تابع

تعریف تابع تابع لگاریتمی

در ریاضیات تابع عملکردی است که برای هر ورودی داده شده یک خروجی منحصر بفرد تولید می‌کند معکوس این مطلب را در تعریف تابع بکار نمی‌برند. یعنی در واقع یک تابع می‌تواند برای چند ورودی متمایز خروجیهای یکسان را نیز تولید کند. برای مثال با فرض y=x2 با ورودیهای 5- و 5 خروجی یکسان 25 را خواهیم داشت. در بیان ریاضی تابع رابطه‌ای است که در آن عنصر اول به عنوان ورودی و عنصر دوم به عنوان خروجی تابع جفت شده است.

به عنوان مثال تابع f(x)=x2 بیان می‌کند که ارزش تابع برابر است با مربع هر عددی مانند x



img/daneshnameh_up/b/b5/function-pic2.jpg





در واقع در ریاضیات رابطه را مجموعه جفتهای مراتب معرفی می‌کنند. با این شرط که هرگاه دو زوج با مولفه‌های اول یکسان در این رابطه موجود باشند آنگاه مولفه‌های دوم آنها نیز یکسان باشد. همچنین در این تعریف خروجی تابع را به عنوان مقدار تابع در آن نقطه می‌نامند. مفهوم تابع اساسی اکثر شاخه‌های ریاضی و علوم محاسباتی می‌باشد. همچنین در حالت کلی لزومی ندارد که ما بتوانیم فرم صریح یک تابع را به صورت جبری آلوگرافیکی و یا هر صورت دیگر نشان دهیم.

فقط کافیست این مطلب را بدانیم که برای هر ورودی تنها یک خروجی ایجاد می‌شود در چنین حالتی تابع را می‌توان به عنوان یک جعبه سیاه در نظر گرفت که برای هر ورودی یک خروجی تولید می‌کند. همچنین لزومی ندارد که ورودی یک تابع ، عدد و یا مجموعه باشد. یعنی ورودی تابع را می‌توان هر چیزی دلخواه در نظر گرفت البته با توجه به تعریف تابع و این مطلبی است که ریاضیدانان در همه جا از آن بهره می‌برند.

تاریخچه تابع

نظریه مدرن توابع ریاضی بوسیله ریاضیدان بزرگ لایب نیتر مطرح شد همچنین نمایش تابع بوسیله نمادهای (y=f(x توسط لئونارد اویلر در قرن 18 اختراع گردید، ولی نظریه ابتدایی توابع به عنوان عملکرهایی که برای هر ورودی یک خروجی تولید کند توسط جوزف فوریه بیان شد. برای مثال در آن زمان فوریه ثابت کرد که هر تابع ریاضی سری فوریه دارد.

چیزی که ریاضیدانان ما قبل اوبه چنین موردی دست نیافته بودند، البته موضوع مهمی که قابل ذکر است آنست که نظریه توابع تا قبل از بوجود آمدن نظریه مجموعه‌ها در قرن 19 پایه و اساس محکمی نداشت. بیان یک تابع اغلب برای مبتدی‌ها با کمی ابهام همراه است، مثلا برای توابع کلمه x را به عنوان ورودی و y را به عنوان خروجی در نظر می‌گیرند ولی در بعضی جاها y,x را عوض می‌کنند.

ورودی تابع

ورودی یک تابع را اغلب بوسیله x نمایش می‌دهند. ولی زمانی که ورودی تابع اعداد صحیح باشد. آنرا با x اگر زمان باشد آنرا با t ، و اگر عدد مختلط باشد آنرا با z نمایش می‌دهند. البته اینها مباحثی هستند که ریاضیدانان برای فهم اینکه تابع بر چه نوع اشیایی اثر می‌کند بکار می‌رود. واژه قدیمی آرگومان قبلا به جای ورودی بکار می‌رفت. همچنین خروجی یک تابع را اغلب با y نمایش می‌دهند در بیشتر موارد به جای f(x) , y گفته می‌شود. به جای خروجی تابع نیز کلمه مقدار تابع بکار می‌رود. خروجی تابع اغلب با y نمایش داده می‌شود. ولی به عنوان مثال زمانی که ورودی تابع اعداد مختلط باشد، خروجی آنرا با "W" نمایش می‌دهیم. (W = f(z

