Як знаходити область визначення функції: Область визначення функції

Урок 9. Знаходження області визначення і області значення функції аналітичним способом

Область визначення функції – це множина всіх значень змінної  х, при яких функція має зміст.

З’ясуємо, як знайти область визначення деяких функцій, заданих формулою.

– якщо функція – многочлен, то вона існує при будь-яких значеннях аргументу, тобто її область визначення – всі дійсні числа;

– якщо функція задана формулою, яка містить аргумент у знаменнику дробу, то до області визначення функції входять всі дійсні числа, крім тих, які перетворюють знаменник в нуль;

 – якщо функція задана формулою, яка містить арифметичний квадратний корінь, то до області її визначення входять всі дійсні числа, при яких підкореневий вираз набуває невід’ємних значень.

Нехай дано функцію  y = f(x), де  f(x) – якийсь вираз. Якщо область визначення функції не задають окремо, то вважають, що вона збігається з множиною всіх тих значень  х, при яких вираз  f(x)  має числові значення.

Для знаходження області визначення функції спочатку необхідно визначити тип функції:

Квадратична функція має вигляд

f(х) = 2х2 + 3х + 4.

Функція, що містить дріб

Функція, що містить корінь

Потім потрібно вибрати відповідний запис для області визначення :

Область визначення записується в квадратних і/або круглих дужках.

Квадратна дужка застосовується у тому випадку, коли значення входить в область визначення функції, якщо значення не входить в область визначення, використовується кругла дужка.

Якщо у функції декілька несуміжних областей визначення, між ними ставиться символ  ∪.

ПРИКЛАД:

Область визначення

[–2, 10) ∪ (10, 2]

Включає значення  2  і  2, але не включає значення  10.

З символом нескінченності  ∞  завжди використовуються круглі дужки.

Якщо функція містить дріб, прирівняйте її знаменник до нуля.

Пам’ятайте, що ділити на нуль не можна. Тому, прирівнявши знаменник до нуля ви знайдете значення 

х, яке не входить в область визначення функції.

ПРИКЛАД:

Знайдіть область визначення функції

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

Тут знаменник (х – 1). Прирівняйте знаменник до нуля і знайдіть  х.

х – 1 = 0, х = 1.

Запишіть область визначення функції.

Область визначення не включає  1, тобто включає усі дійсні числа за винятком  1. Таким чином, область визначення функції

(–∞, 1)

 (1, ∞).

Запис

(–∞, 1)

 (1, ∞)

читається так: безліч усіх дійсних чисел за винятком  1.

Символ    означає усі дійсні числа. У прикладі усі дійсні числа, які більше  1  і менше  1.

Якщо функція містить квадратний корінь, то підкорінне вираження має бути більше або дорівнює нулю.

Пам’ятайте, що квадратний корінь з негативних чисел не витягається. Тому будь-яке значення  х, при якому підкорінне вираження стає негативним, треба виключити з області визначення функції..

ПРИКЛАД:

Знайдіть область визначення функції

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

Підкорінне вираження

х + 3.

Підкорінне вираження має бути більше або дорівнює нулю

х + 3 ≥ 0.

Знайдіть  х:

х ≥ –3.

Область визначення цієї функції включає безліч усіх дійсних чисел, які більше або рівні, –3.

Таким чином, область визначення:

[–3, ∞).

ПРИКЛАД:

Знайти область визначення функції.

Оскільки  х  входить під знак квадратного кореня, то повинно бути 

х ≥ 0. При всіх таких значеннях  х  знаменник не дорівнює нулю, отже,  у  має значення. Таким чином, область визначення даної функції

 х 0.

При кожному допустимому значенні  х  знаменник

є додатне число, яке менше від  1  або дорівнює  1. Отже, у – додатне число, яке менше від  1  або дорівнює  1, тобто

0 < у ≤ 1.

Це і є множина значень даної функції.

Якщо функцію задано однією рівністю

y = f(x),

то область її визначення може бути довільною частиною області визначення виразу

Зазвичай область визначення і область зміни функції утворюють деякі числові проміжки. Проміжки бувають замкнуті і відкриті.

Замкнутим проміжком, або сегментом, називають безліч дійсних чисел, найбільшу, що містить, і найменшу з цих чисел, т. е. безліч дійсних значень  х, що задовольняють умові

a ≤ x ≤ b.

Такий сегмент означають:

[a, b]

Відкритим проміжком, або інтервалом, називають безліч дійсних значень  х, що задовольняють умові

a < x < b.

Такий інтервал означають:

(a, b).

Кінці інтервалу  a  і  b  не належать йому; інтервал не має ні найменшого, ні найбільшого числа.

Іноді розглядають проміжки, замкнуті з одного боку, але відкриті з іншого.

Напівінтервал  a < x ≤ b  означають   

(a, b];

Напівсегмент  a ≤ x < b  означають   

[a, b).      

