Содержание

Нахождение множества значений функции

Обозначения

Способы нахождения областей значений функций.

  1. последовательное нахождение значений сложных аргументов функции;
  2. метод оценок/границ;
  3. использование свойств непрерывности и монотонности функции;
  4. использование производной;
  5. использование наибольшего и наименьшего значений функции;
  6. графический метод;
  7. метод введения параметра;
  8. метод обратной функции.

Рассмотрим некоторые из них.

Используя производную

Общий подход к нахождению множества значений непрерывной функции f(x) заключается в нахождении наибольшего и наименьшего значения функции f(x) в области ее определения (или в доказательстве того, что одно из них или оба не существуют).

В случае, если нужно найти множества значений функции на отрезке:

  1. найти производную данной функции f '(x);
  2. найти критические точки функции f(x) и выбрать те из них, которые принадлежат данному отрезку;
  3. вычислить значения функции на концах отрезка и в выбранных критических точках;
  4. среди найденных значений выбрать наименьшее и наибольшее значения;
  5. Множество значений функции заключить между этими значениями.

Если областью определения функции является интервал, то используется та же схема, но вместо значений на концах используются пределы функции при стремлении аргумента к концам интервала. Значения пределов из не входят в множество значений.

Метод границ/оценок

Для нахождения множества значений функции сначала находят множество значений аргумента, а затем отыскивают соответствующие наименьше и наибольшее значения функции функции. Используя неравенства - определяют границы.

Суть состоит в оценке непрерывной функции снизу и сверху и в доказательстве достижения функцией нижней и верхней границы оценок. При этом совпадение множества значений функции с промежутком от нижней границы оценки до верхней обуславливается непрерывностью функции и отсутствием у неё других значений.

Свойства непрерывной функции

Другой вариант заключается в преобразовании функции в непрерывную монотонную, тогда используя свойства неравенств оценивают множество значений вновь полученной функции.

Последовательное нахождение значений сложных аргументов функции

Основан на последовательном отыскании множества значений промежуточных функций, из которых составлена функция

Области значений основных элементарных функций

Функция Множество значений
$y = kx+ b$ E(y) = (-∞;+∞)
$y = x^{2n}$ E(y) = [0;+∞)
$y = x^{2n +1}$ E(y) = (-∞;+∞)
$y = k/x$ E(y) = (-∞;0)u(0;+∞)
$y = x^{\frac{1}{2n}}$ E(y) = [0;+∞)
$y = x^{\frac{1}{2n+1}}$ E(y) = (-∞;+∞)
$y = a^{x}$ E(y) = (0;+∞)
$y = \log_{a}{x}$ E(y) = (-∞;+∞)
$y = \sin{x}$ E(y) = [-1;1]
$y = \cos{x}$ E(y) = [-1;1]
$y = {\rm tg}\, x$ E(y) = (-∞;+∞)
$y = {\rm ctg}\, x$ E(y) = (-∞;+∞)
$y = \arcsin{x}$ E(y) = [-π/2; π/2]
$y = \arccos{x}$ E(y) = [0; π]
$y = {\rm arctg}\, x$ E(y) = (-π/2; π/2)
$y = {\rm arcctg}\, x$ E(y) = (0; π)

Примеры

Найдите множество значений функции:

Используя производную

$f(x)=\sqrt{9-x^{2}}$

НЕ используя производную

Найдите наибольшее и наименьшее значения функции:

$f(x)=\sin^{2}{x}+\cos{x}-\frac{1}{2}$

Используя метод границ/оценок

$y=5-4\sin{x}$

$y=\cos{7x}+5\cos{x}$

$f(x)=1+2\sin^{2}{x}$

$f(x)=3-2^{3+{\rm tg}^{2}\, x}$

$f(x)=2+\sqrt{16-\lg^{2}{x}}$

$f(x)=\sqrt{2-x}+\sqrt{2+x}$

$y=\sin{x}+\cos{x}$

Используя непрерывную функцию

$y=11-\sqrt{10x-x^{2}-25}$

Иные

$y=\log_{0,5}{(4-2\cdot 3^{x}-9^{x})}$

$y=\sqrt{25-x^{2}}$

Использованная литература

Статьи:

Рекомендуем