تعریف روی مجموعه‌ها

یک تابع رابطه‌ای منحصر به فرد است که یک عضو از مجموعه‌ای را با اعضای مجموعه‌ای دیگر مرتبط می‌کند. تمام روابط موجود بین دو مجموعه نمی‌تواند یک تابع باشد برای روشن شدن موضوع ، مثالهایی در زیر ذکر می‌کنیم:



img/daneshnameh_up/a/af/122.jpg




این رابطه یک تابع نیست چون در آن عنصر 3، با دو عنصر ارتباط دارد. که این با تعریف تابع متناقص است چون برای یک عنصر از مجموعه، دو عنصر در مجموعه موجود است





img/daneshnameh_up/c/c5/23.gif




 

تعریف ساخت یافته تابع

بطور ساخت یافته یک تابع از مجموعه x به مجموعه y بصورت f:x→y نوشته می‌شود و به صورت سه تایی مرتب ( (x,y,G(f) نمایش داده می‌شود. بطوری که (G(f زیر مجموعه‌ای از حاصلضرب کارتزین xy می‌باشد. با این شرط که به ازای هر x در X یک Y متعلق به Y نسبت داد شود. با این شرط زوج مرتب (x,y) را در داخل (G(f می‌پذیریم. در این حالت نیز X را به عنوان دامنه f و y را به عنوان برد fو (G(f را به عنوان نمودار و یا گراف تابع F در نظر می‌گیرند.

خواص توابع

توابع می‌توانند:

توابع چند متغیره

یک تابع ممکن است بیشتر از یک متغیر داشته باشد برای مثال e49142e85e08708c7b20b454d4c113f5.png یک تابع از f است که دارای سه پارامتر x,y,z است که یک ارزش را برای تابع تولید می‌کنند. از توابع چند متغیره می‌توان به قانون جاذبه نیوتن اشاره کرد که در آن دو جرم با متغیر b7faafe8896e6f2b6cba543d4a3b02d8.pngو 03cde25658ec07ac6b75621bf893fa43.png و نیز یک متغیر برای فاصله هر جرم به نام 1167e4d24d34c39386f7d089a88eb2af.png در آن وجود دارد.

41a913ec9bebb95ca0bb1fd9ed5f5061.png



با مقدار دهی به سه پارامتر فوق مقدار تابع F محاسبه خواهد شد.

 

تعریف تابع پوشا

تابع f:x→y را پوشا می نامیم اگر تنها f(x)=y

تعریف کلی برای تابع پوشا یا تابع در روی مجموعه ها:

گیریم f تابعی است که ناحیه تعریف آن x و ناحیه مقصد آن y باشد، یعنی تصویر x به توی y باشد:
در اینصورت مقادیر این تابع که آن ما با f(x) نشان می دهیم، یک زیر مجموعه ای است از مجموعه y ، یعنی f(x) cy یعنی اگر ناحیه مقصد y و ناحیه مقادیر تابع f(x) یکسان باشند، در اینصورت f تابعی از x در روی y است یا f "x را در روی y تصویر می کند". یا به طور ساده گویند f یک تابع پوششی است.
در این حالت از تابع هریک از عناصر ناحیه مقصد، افلا تصویر یکی از عناصر ناحیه تعریف تابع (x) می باشند.

مثالی از تابع پوشا:

1) تابع جز صحیح Ө:R→Z از مجموعه اعداد حقیقی به مجموعه اعداد صحیح که هر عدد حقیقی x را به جز صحیح x نظیر می کند.
Ө(x)=x
پوشاست. ولی تابع قدر مطلق α:R→R از مجموعه اعدادحقیقی به خودش که هر عدد حقیقی x را به قدر مطلق آن نظیر می کند.
Α(x)=│x│
پوشا نیست. چون اگر منحنی تابع قدر مطلق را رسم کنیم این منحنی فقط اعداد حقیقی مثبت را شامل میشود که با تعریف تابع قدر مطلق که تمام اعداد حقیقی را شامل میشود تناقص دارد. پس تابع قدر مطلق پوشا نیست.

تابع یک به یک:

تابع دلخواه f:x→y را در نظر می گیریم. فرض می کنیم b,a دو عنصر دلخو.اه متعلق به قلمرو f باشند. بر حسب تعریف تابع، تصاویر f(b),f(a) می توانند هر عنصری از مجموعه y یا برد f باشند. بنابراین ممکن است داشته باشیم.
F(a)=f(b)
مثلا تابع قدر مطلق α:R→R را در نظر می گیریم. واضح است که برای هر عدد حقیقی a داریم
Α(a)=a(-a)
البته ممکن است که برای تابع خاص f:x→y به ازای هیچ دو عنصر b,a از قلمرو f، تساوی امکان پذیر نباشد. توابعی را که دارای ان خاصیت مهم باشند، یک به یک می نامیم.

