微积分~《反函数的概念》你都知道哪些知识点呢?

各位朋友在学习反函数的时候,有没有这种感觉,会感到这个概念有点抽象呢?那么,到底如何进行深入理解反函数的概念呢?今天我们就来一起探讨一下这个问题。

①:函数的定义

在讨论反函数之前,我们首先要理解函数的定义,我们都知道,在高中数学中,我们对函数的定义是基于两个非空数集之间的对应关系:

我们通常将数集A称为函数的定义域,自变量x所对应的y称为f在点x处的函数值,常记为f(x),全体函数值的集合如下所示

f(A)={y|y=f(x),x∈A}称为函数f的值域。

此时发现在上述定义中,若一个函数的定义域A和对应法则f确定了,则这个函数就唯一确定了,所以函数可表示成y=f(x),x∈A

用数学的语言来说,函数f的本质可以理解为两个数集之间的映射。

举个简单函数例子,可以将数集{1,2,3}中的每个数字扩大两倍,将它们映射到数集{2,4,6},那么这个函数可以用解析式表示为以下形式:y=2x,x∈{1,2,3}

②:反函数的概念

基于函数的概念,我们就可以更好的理解反函数啦,首先我们要明确一点,反函数也是函数,它描述的也是两个数集的映射关系,接下来,我们一起来看看反函数到底是如何定义的。

对于反函数,我们可以同函数一样,用下图形式进行表示反函数:

可以看到,反函数的本质就是将原来函数中两个数集中变量的对应方向从x到y变为了从y到x,这里y的地位变成了自变量,所以我们将一个函数的反函数也记为以下形式。

x=f^1(y),y∈f(A),举个例子说明一下:

例如x=1/2y,y∈{2,4,6}

实际上,我们通常不用y表示自变量,习惯于用x表示自变量,因此,将上述解析式写为y=1/2x,x∈{2,4,6}

根据反函数的定义,原来函数的定义域A即是反函数的值域,原来函数的值域f(A)即是反函数的定义域。

因此,在求一个函数的反函数时,应首先将y看作自变量,基于原来函数的解析式进行变形,用y表示x,最后再交换x和y,以x为自变量写出反函数的解析式,同时注意反函数的定义域问题。

③:从反函数的本质看待函数图像

众所周知,指数函数y=2的反函数是对数函数y=logx,而在求指数函数y=2的反函数时,首先应该用y表示x,如下所示:x=logy

但是在这个过程中,我们如果将图像以及直角坐标系,同时逆时针旋转90°,再进行左右翻转,就可以得到以下的图像。


这就是说,假如我们将y看成新的横轴,x看成新的纵轴,我们就可以得到对数函数x=logy的图像,此时y即为自变量,然后我们只需要另x=y,y=x,即可得到函数y=2的反函数y=logx



以上内容,是为了方便大家很好理解知识点,所以取了底数为一个确定值2,如果推广到全部的指数函数和对数函数中,那么可以取底数为a

今天的内容就讲到这里,下节课再见,有不同见解的朋友,可以评论区留言讨论。