Funzioni Dati due insiemi non vuoti A e B, si chiama applicazione o funzione da A a B una relazione tra i due insiemi che a ogni elemento di A fa corrispondere uno e un solo elemento di B. A B Esempi di funzione... Sia A l’insieme formato da quattro ragazzi: A A=Paolo; Bruno; Carlo; Mario, e B l’insieme costituito da sei signore tra le quali vi Paolo . Carlo . siano le mamme dei ragazzi dell’insieme A: Bruno . B=Anna; Maria; Valentina; Pina; Luisa; Franca. Mario . Consideriamo tra gli insiemi A e B la relazione definita da “…ha per madre…“ e supponiamo che sia: • Paolo Franca • Bruno Maria • Carlo Anna • Mario Franca (Paolo ha per madre Franca) (Bruno ha per madre Maria) (Carlo ha per madre Anna) (Mario ha per madre Franca) Questa relazione stabilisce tra i due insiemi A e B una corrispondenza e, ad ogni elemento del primo insieme corrisponde uno, ed uno solo, elemento del secondo insieme, perciò, la relazione determina un’applicazione o funzione da A verso B. B Anna . Pina . Maria . Luisa . Franca . Valentina . ...Esempi di funzione Sia A l’insieme dei numeri naturali pari A=0,2,4,6,8,10,12,14,16... e B l’insieme dei numeri naturali B=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13.... La relazione “…è il doppio di…” determina una corrispondenza fra gli insiemi A e B; ad ogni elemento di A corrisponde uno, ed uno solo, elemento di B, perciò, la relazione è un’applicazione o funzione da A a B. Relazioni che non sono funzioni Perché queste relazioni non sono funzioni? 1 A B L’esempio 1 non è una funzione perché, un elemento di A non ha il corrispondente in B. L’esempio 2 non è una funzione perché, ad un elemento di A corrispondono due elementi di B. 2 A B Immagine e Controimmagine Per indicare che f è una funzione tra A e B scriviamo: f:AB Se x è un elemento di A, A B il suo corrispondente y di B si indica con f(x) y=f(x) x f y è l’immagine di x. controimmagine x è controimmagine di y. y=f(x) immagine f:x f(x) x A, f(x)B Dominio e Codominio Una funzione è una corrispondenza univoca tra l’insieme A e l’insieme B cioè, è una legge che ad ogni x A fa corrispondere un unico y B. L’insieme A è detto dominio della funzione. L’insieme degli elementi di B che hanno almeno una controimmagine in A è detto insieme delle immagini o codominio della funzione. Il codominio si indica con f(A) Dominio Codominio A B f(A) x y=f(x) f Esercizi Funzioni iniettive, suriettive, biunivoche... Funzione iniettiva Sia f una funzione definita da un insieme A a un insieme B. Si dice che f è una funzione iniettiva o anche che è un’iniezione, se, comunque si scelgano due elementi x1,x2A, si ha x1x2 f(x1)f(x2) A B ...Funzioni iniettive, suriettive, biunivoche... Funzione suriettiva Sia f una funzione definita da un insieme A a un insieme B. Si dice che f è una funzione suriettiva o anche che è una suriezione, se il codominio di f coincide con B, cioè se f(A)=B. A B … Funzioni iniettive, suriettive, biunivoche Funzione biunivoca Se una funzione f:AB è sia iniettiva che suriettiva si dice che la funzione è biiettiva o una biiezione o una funzione biunivoca. Perciò, la funzione è biunivoca se sono verificate le condizioni: x1x2 f(x1)f(x2) f(A)=B A B Funzione costante Una funzione f:AB si dice costante quando tutti gli elementi del dominio hanno la stessa immagine A B Funzione costante Funzioni numeriche Se gli insiemi A e B sono numerici, si parla di funzioni numeriche. Generalmente, gli insiemi numerici A e B sono sottoinsiemi dell’insieme R dei numeri reali AR, B R e i loro elementi vengono chiamati variabili. xA, yB Funzioni matematiche o analitiche e funzioni empiriche Funzioni matematiche o analitiche Le funzioni matematiche sono funzioni numeriche per le quali, a partire da un x del dominio A, l’immagine f(x)=yB si ottiene mediante un numero finito di operazioni