تعریف تابع یک به یک:

تابع f:x→y را یک به یک می نامیم، اگر و تنه اگر، تصاویر عناصر متمایز قلمرو f متمایز باشند. به عبارت دیگر، تابع f:x→y یک به یک است اگر و تنها اگر برای هر دو عنصر دلخواه x2,x1 از قلمرو f که f(x1)=f(x2) نتیجه شود a=b مثلا، تابع شمول i:x→y که و برای هر با ضابطه تعریف می شود، تابعی یک به یکی است. در حالی که هیچ یگ از تواغبع جز صحیح Ө:R→Z و قدرمطلق α:R→R، یک به یک نیستند.

تشخیص یک به یک بودن:

اگر f یک به یک باشد، هر خط موازی محور x ها را حداکثر در یک نقطه قطعه می کند. در غیر این صورت f یک به یک نخواهد بود.

تابع دوسویی:

تابع f:x→y را دو سویی می نامیم، اگرو تنها اگر یک به یک و پوشا باشد.
به عنئوانمثال: تابع f:R→R که درجه فارنهایت را به درجه سانتیگراد تبدیل می کند تابع دو سویی است برای هر مجموعه دلخواه x، تابع همانی i:x→x که برای هر با ضابطه i(x)=x تعریف می شود، تابعی دو سویی است. یعنی هم یک به یک و هم پوشا می باشد.

رابطه یک به یک بودن با صعودی یا نزولی بودن:

اگر تابع f صعودی یا نزولی باشد، آنگاه یک به یک خواهد بود. ولی هر تابع یک به یک، صعودی یا نزولی نیست.

فرض کنید f تابعی با دامنه ce6f0094e6e3763c72eeabac60054d1a.png با شد و برای هر 62582a76f61f0d4a7a310b342fd14b45.png آنگاه 597b1f7675f7d31ccebe679b8666c6c1.png باشد(در اصطلاح دامنه تابع f متقارن باشد). در این صورت:
  • تابع f را زوج می گوییم هرگاه:c8738804d47c72b352473662b84daca8.png
  • تابع f را فرد می گوییم هرگاه: 6eef246905fff3ba299eb4a95d553710.png

اگر هیچ یک از شرایط فوق برقرار نباشد تابع را نه زوج و نه فرد می گوییم.

  • توجه کنید که شرط اولیه اینکه تابعی بتواند زوج یا فرد باشد این است که دامنه اش متقارن باشد یعنی:
40d888d1b16fb1cf84aac8c420f69d55.png


و اگر شرط فوق برقرار نباشد در مورد زوج یا فرد بودن تابع بحث نمی شود.(چرا؟)
به عنوان مثال تابع4118ff7772273126875f5fddb9fec464.png تابعی است نه زوج و نه فرد چرا که دامنه اش برابر است با576296214e40572c5beb868510607d16.png که متقارن
نمی باشد چون 1- عضو دامنه بوده ولی 1 عضو دامنه نمی باشد و شرط اولیه برای زوج یا فرد بودن تابع برقرار نمی باشد.

به عنوان مثال تابع 1926f0b37f73e7d359b7e6126de28451.png تابعی زوج است چرا که اولا وامنه اش مجموعه اعداد حقیقی بوده پس متقارن است و همچنین داریم:

f4cdf2e4b45faff16504a8fe9a1843a7.png


و همچنین تابع 7a4a564219b4ba5cbf6495997c41abd2.png تابعی فرد است چرا که دامنه اش مجموعه اعداد حقیقی بوده و متقارن است و همچنین:

ebc092f97cdd1596adec0bacc5d78169.png


تابع d528a339c76b63fbc499ce8a2f31c3ef.png هم تابعی نه زوج و نه فرد است زیرا:(البته شرط اولیه یعنی متقارن بودن دامنه برقرار است) 62ffdff7e737616ae6d93c354aaec233.png که در هیچ یک از شراط تابع زوج یا فرد صدق نمی کند.



  • بررسی زوج و فرد بودن تابع از روی نمودار تابع:

  • از نظر هندسی نمودار تابع زوج نسبت به محور y ها متقارن است.

برهان: می دانیم در تقارن یک نقطه نسبت به محور y ها مولفه y ثابت و مولفه x قرینه می شود پس 272dcaedce7b1285e60c95e2b2974f3e.png زمانی نسبت به محور y ها متقارن است که با تبدیل x به x- تابع تغییری نکند. پس در چنین تابعی داریم: ede2aa480051b341082a3a946c8919c1.png که این همان تعریف تابع زوج است.
به عنوان مثال نمودار تابعی که در بالا زوج بودنش را نشان دادیم به این صورت است:

تصویر


مشاهده می کنید این تابع نسبت به محور Y ها متقارن است.

  • از نظر هندسی نمودار تابع فرد نسبت به مبدا مختصات متقارن است.

برهان: می دانیم در تقارن یک نقطه نسبت به مبدا همه مولفه ها قرینه می شوند. پس تابع272dcaedce7b1285e60c95e2b2974f3e.png هنگامی نسبت به مبدا متقارن است که با تبدیل x به x- تابع از (‌f(x به (‌f(x- تغییر کند. پس در چنین تابعی داریم: 42ca7613e77074ef0b4ae6884723cdba.png که این همان تعریف تابع فرد است.
به عنوان مثال نمودار تابعی که در بالا فرد بودنش را بررسی کردیم به این صورت است:

تصویر


مشاهده می شود این تابع نسبت به مبدا متقارن است.
تابعی که هیچ یک از این ویژگی ها را نداشته باشد نه زوج و نه فرد است. به عنوان مثال نمودار های زیر نمونه ای از نمودار های توابع نه زوج و نه فرد است:

تصویرتصویر


از معروف ترین توابع نه زوج و نه فرد می توان به تابع هموگرافیک و تابع لگاریتم اشاره کرد.



  • حال ممکن است این سوال پیش بیاید که آیا تابعی وجود دارد که هم زوج و هم فرد باشد؟

بررسی می کنیم:

اگر چنین تابعی موجود باشد خاصیت زوج بودن و فرد بودن را با هم دارد. فرض کنید تابع 8e21bab376552fe573f53a0bdb691281.png با دامنه ce6f0094e6e3763c72eeabac60054d1a.png دارای چنین خاصیتی باشد و 5d219ebc76b830b5c1a214ea752b1f93.png
داریم: c8738804d47c72b352473662b84daca8.png
6eef246905fff3ba299eb4a95d553710.png
حال با جمع کردن طرفین:
656d6b50907b23f3f3f1a3eb3b1e2692.png
پس تابع 522220c4e922d9843e95db495e84cc5d.png (محور Xها) تنها تابعی است که هم زوج و هم فرد است و نمودار آن به این صورت است:
تصویر
مشاهده می کنید که نمودار این تابع هم نسبت به مبدا مختصات و هم نسبت به محور Y ها متقارن است پس هم زوج و هم فرد است.



  • چند خاصیت از توابع زوج و فرد:


  • اگر f و g دو تابع زوج باشند آنگاه ترکیبشان یعنی fog(یا gof) هم زوج است.
برهان: باید نشان دهیم:
4c5b6282da91e758578b1c4ac34e3f70.png
چون f و g دو تابع زوج هستند طبق فرض داریم:
845213906eefe43c55b85bf5a6462742.png
پس:
e8f431323328b2018fb21898ac6e652e.png
لذا تابع fog زوج است به همین روش می توان نشان داد gof هم زوج است.


  • اگر f و g دو تابع فرد باشند آنگاه ترکیبشان یعنی fog(یا gof) هم تابعی فرد است.
برهان: باید نشان دهیم:
58f6d4f99ed6db99e90a20ec0545e5c9.png
چون f و g دو تابع فرد هستند داریم:
e5ac62db8057989faa0d1471598d482d.png
پس:
21cd86f608ae6e3f0b3e214e5c7355f6.png
لذا تابع fog تابعی فرد است. به همین روش می توان اثبات نمود gof هم تابعی فرد است.


  • ترکیب دو تابع که یکی زوج و دیگری فرد باشد همواره تابعی زوج است.
برهان: فرض می کنیم f تابعی زوج دلخواه و g تابعی فرد دلخواه باشد. نشان می دهیم تابع حاصل از ترکیب این دو تابع تابعی فرد است.
طبق فرض داریم: 49983e05cc1bc0bb557111275d12e0c7.png
ابتدا نشان می دهیم تابع fog تابعی فرد است.
23f562acf031a29357c4207a9ff734a7.png
پس fog تابعی زوج است. حال نشان می دهیم که gof هم زوج است.
d16862c812c269bbb63d1acf9fc363ce.png
پس gof تابعی زوج است. لذا حکم برقرار است.


  • اگر f و g تابعی زوج باشند آنگاه توابع حاصل از اعمال جبری این دو تابع یعنی:611b8b2547aa86c1eaf2412201820879.png

هم توابعی زوج هستند.(در هر حالت می توان جای fو g را با هم عوض نمود)
(البته در مورد تقسیم دو تابع باید در نظر داشت که حکم فوق همواره کلی نمی باشد و به دامنه مخرج بستگی دارد، چرا که ممکن است شرط متقارن بودن تابع حاصل از تقسیم برقرار نباشد.)

برهان: برای نمونه یک حالت زوج بودن 408d9504c8a612aa50845ee370b6c1de.png را اثبات می کنیم. سایر حالات به طریقی مشابه اثبات می شوند. چون f و g دو تابع زوج هستند داریم: b77b8b604e67040645e7ed45982f596c.png
پس: 97bc776cbcf0c27996b6982d9e2aa90b.png
لذا تابع f+g تابعی زوج است.


  • اگر f و g دو تابع فرد باشند آنگاه تابع 6380a95ba6ffd565b791a7e35808021c.pngتابعی فرد و سایر حالات یعنی:2011d90a9e7a8ad6bef14ea08a46c846.pngتوابعی زوج هستند.

(در هر حالت می توان جای f و g را عوض کرد)
(البته در مورد تقسیم دو تابع باید در نظر داشت که حکم فوق همواره کلی نمی باشد و به دامنه مخرج بستگی دارد، چرا که ممکن است شرط متقارن بودن تابع حاصل از تقسیم برقرار نباشد.)

برهان: ابتدا نشان می دهیم 6380a95ba6ffd565b791a7e35808021c.png تابعی فرد است. چون دو تابع f و g توابعی فرد هستند داریم: a758b60dd2b0250de2141a8c007758f5.png
پس: b0590d71e5eead9b841fd68c82d8939b.png
0066ed5328c58d980882ed7f81cfca20.png
لذا دو تابع مذکور فرد می باشند.
حال نشان می دهیم دو تابع 2011d90a9e7a8ad6bef14ea08a46c846.png زوج می باشند.
bce0b7ab9942f4610c10d053e29e84e6.png
8172f027f617d4dcdacd9eb22846ad8b.png
(اثبات فوق در باره تقسیم دو تابع با فرض مساعد بودن دامنه f/g برای زوج و فرد بودن نوشته شده است)
پس دو تابع مذکور زوج می باشند.


  • اگر f تابعی زوج و g تابعی فرد باشد آنگاه 6380a95ba6ffd565b791a7e35808021c.png تابعی نه زوج و نه فرد بوده و توابع691a263fe635594cf0002559e7d07dc3.png توابعی فرد می باشند.
برهان: ابتدا به بررسی تابع 6380a95ba6ffd565b791a7e35808021c.png پردازیم. چون f زوج و g فرد است داریم: 49983e05cc1bc0bb557111275d12e0c7.png
پس: 8b88ba74b37986a466a87a9d0169087c.png
2716f8942354dc4a7b9d858c67870431.png
پس دو تابع فوق در شرایط تابع زوج یا فرد صدق نمی کنند لذا نه زوج و نه فرد هستند.
حال نشان می دهیم در تابع 691a263fe635594cf0002559e7d07dc3.png فرد هستند:

c11dbd7bf08d1ee513bee2969e273419.png
adaf740eb0dfbb06b79175f223d51363.png
(اثبات فوق در باره تقسیم دو تابع با فرض مساعد بودن دامنه f/g برای زوج و فرد بودن نوشته شده است)
پس دو تابع فوق فرد می باشند.

تابع ثابت:
تابع 9dd3b3026ea8f76948e29cafb45b4401.png را تابع ثابت می گوییم هر گاه برد آن یک مجموعه تک عضوی باشد. به عبارت دیگر تابع ثابت هر عضو از دامنه خود را تنها به یک مقدار ثابت متناظر می کند.
پس ضابطه تابع ثابت f از مجموعه A در مجموعه B را می توان به این صورت نوشتb90ec9fdac1d2a794bee00f414e38974.png که در آن c مقداری ثابت و همان برد تابع f است.
به عنوان مثال تابع 3c64aac9caeeaa267a5f009edbef51e6.pngیک تابع ثابت است که هر عضو از دامنه خود(مجموعه اعداد حقیقی) را به عدد ثابت 2 متناظر می کند و عدد دو همان برد تابع است.
نمودار پیکانی زیر نحوه عملکرد تابع ثابت را نشان می دهد:
تصویر
مشاهده می شود این تابع هر عضو از دامنه(A) خود را به یک مقدار ثابت c متناظر می کند.
به عبارت دقیق تر تابع فوق یک تابع ثابت از مجموعه A به مجموعه تک عضوی {c} است که می توان این مطلب را اینگونه نوشت:
تابع 0067192a57d77c987f7eb44fc5b9924f.png با ضابطه b90ec9fdac1d2a794bee00f414e38974.png
  • به دلیل اینکه در حساب دیفرانسیل و انتگرال معمولا با توابع حقیقی و اعداد حقیقی کار می کنیم تابع ثابت معمولا به این صورت تعریف می شود:

تابع ec4ef52386016f4ffb828296cfdc67d3.png با ضابطه b90ec9fdac1d2a794bee00f414e38974.png را تابعی ثابت می گوییم. این تابع هر عدد حقیقی را به یک مقدار ثابت چون c متناظر می کند.
نمودار تابع یک تابع ثابت همواره یک خط موازی محور X ها است. به عنوان مثال نمودار تابع ثابت 3c64aac9caeeaa267a5f009edbef51e6.png به این صورت است:

تصویر
  • بررسی ویژگی های توابع ثابت:


 

  • توابع ثابت توابعی غیر یک به یک می باشند.
برهان: تابع ثابت b90ec9fdac1d2a794bee00f414e38974.png هر عضو از دامنه خود را به C متناظر می کند پس: 6e283de50ed3e7d9bd4811c58a6a675a.png که این نشان می دهد تابع ثابت یک به یک نمی باشد چرا که دو زوج مرتب با مولفه اول متمایز و با مولفه دوم یکسان در آن یافت می شود.


 

  • توابع ثابت معکوس پذیر نمی باشند.
برهان: می دانیم شرط لازم و کافی برای اینکه تابعی معکوش پذیر باشد این است که یک به یک باشد. حال آنکه تابع ثابت یک به یک نمی باشد. پس معکوس پذیر هم نمی باشد. به عبارت دیگر عمل معکوس یک تابع ثابت دیگر یک تابع نمی باشد.


 

  • تابع ثابت ec4ef52386016f4ffb828296cfdc67d3.png تابعی پوشا است.
برهان: تابع ثابت b90ec9fdac1d2a794bee00f414e38974.png را در نظر بگیرید. برای اثبات پوشا بودن باید نشان داد: 6c7f235a491e9027d56e2d2721e289c3.png
حال در تابع ثابت داریم: 2ccbb4144ab5149239d878718987670a.png
که این نشان می دهد برای هر عضو از برد یعنی C یک عضو از دامنه چون x وجود دارد که x به C متناظر شود یا به عبارتی b90ec9fdac1d2a794bee00f414e38974.png که این دلیل بر پوشا بودن f است.


 

  • تابع ثابت زوج می باشند به استثنای تابع 522220c4e922d9843e95db495e84cc5d.png که هم زوج و هم فرد است.
برهان: تابع ثابت 0efbca4c71375baa855fdcd5057cf378.png را در نظر بگیرید. دامنه این تابع مجموعه اعداد حقیقی است. لذا شرط اولیه زوج یا فرد بودن تابع یعنی متقارن بودن دامنه را دارا است.
a1efb407f1c0921fa17d50b7af3ea73a.png پس تابع مذکور زوج است.
حال تابع 522220c4e922d9843e95db495e84cc5d.png را در نظر بگیرید. داریم:
dcd8c42fbfb8a59fab3f0b1ba5c37c34.png
همچنین می توان نوشت:
0f82330169fd9b20db4efecffdc42359.png
پس تابع مذکور هم در شرط زوج بودن و هم در شرط فرد بودن تابع صدق می کند پس هم زوج و هم فرد است.

تعریف حد

مقدار ثابت a حد متغیر x است هرگاه به ازای هر عدد مثبت کوچک a085739fc1b55ba6f48e88d1fded4578.png که قبلا به طور مشخص تعیین گردیده است بتوان مقداری از متغیر x را چنان تعیین کرد که جمیع مقادیر در نامساوی 3945fa3a272339abcd119b84aef78a99.png صدق کند.
اگر a حد متغیر x باشد گوییم متغیر x به سوی حد a میل می‌کند و بر حسب قرداد آن را به یکی از صورتهای زیر می‌نویسیم:


21859a0ea3e912fe922fac0ec8428647.png

تعبیر هندسی حد

مقدار ثابت a حد متغیر x است (یعنی L=a) هرگاه برای هر همسایگی کوچک که مرکز آن a و شعاع آن 052054b92737c7e2449c8e326c346f70.png و 1a5d6db00a0e4a68c411b0a9611fa085.png است و این همسایگی قبلا بطور غیر مشخصی تعیین گردیده است مقداری از x را چنان تعیین نمود که جمیع نقاط متناظر به مقادیر بعدی متغیر در داخل این فاصله قرار گیرند.

