная, а g (x) – нечетная функции, то y (x) = f (x)*g (-x) = f (x)*[-g (x)] = -y (x).

       Функция f (x) называется периодической, если существует число Т 0 такое, что для любого значения x из области определения функции выполняется равенство f (x - T) = f (x) = f (x + T). Число T называется периодом функции. Если T – период функции, то её периодом является также число – T, так как f (x-T) = f [(x - T) +T] = f (x).

         Если T – период функции, то её периодом будет также и число kT, где k – любое целое число (k= 1, 2, 3; …). Действительно, f (x 2T) = f [(x T) T] = f (x T) = f (x), f (x 3T) = f [(x 2T) T] = f (x 2T) = f (x 2T) = f (x);обычно под периодом функции понимают наименьший из положительных периодов, если такой период существует. 
 
 

Исследование  элементарных функций . 

Основные простейшие элементарные функции: