# Funkce Reálná funkce jedné reálné proměnné je zobrazení $f$ s definičním oborem $D \subset \mathbb{R}$ a oborem hodnot $H \subset \mathbb{R}$. - Každému argumentu $x \in D$ je přiřazena právě jedna funkční hodnota $y = f(x) \in \mathbb{R}$. Každá funkce je definována zároveň - **funkčním předpisem** ($f(x) = x^2$), - **definičním oborem** ($D_{f} = \mathbb{R}$). Mějme dvě funkce $f$ a $g$. 1) Funkce $f$ a $g$ jsou si **rovny**, pokud $D(f) = D(g)$ a pro každé $x \in D(f)$ platí $f(x) = g(x)$. 2) Funkce $f$ je **zúžením (restrikcí)** funkce $g$, pokud $D(f) \subset D(g)$ a pro každé $x \in D(f)$ platí $f(x) = g(x)$. Mějme dány dvě funkce $f, g$ se stejným definičním oborem $D$. | typ | zápis | definice | | ----------------- | -------------------------- | ---------------------------------------------- | | **součet funkcí** | $f+g$ | $y = f(x) + g(x), x \in D$ | | **rozdíl funkcí** | $f-g$ | $y = f(x) - g(x), x \in D$ | | **součin funkcí** | $f \cdot g$ | $y = f(x) \cdot g(x), x \in D$ | | **podíl funkcí** | $\displaystyle\frac{f}{g}$ | $\displaystyle y = \frac{f(x)}{g(x)}, x \in D$ | ### Definiční obor $D_{f}$ - všechny hodnoty, kterých může funkce nabývat **na ose X** - je možné jím **funkci omezit** (např.: $D_{f} = (0, 1)$) - zjišťuje se **hledáním** definičních oborů **jiných funkcí nebo operací** (např.: $\sqrt{ -2 }$ nebo $\frac{1}{0}$) ### Obor hodnot $H_{f}$ - všechny hodnoty, kterých může funkce nabývat **na ose Y** ### Monotonie funkce | značka | typ | podmínka | | ------ | --------------- | ------------------------------------------------------------------------- | | **R** | rostoucí | $\displaystyle \forall x,y \in D_{f} : x < y \implies f(x) \leq f(y)$ | | **K** | klesající | $\displaystyle \forall x,y \in D_{f} : x < y \implies f(x) \geq f(y)$ | | **OR** | ostře rostoucí | $\displaystyle \forall x,y \in D_{f} : x < y \implies f(x) \lt f(y)$ | | **OK** | ostře klesající | $\displaystyle \forall x,y \in D_{f} : x < y \implies f(x) \gt f(y)$ | | **M** | monotónní | je klesající nebo rostoucí | | **OM** | ostře monotónní | je ostře klesající nebo ostře rostoucí | Je-li funkce $f$ **ostře monotónní**, potom je **prostá**. ### Symetrie - **Sudá** - symetrická podle osy Y - $\forall x\in D_{f} :$ - $-x \in D_{f}$ - $f(-x) = f(x)$ - **Lichá** - symetrická podle bodu $[0, 0]$ - $\forall x\in D_{f} :$ - $-x \in D_{f}$ - $f(-x) = -f(x)$ ### Omezenost | značka | typ | podmínka | | ------ | ------------- | ------------------------------------------------------------------ | | **OZ** | omezená zdola | $\exists d \in \mathbb{R} : \forall x \in D_{f} \ \ \ f(x) \geq d$ | | **OS** | omezená shora | $\exists h \in \mathbb{R} : \forall x \in D_{f} \ \ \ f(x) \leq h$ | | **O** | omezená | pokud je **OZ** i **OS** | ### Prostá funkce Funkce $f$, v jejíž oboru hodnot $H(f)$ se žádná hodnota neopakuje. - $\forall x_{1}, x_{2} \in D_{f} : x_{1} \neq x_{2} \implies f(x_{1}) \neq f(x_{2})$ ### Periodicita Funkce je periodická, jestliže existuje $T > 0$ takové, že platí: - $\forall x \in D_{f} :$ - $(x \pm T) \in D_{f}$ - $f(x \pm T) = f(x)$ ### Konvexní / konkávní - konvexní: šťastný smajlík - konkávní: smutný smajlík ### Rovnice o jedné neznámé Mějme dánu funkci $f$ a reálné číslo $b$. - Úloha najít $x_{0} \in D(f)$ takové, že $f(x_{0}) = b$, se nazývá **rovnice o jedné neznámé** a zapisuje se $f(x) = b$. - Číslo $x_{0}$ je **řesení** (či **kořen**) rovnice. Mějme dánu rovnici $f(x) = b$. | podmínka | řešení | | ---------------------------- | ----------------------------- | | $b \in H(f)$ | $\geq 1 \quad$ alespoň jedno řešení | | $f$ je prostá | $\leq 1 \quad$ nejvýše jedno řešení | | $b \in H(f)$ a $f$ je prostá | $= 1 \quad$ právě jedno řešení | ### Inverzní funkce Funkce, která přiřazuje prvky „opačně“ než původní funkce. - existuje pouze u funkcí **prostých** - $f(x)=y \leftrightarrow f^{-1}(y)=x$ Je-li funkce **ostře monotónní**, potom existuje inverzní funkce. Vypočítáme tak, že funkci přepíšeme do rovnice ($y = 2x$) a osamostatníme x ($\frac{y}{2} = x$). | funkce | podmínka | inverzní funkce | | -------------------- | ----------------------------------------------------- | -------------------- | | $x^n$ | | $\sqrt[n]{x}$ | | $\sqrt[n]{x}$ | | $x^n$ | | $e^x$ | | $\ln(x)$ | | $\ln(x)$ | | $e^x$ | | $a^x$ | $a > 0$ | $\log_{a}(x)$ | | $\log_{a}(x)$ | $a > 0$ | $a^x$ | | $\sin(x)$ | $x \in \langle -\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2} \rangle$ | $\arcsin(x)$ | | $\arcsin(x)$ | $x \in \langle -1, 1 \rangle$ | $\sin(x)$ | | $\cos(x)$ | $x \in \langle -\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2} \rangle$ | $\arccos(x)$ | | $\arccos(x)$ | $x \in \langle -1, 1 \rangle$ | $\cos(x)$ | | $\tan(x)$ | $x \in \left( -\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2} \right)$ | $\arctan(x)$ | | $\arctan(x)$ | | $\tan(x)$ | | $\text{cotan}(x)$ | $x \in (0, \pi)$ | $\text{arccotan}(x)$ | | $\text{arccotan}(x)$ | | $\text{cotan}(x)$ | ### Skládání funkcí Dvě funkce, které se skládají do sebe. - zapisuje se $f \circ g$ - druhá se vkládá do první: $f(g(x))$ - pro funkce musí platit $H(g) \subset D(f)$ - výsledný definiční obor je $x \in D(g)$ ### Průběh funkce Hrubé schéma 1. $D_f$ + limity v krajních bodech 2. spojitost na $D_f$, body nespojitosti 3. symetrie (sudá / lichá) 4. periodicita 5. znaménko $f(x)$ + průsečíky s osou $x$ 6. znaménko $f'(x)$ + monotonie + extrémy 7. znaménko $f''(x)$ + konvexita/konkávita + inflexe 8. asymptoty v krajních bodech $D_f$ 9. $H_f$