خواص حد

  • مقدار ثابت c متغیری است که جمیع مقادیر آن بر یکدیگر منطبق است یعنی x=c. واضح است که حد مقدار ثابت c برابر c است زیرا همواره برای هر عدد مثبت و دلخواه a085739fc1b55ba6f48e88d1fded4578.png نامساوی زیر برقرار است:

017a14d54e97434ece3878854dfd6a7a.png

  • از تعریف حد نتیجه می‌گردد که متغیر نمی‌تواند دارای دو حد باشد زیرا اگر daa7e729e3a2ab838ff29abc483a47ce.png و 13e4e520648b8e260b4aaee17145d4e3.png باشد c9cc7f85f6766d9f4d12ef1a57d8a229.png در این صورت متغیر x باید در یک زمان در دو نامساوی 797c5aba6a4f9b263226e24af76cab2b.png و a80f8f6a16dcc22ef1729bdddf64d6b8.png صدق کند. ولی اگر 1f01651ba845624a251871c3da371865.png باشد خواهیم دید که این امر امکان ندارد.
  • نباید تصور نمود که هر متغیر دارای حد می‌باشد.

حد یک تابع

فرض می‌کنیم تابع 908514799723d975b706ec92fd775c81.png در همسایگی معینی از نقطه a و یا در برخی نقاط این همسایگی معین باشد. اگر x به سوی a میل کند 30d2ec3204efa2fb2f28ac82e27ebe0f.png تابع 843255ae0b71af969e2b554d080d466e.png به سوی حد b میل خواهد نمود، هرگاه به ازای هر a085739fc1b55ba6f48e88d1fded4578.png عدد مثبت کوچک بتوان عدد مثبتی مانند 58825900e539e623dc80bce24d956133.png غیر از a یافت به قسمی که جمیع مقادیر x که در نامساوی 51d1277e3a7ec2846e37ff210a05c897.png صدق می‌کنند در نامساوی 7b0a44d742404393513300b9ed383ae5.png نیز صدق کنند.
اگر b حد تابع fb01744c02a577c87850f5ebbc4a8c83.png هنگامیکه 8e81cc177e302a177c34a66d7b68eb84.png باشد در اینصورت خواهیم نوشت:
5001dcb788062f93fdc2d79b9aadcb25.png

قضایایی درباره حد

  • اگر m و b و a سه عدد دلخواه باشند و 4719c3e1526363d71380a0a0f8fa0a5d.png ، آنگاه
d8d4660114e8ad45c6257b05779f03f4.png



 

  • قضیه حد مجموع: حد مجموع دو تابع برابر مجموع حدهای آن دوتابع است، مشروط بر اینکه حدها وجود داشته باشند.
  • قضیه حد حاصلضرب: حد حاصلضرب دو تابع مساوی حاصلضرب حدهای آنهاست، مشروط بر اینکه حدها وجود داشته باشند.
  • قضیه حد تفاضل: حد تفاضل دو تابع مساوی تفاضل حدهای آن دو تابع است، مشروط بر اینکه حدها وجود داشته باشد.
  • حد حاصلضرب یک عدد ثابت در یک تابع ، برابر است با حاصلضرب آن عدد ثابت در حد آن تابع.
  • حد خارج قسمت دو تابع ، خارج قسمت حدهای آنهاست به شرطی که مخرج به صفر نگراید.


این ویژگیها برای حدهای راست و برای حدهای چپ نیز صادق است.

  • اگر aa18c18d406bbdb5167b2df1110a0302.png و 46d4050b6f2cd472d9a4bb10c41af01d.png ، آنگاه:

2d26c8c49b92b9825d0071c6272a5da2.png

  • اگر f و g به ازای جمیع مقادیر x در نامساوی e3e9884068698f2397d6a22316b963b9.png صدق کنند. اگر f و g در x=a حد داشته باشند، آنگاه
2c74702ab7c10c4e9676253a6648157c.png



 

  • قضیه حد تابع مرکب: اگر تابع g در 5701679479873de9b94ce2727aea9a79.png دارای حد a و تابع f در a دارای حد A باشد. به علاوه ، اگر در همسایگی از 5701679479873de9b94ce2727aea9a79.png داشته باشیم 55d3a1e8c5fd75bf7d28d5e08b316307.png ، آنگاه تابع مرکب fog در 5701679479873de9b94ce2727aea9a79.png دارای حد A است.