matematiche; l’insieme di queste operazioni dà la legge per “costruire” l’immagine y dell’elemento x considerato. Funzioni empiriche Le funzioni empiriche sono funzioni numeriche e non numeriche per le quali l’immagine di un elemento x non è ottenibile con una legge prefissata, bensì per mezzo di misurazioni sperimentali o di rilevazioni. Classificazione delle funzioni analitiche Funzioni analitiche Funzioni trascendenti Funzioni algebriche Goniometriche Razionali Irrazionali Logaritmiche Intere Fratte Intere Fratte Esponenziali Insieme di esistenza Quando si considera una funzione, è essenziale specificarne il dominio. Nel caso di funzioni matematiche, il dominio D, se non è indicato, è l’insieme dei valori reali che possono attribuirsi alla variabile indipendente x affinché esista il corrispondente valore reale y. In questo caso, il dominio prende il nome di insieme di esistenza o di definizione della funzione. L’insieme di esistenza è il sottoinsieme più vasto di R che può essere preso come dominio della funzione. Grafico di una funzione Data una funzione matematica di equazione y=f(x), si dice grafico della funzione l’insieme di tutti e soli i punti del piano cartesiano aventi per ascissa i valori della variabile indipendente x appartenenti al dominio e per ordinata i valori corrispondenti della variabile dipendente y. Un punto appartiene al grafico di una funzione se e solo se le sue coordinate soddisfano l’equazione della funzione. Funzioni uguali Due funzioni reali f e g si dicono uguali in un dominio comune D quando f(x)=g(x) xD Le funzioni x f( x ) ; 2 x sono uguali. D R 0 1 g(x ) ; x D R 0 Le funzioni 2 x f( x ) ; x D R 0 g(x ) x ; D R non sono uguali perché non hanno lo stesso dominio. Funzioni pari e funzioni dispari Funzione pari: Una funzione f di equazione y=f(x) e di dominio D si dice pari se, xD, f(-x)=f(x). Se una funzione y=f(x) è pari, appartengono al suo grafico le coppie di punti di coordinate (x;f(x)) e (-x;f(x)) perciò, il suo grafico risulta simmetrico rispetto all’asse delle ordinate. Esempio di funzione pari y= 0,5 x2 Y x Y -10 50 -9 40,5 -8 32 -7 24,5 -6 18 -5 12,5 -4 8 -3 4,5 -2 2 -1 0,5 0 0 1 0,5 2 2 3 4,5 4 8 5 12,5 6 18 7 24,5 8 32 9 40,5 10 50 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 Funzioni pari e funzioni dispari Funzione dispari: Una funzione f di equazione y=f(x) e di dominio D si dice dispari se, xD, f(-x)=-f(x). Se una funzione è dispari, appartengono al suo grafico le coppie di punti di coordinate (x;f(x)) e (-x;-f(x)) perciò, il suo grafico risulta simmetrico rispetto all’origine degli assi cartesiani. Esempio di funzione dispari y= 2,0 x Y -10 -2000 -9 -1458 -8 -1024 -7 -686 -6 -432 -5 -250 -4 -128 -3 -54 -2 -16 -1 -2 0 0 1 2 2 16 3 54 4 128 5 250 6 432 7 686 8 1024 9 1458 10 2000 x3 Y 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Funzioni pari e funzioni dispari Consideriamo una funzione del tipo y=P(x) dove P(x) è un polinomio. • La funzione y=P(x) è pari, se e solo se, nel polinomio compaiono solo potenze di x di grado pari. • La funzione y=P(x) è dispari, se e solo se, nel polinomio compaiono solo potenze di x di grado dispari. Esempio: Funzione né pari né dispari Y= 1,0 x2 x Y -10 77 -9 60 -8 45 -7 32 -6 21 -5 12 -4 5 -3 0 -2 -3 -1 -4 0 -3 1 0 2 5 3 12 4 21 5 32 6 45 7 60 8 77 9 96 10 117 + 2,0 x -3,0 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -1 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -2 0 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Y Definizione di funzione numerica (Dirichlet) Una variabile reale y è funzione di una variabile reale x in un dominio D (D R), se esiste una legge f, di natura qualsiasi, che faccia corrispondere ad un qualsiasi elemento x del dominio, uno e un solo valore di y del codominio. x variabile indipendente y variabile dipendente