En (reell) funksjon f fra en (reell) mengde D er en regel som til hvert element x D tilordner en unik verdi y = f (x).

Like dokumenter
Fremdriftplan. I går. I dag. 1.1 Funksjoner og deres grafer 1.2 Operasjoner av funksjoner

Fremdriftplan. Siste uke. I dag. Kap. 1 Funksjoner Grenseverdier

Oppfriskningskurs i Matematikk

Funksjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 19. august 2010

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Velkommen til TMA4100 Matematikk 1 for MTDESIG, MTIØT-PP og MTPROD høsten 2010

Oppfriskningskurs i matematikk Dag 2

Funksjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 18. august 2011

Matematikk 1 (TMA4100)

Funksjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 19. august 2011

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Trasendentale funksjoner

TMA4100: Repetisjon før midtsemesterprøven

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Stigende og avtagende funksjoner Definisjon. Horisontal og vertikal forskyvning. Trigonometriske funksjoner

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 5

Oppfriskningskurs i matematikk 2008

Matematikk 1 (TMA4100)

Sammendrag R1. Sandnes VGS 19. august 2009

Analyse og metodikk i Calculus 1

Oppfriskningskurs i matematikk Dag 3

NTNU MA0003. Ole Jacob Broch. Norwegian University of Science and Technology. MA0003 p.1/29

Sammendrag R januar 2011

Forelesning 10 MA0003, Tirsdag 18/ Asymptoter og skissering av grafer Bittinger:

Lineærtransformasjoner

Løsningsforslag, eksamen MA1101/MA6101 Grunnkurs i analyse I, vår 2009

Kontinuitet og derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Grenser III - rasjonale funskjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

a) Blir produktet av to vilkårlige oddetall et partall eller et oddetall? Bevis det.

Den deriverte og derivasjonsregler

Matematikk 1 (TMA4100)

OPPGAVESETT MAT111-H17 UKE 36. Oppgaver til seminaret 8/9. Husk at seminaret finnes i to varianter, begge fredag :

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 2. september 2011

Oppfriskningskurs i Matematikk

Notat om trigonometriske funksjoner

Heldagsprøve i matematikk. Svar og løsningsforslag

Matematikk 1 (TMA4100)

MAT jan jan jan MAT Våren 2010

9 Lineærtransformasjoner TMA4110 høsten 2018

Ekstremverdier Mellomverdisatsen Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Løsningsforslag for eksamen i brukerkurs i matematikk A (MA0001)

Funksjonsdrøfting MAT111, høsten 2017

Oppgaveark Uke 37 (07/09-11/09) MAT111 - H09

De hele tall har addisjon, multiplikasjon, subtraksjon og lineær ordning, men ikke divisjon.

MA oppsummering så langt

NOTAT OM UNIFORM KONTINUITET VEDLEGG TIL BRUK I KURSET MAT112 VED UNIVERSITETET I BERGEN

Første og andrederivasjons testen Anvendt optimering Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

EKSEMPLER TIL ETTERTANKE MAT1100 KALKULUS

OPPGAVESETT MAT111-H16 UKE 36. Oppgaver til seminaret 9/9. Husk at seminaret finnes i to varianter, begge fredag :

TMA4100 Matematikk 1 for MTDESIG, MTIØT-PP, MTMART og MTPROD høsten 2010

Flere anvendelser av derivasjon

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Notasjon i rettingen:

Trigonometriske funksjoner (notat til MA0003)

Komplekse tall og komplekse funksjoner

ANDREAS LEOPOLD KNUTSEN

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

UNIVERSITETET I BERGEN Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Eksamen i MAT111 Grunnkurs i matematikk I Løsningsforslag

x 2 2 x 1 =±x 2 1=x 2 x 2 = y 3 x= y 3

Oppfriskningskurs i matematikk Dag 1

Løsningsforslag til underveiseksamen i MAT 1100, H-06

Eksempel. La A = {a, b, c, d} og B = {1, 2, 3} La f være gitt ved: f(a) = 1, f(b) = 3, f(c) = 2, f(d) = 1. Dette kan illustreres slik:

LØSNINGSFORSLAG. Skriv følgende komplekse tall både på kartesisk form som a + bi og på polar form som re iθ (r 0 og 0 θ < 2π). a) 2 + 3i.

Hans Petter Hornæs,

Funksjonsdrøfting MAT111, høsten 2016

Fremdriftplan. I går. I dag. 2.5 Uendelige grenser og vertikale asymptoter 2.6 Kontinuitet

Oppfriskningskurs Sommer 2019

Notasjon i rettingen:

Løsningsforslag til øving 1

Kontinuitet og grenseverdier

Løsningsforslag til midtsemesterprøve i fag MA1101 Grunnkurs i analyse 1 Bokmål Fredag 10. oktober 2008 Kl

Kapittel 1. Funksjoner. 1.1 Definisjoner

Andre del av forelesningen om funksjoner bygger på dette notatet. Notatet bygger på læreboken og er noe mer utfyllende enn forelesningen.

Problem 1. Problem 2. Problem 3. Problem 4

Eksempel. La A = {a, b, c, d} og B = {1, 2, 3} La f være gitt ved: f(a) = 1, f(b) = 3, f(c) = 2, f(d) = 1. Dette kan illustreres slik:

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

Løsningsforslag. Kalkulus. til. 2. utgave. Lisa Lorentzen. 6. februar 2015

1 Mandag 1. februar 2010

Løsningsforslag: Eksamen i Brukerkurs for informatikere MA 0003, onsdag 30. november 2005

UNIVERSITETET I OSLO. Løsningsforslag

Innlevering i matematikk Obligatorisk innlevering nr. 4 Innleveringsfrist: 21. januar 2010 kl Antall oppgaver: 4.

Deleksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

Oppfriskningskurs i matematikk 2007

UNIVERSITETET I BERGEN Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Obligatorisk innlevering 1 i emnet MAT111, høsten 2016

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN I GRUNNKURS I ANALYSE I (MA1101/MA6101)

Komplekse tall og trigonometri

Løsningsforslag. Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver teller like mye.

Oppfriskningskurs dag 2

TMA4100 Matematikk1 Høst 2008

Derivasjon ekstremverdier Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

SIF5003 Matematikk 1, 5. desember 2001 Løsningsforslag

Sammendrag R mai 2009

Forelesning 13. Funksjoner. Dag Normann februar Opphenting. Opphenting. Opphenting. Opphenting

Forelesning Matematikk 4N

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

Løsningsforslag. f(x) = 2/x + 12x

I et eksperiment er det målt følgende sammenheng mellom to størrelser x og y. x Y = ax + b:

Kalkulus 1. Et sentralt begrep i kalkulus (matematisk analyse) er grensebegrepet. Ofte ser vi på grenser for funksjoner eller grenser for tallfølger.

Transkript:

Funksjoner En (reell) funksjon f fra en (reell) mengde D er en regel som til hvert element x D tilordner en unik verdi y = f (x). Mengden D kalles definisjonsmengden (eng.: domain) til f. Merknad Dersom en funksjon bare er gitt ved en formel, antas definisjonsmengden å være den største mengden der formelen gir mening. Dette kalles den naturlige definisjonsmengden. Verdimengden (eng.: range) til en funksjon f med definisjonsmengde D er gitt ved V = {f (x) x D}.

Grafen til en funksjon Grafen til en funksjon f med definisjonsmengde D er punktene i det kartesiske planet gitt ved {(x, f (x)) x D}. Merknad Ikke alle kurver er grafer til funksjoner, f.eks. er ikke en sirkel grafen til noen funksjon (vertikal linje-test). La f være en funksjon og k et tall. Definer g og h ved at g(x) = f (x) + k og h(x) = f (x k). Da gir g en vertikal forskyvning av grafen til f, mens h gir en horisontal forskyvning av grafen til f, i begge tilfeller med k enheter.

Noen typer funksjoner Identitetsfunksjonen I gitt ved I (x) = x. Lineære funksjoner L gitt ved L(x) = ax + b. Polynomfunksjoner P gitt ved P(x) = a n x n + a n 1 x n 1 +... + a 1 x + a 0. Trigonometriske funksjoner (kap 1.3) Eksponensialfunksjoner (kap 1.4) Logaritmiske funksjoner (kap 1.5)

Noen egenskaper ved funksjoner En funksjon f kalles: voksende hvis f (x) < f (y) når x < y. avtagende hvis f (x) > f (y) når x < y. jevn hvis D f er symmetrisk og f ( x) = f (x). odde hvis D f er symmetrisk og f ( x) = f (x). periodisk hvis det finnes et tall p slik at f (x + p) = f (x).

Operasjoner med funksjoner La f og g være to funksjoner med definisjonsmengder D f og D g. Da er også f + g, f g, fg og f /g funksjoner. Disse er gitt ved punktvise operasjoner, f.eks. er (f + g)(x) = f (x) + g(x), D f +g = D f D g (f /g)(x) = f (x)/g(x), D f /g = D f {x D g g(x) 0} La f og g være to funksjoner med definisjonsmengder D f og D g. Da er sammensetningen f g definert ved (f g)(x) = f (g(x)) og har definisjonsmengde D f g = {x D g g(x) D f }.

Trigonometriske funksjoner La θ være en sentralvinkel i en sirkel med radius r og la s være buelengden som vinkelen utspenner. Da er vinkelen θ i radianer gitt ved forholdet θ = s/r. Vi bruker (i dette kurset) alltid radianer som vinkelmål! Tre viktige trigonometriske identiteter: Pytagoras: cos 2 θ + sin 2 θ = 1 Addisjon: cos (α + β) = cos α cos β sin α sin β sin (α + β) = sin α cos β + cos α sin β Cosinus-setningen: c 2 = a 2 + b 2 2ab cos θ, der θ er den motstående vinkelen til c. Minner dessuten om at: cos ( θ) = cos θ og sin ( θ) = sin θ. En rekke andre identiteter kan utledes fra disse.

Eksponensialfunksjoner Eksponensialfunksjoner er på formen f (x) = k a x, der a er positiv. Den naturlige eksponensialfunksjonen er gitt ved f (x) = e x. Grafen til en eksponensialfunksjon skjærer aldri x-aksen. Merknad Definerer a p/q = q a p = ( q a) p. Dermed er f, gitt ved f (x) = a x, definert for alle rasjonale verdier av x. Vi kan (ved hjelp av grenseverdier) definere f også for irrasjonale x slik at f blir kontinuerlig overalt. Noen regneregler: a x a y = a x+y (a x ) y = a xy a x b x = (ab) x a x = 1 a x

Invertible funksjoner En funksjon f kalles en-til-en (eller injektiv) dersom f (x) f (y) når x y. La f være en en-til-en funksjon. Den inverse funksjonen f 1 er da definert ved at f 1 (y) = x hvis f (x) = y. Merknad Dersom f ikke er en-til-en, eksisterer heller ikke noen invers funksjon for f. (horisontal linje-test blir til vertikal linje-test hos den inverse). Merknad Dersom en funksjon er voksende eller avtagende, så er den en-til-en.

Mer om invertible funksjoner Merknad Dersom f er en-til-en så er D f 1 = V f og V f 1 = D f. Merknad Dersom f er en-til-en så er f 1 f = I på D f og f f 1 = I på D f 1. (Husk at identitetsfunksjonen I er definert ved at I (x) = x på et område D.)

Logaritmer Hvis a > 0, a 1 og f (x) = a x så er f 1 (x) = log a x. Det vil si at a log a x = log a a x = x for x > 0. (Logaritmer er definert som inverser til eksponensialfunksjoner.) Vi skriver log e = ln og log 10 = log. Noen regneregler: ln ab = ln a + ln b ln a x = x ln a log a x = ln x ln a Inverse trigonometriske funksjoner: Les selv!

Motivasjon for grensebegrepet Den gjennomsnittelige vekstraten til en funksjon f over et intervall [x 1, x 2 ] er lik der x 2 x 1 = h 0. y x = f (x 2) f (x 1 ) = f (x 1 + h) f (x 1 ), x 2 x 1 h Hvordan finner vi den momentane vekstraten? en over gir ingen mening når h = 0.

Grensebegrepet (Uformell) La f være definert på et åpent intervall som inneholder x 0, bortsett muligens fra x 0 selv. Dersom vi kan få f (x) vilkårlig nær L for alle x tilstrekkelig nær x 0, så skriver vi lim f (x) = L. x x 0 (Formell, epsilon-delta ) La f være definert på et åpent intervall som inneholder x 0, bortsett muligens fra x 0 selv. Dersom det for hver ε > 0 eksisterer en δ > 0 slik at f (x) L < ε når 0 < x x 0 < δ, så skriver vi lim x x 0 f (x) = L.

Mer om grenser Når eksisterer grensen ikke? Funksjonen vokser og oppnår vilkårlig store verdier nær x 0. Funksjonen gjør et hopp i x 0. Funksjonen oscillerer for mye nær x 0. Oppgave Bruk definisjonen til å vise at lim x c (ax + b) = ac + b for alle a, b, c. Setning Dersom P er et polynom, er lim x xo P(x) = P(x 0 ) for alle x 0. Hvilke andre funksjoner har denne egenskapen, dvs at lim x x0 f (x) = f (x 0 ) for alle x 0? (Svaret kommer i kap. 2.6)

Grenselover Anta at lim x x0 f (x) = L og lim x x0 g(x) = M. Da gjelder at lim x x0 (f (x) + g(x)) = L + M lim x x0 (f (x) g(x)) = L M lim x x0 (k f (x)) = k L ( ) lim f (x) x x0 g(x) = L M hvis M 0 lim x x0 (f (x) p ) = L p hvis L p eksisterer

To teoremer Teorem (Skviseteoremet, The Sandwich Theorem ) Anta g(x) f (x) h(x) for alle x i et åpent område som inneholder x 0, bortsett fra muligens i x 0 selv. Anta også at Da er lim x x0 f (x) = L. lim g(x) = lim h(x) = L x x 0 x x 0 Teorem Anta f (x) g(x) for alle x i et åpent område som inneholder x 0, bortsett fra muligens i x 0 selv. Anta også at grenseverdiene til f og g eksisterer når x x 0. Da er lim x x 0 f (x) lim x x 0 g(x).

Ensidige grenser La f være definert på et åpent intervall som inneholder x 0, bortsett muligens fra x 0 selv. Dersom det for hver ε > 0 eksisterer en δ > 0 slik at f (x) L < ε når 0 < x x 0 < δ, så skriver vi lim f (x) = L. x x 0 + Tilsvarende definisjon for venstregrenser. Merk: Grenselovene gjelder også for ensidige grenser. Teorem Grenseverdien lim x x0 f (x) eksisterer hvis og bare hvis både lim x x + f (x) og lim 0 x x f (x) eksisterer og disse er lik hverandre. 0

Endelige grenser når x ± La f være en funksjon med (oppover) ubegrenset definisjonsmengde. Dersom det for hver ε > 0 eksisterer en N > 0 slik at f (x) L < ε når x > N, så skriver vi lim f (x) = L. x Tilsvarende definisjon for x. Merk: Grenselovene gjelder også i dette tilfellet. En linje y = b er en horisontal asymptote for grafen til en funksjon y = f (x) hvis enten lim f (x) = b eller lim x f (x) = b. x

Uendelige grenser La f være definert på et åpent intervall som inneholder x 0, bortsett muligens fra x 0 selv. Dersom det for hver B > 0 eksisterer en δ > 0 slik at f (x) > B når 0 < x x 0 < δ, så skriver vi lim f (x) =. x x 0 Tilsvarende definisjon for. Merk: I dette tilfelle eksisterer ikke grensen. Grenselovene gjelder dermed ikke her! En linje x = c er en vertikal asymptote for grafen til en funksjon y = f (x) hvis enten lim f (x) = ± eller lim x c + f (x) = ±. x c

Oppsummering Grensedefinisjoner. Hva betyr det at: lim x x0 f (x) = L lim x x + 0 f (x) = L lim x f (x) = L lim x x0 f (x) = Asymptoter: Horisontale asymptoter (ifm tredje punkt ovenfor) Vertikale asymptoter (ifm siste punkt ovenfor) Har også skrå asymptoter (eng.: oblique asymptote). Trenger teknikken polynomdivisjon for å behandle disse.

Kontinuitet i et punkt En funksjon f er kontinuerlig i et indre punkt x 0 D dersom lim f (x) = f (x 0 ). x x 0 En funksjon f er kontinuerlig i et venstre endepunkt x 1 D dersom lim f (x) = f (x 1 ), x x 1 + og kontinuerlig i et høyre endepunkt x 2 D dersom lim x x 2 f (x) = f (x 2 ). Hvis f ikke er kontinuerlig i et punkt, sier vi at den er diskontinuerlig i punktet.

Mer om kontinuitet En funksjon er høyre- eller venstrekontinuerlig i et indre punkt dersom lim x x + f (x) = f (x 0 ) eller lim 0 x x f (x) = f (x 0 ), 0 henholdsvis. En funksjon er kontinuerlig på et intervall I dersom funksjonen er definert på hele I og er kontinuerlig i alle punkter i I. En funksjon er kontinuerlig dersom den er kontinuerlig i alle punktene i definisjonsmengden.

Egenskaper ved kontinuerlige funksjoner Anta at f og g er kontinuerlige i x = c. Da er følgende funksjoner også kontinuerlige i x = c: f + g f g k f f /g, hvis g(c) 0 f p, hvis den er definert på et åpent intervall rundt c