حد در بی‌نهایت

  • تابع f و عدد L مفروض‌اند. اگر 7d6405eac579086e489010728b1ffa47.png باشد، آنگاه L را حد تابع f ، وقتی x به سمت بی‌نهایت مثبت میل می‌کند، می‌گویند.
  • تابع f و عدد L مفروض‌اند. اگر cfc2d789b6cc6ffd62bb764a44488c85.png باشد، آنگاه ، L را حد تابع f ، وقتی x به سمت بی‌نهایت منفی میل می کند، می‌گویند.
  • تابع f و عدد L مفروض‌اند. اگر 3424528828139ae43d0be985a9880e84.png باشد، آنگاه ، L را حد تابع f ، وقتی x به سمت بی‌نهایت میل می‌کند، می‌گویند.

حدهایی که بی‌نهایت می‌شوند

  • برای تابع مفروض f ، اگر 24043167d0b4b6f9f981d3d0c1881e74.png باشد، آنگاه ، حد تابع f را ، وقتی x به سمت a میل کند، بی‌نهایت مثبت می‌نامیم.

در این حالت نمی‌توان گفت f در x=a حد دارد، زیرا مثبت بی‌نهایت یک عدد حقیقی نیست.

  • برای تابع مفروض f ، اگر a4f1798de09a1c399c7657639125edd8.png باشد، آنگاه ، حد تابع f را ، وقتی x به سمت a میل کند، بی‌نهایت منفی می‌نامیم. در این حالت نمی‌توان گفت f در x=a حد دارد، زیرا منفی بی‌نهایت یک عدد حقیقی نیست.

تعریف پیوستگی

تابع f را در x=a پیوسته می‌نامیم هرگاه سه شرط زیر برقرار باشد:

  1. تابع f در نقطه a وجود داشته باشد، یعنی a تعلق به دامنه f باشد.
  2. حد تابع c7ee31ee38809e29b25cd81a448c79a9.png در نقطه a وجود داشته باشد.
  3. حد تابع 9c542f0d5292d88ac75b367e3003dd7e.png در نقطه x=a برابر c7ee31ee38809e29b25cd81a448c79a9.png باشد.

اگر هر یک از سه شرط بالا در x=a برقرار نباشد، f را در a ناپیوسته می‌‌نامیم. در این صورت a را یک نقطه ناپیوستگی f نیز می‌خوانیم.

مفهوم پیوستگی

تابعی مانند fb01744c</p>
        
        
        <br /><h4 style=مطالب مشابه :

توزیع پیوسته یک متغیره

چگالی احتمال توابع چند متغیره. X n همچنین این امکان وجود دارد که یک تابع چگالی چند متغیره




حساب توابع چند متغیره

به دنیای زیبای ریاضی خوش آمدید - حساب توابع چند متغیره - رياضيات سلطان




تعریف تابع

توابع چند متغیره. یک تابع ممکن است بیشتر از یک متغیر داشته باشد برای مثال یک تابع از f است که




تابع

توابع چند متغیره یک تابع ممکن است بیشتر از یک متغیر داشته باشد برای مثال یک تابع از f است که




مسائل منتخب کتاب "توابع چند متغیره و آنالیز برداری"

لذت ریاضیات - مسائل منتخب کتاب "توابع چند متغیره و آنالیز برداری" - مقالات و زیبایی های ریاضی




آشنایی با کتابهای آنالیز ریاضی

در چاپ های بعدی مطالب مربوط به توابع چند متغیره تقریبا" به طور کامل، با توضیحات بیشتر




سر فصل درس ریاضی کاربردی - کاردانی کامپیوتر

فصل دوم: توابع چند متغیره 1-2- تعریف توابع چند متغیزه 2-2- حد و پیوستگی 3-2- تعریف مشتقهای جزئی




دانلود مروری بر آنالیز عددی

خطای نسبی در محاسبه توابع چند متغیره پایداری روشهای جزوه روش های انتگرال گیری از توابع ;




تعریف تابع

توابع چند متغیره یک تابع ممکن است بیشتر از یک متغیر داشته باشد برای مثال یک تابع از f است که




تابع

توابع چند متغیره . یک تابع ممکن است بیشتر از یک متغیر داشته باشد برای مثال یک تابع از f است که




برچسب :