Завдання до уроку 9

  • Завдання 1
  • Завдання 2
  • Завдання 3

Інші уроки:

Блог учителя математики Курик О. М.: Конспекти уроків, 7 кл.

Тема. Функції. Способи задання функції.

Мета : сформувати уявлення про функцію, навчити визначати область визначення та область

             значень функції, ознайомити учнів зі  способами  задання функції.

Обладнання : підручник, відкидна дошка

Тип уроку: засвоєння нових знань

Очікувані результати :

            Після уроку учні повинні:

мати уявлення про функцію, аргумент, область визначення функції, область значень функції;

знати означення функції; способи задання функції;

вміти знаходити область визначення функції, заданої формулою

Хід уроку

І.

Організаційний момент

            Добрий день, діти. Сідайте так, щоб усім було зручно. Перевірте чи все підготували до уроку : зошит, ручку, олівець, підручник.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності та повідомлення теми і мети уроку

      Вступна бесіда вчителя про функцію, як одне з найважливіших понять математики

            Темою сьогоднішнього уроку є функція та способи задання функції. Мета нашого уроку – сформувати поняття функції, області визначення та області значень, навчитися визначати область визначення та область значень функції та вміти задавати функцію різними способами. Бо функція – є одне з найважливіших понять математики, вона дає можливість досліджувати і моделювати не тільки стани, а й процеси. Дослідження процесів і явищ за допомогою функцій – один з основних методів сучасної науки. Ви вивчатимете функції у всіх наступних класах і у вищих навчальних закладах.

ІІІ. Здобуття нових знань

1.     

Виклад нового матеріалу ( у формі бесіди)

            Спробуємо відповісти на питання : ” Що таке функція? ”

Я наведу такі приклади.

1) Площа квадрата S залежить від довжини його сторони a. Тобто кожному значенню довжини сторони квадрата відповідає єдине значення його площі;

2) кожному значенню радіуса кола r відповідає єдине значення його діаметра d.

3)кожному значенню змінної x відповідає єдине значення виразу  y = 2x — 1 .

Такі відповідності називають функціональними відповідностями, або просто функціями.

            У розглянутих прикладах ідеться про зв’язок між двома змінними : між a і S, r і d, x і y. Змінну,  значення якої вибирають довільно, називають незалежною змінною, або аргументом. Змінну, яка залежить від аргументу, називають залежною змінною, або функцією.

            Спробуйте вказати у наведених мною прикладах аргумент та функцію.

( учні дають відповіді )

1)     

a – аргумент, S функція

2)     

r аргумент, dфункція

3)       xаргумент, y функція

2.     

Робота з підручником. Метод роботи в парах

Прийом «Своя опора»

            Учні працюють парами (допомагають один одному).

У § 21 підручника [Бевз Г. П., Бевз В. Г. Алгебра: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. – К.: Зодіак – ЕКО, 2007. – 304 с.: іл.] знайдіть відповіді на запитання та складіть власний опорний конспект нового матеріалу:

—         

що таке область визначення функції (D)

—          що таке область значень функції (Е)

/відповіді зачитують вголос/

            У наведених вище прикладах назвіть область визначення та область значень функції:

            1)         о.в.: а > 0  ( всі додатні значення)

                      о. зн.: S > 0 (всі додатні значення)

            2)       о.в.: r > 0  ( всі додатні значення)

                     о.зн.: d > 0 (всі додатні значення)

            3)       о.в.: xR   ( всі дійсні числа )

                     о.зн.: yR   ( всі дійсні числа)

Наступне питання:

— Як задати функцію?

Можливі такі способи :

           — формулою

1)     

S =

;     2)  d=2r;      3) y=2x-1

—   таблицею

а

S

        —     словесно

Наприклад, значення функції в 5 разів більші від значень аргументу.

—         

графіком.

Такий спосіб задання функції ми розглядатимемо на наступному уроці.

ІV. Осмислення нових знань

 Розв’язування тренувальних вправ

@   

Вправа 861.   Функцію задано формулою у = 2х + 5.

            Знайдіть значення функції, коли х = 1; 0; -3; 7; 1000

      у(1) = 2×1+5 = 7       

у(0) = 2×0+5 = 5

у(-3) = 2×(-3)+5 = -1

у(7) = 2×7+5 = 19

у(1000) = 2×1000+5 = 2005

Один із учнів зачитує знайдені значення функції

@

Вправа 866  (письмово на дошці під керівництвом вчителя)

Функцію задано формулою у = 2

х/3.

При якому значенні аргументу значення функції дорівнює 20 ?

у =2

 

х/3.            у = 20,           х — ?

20 = 2

х/3.

х = 30

Відповідь: 30

@

Вправа на встановлення відповідності

               З’єднайте функцію, задану формулою, з її областю визначення

   

у = 3х – 7                                                       всі дійсні числа

     у = 7/ (х+5)                                                    всі дійсні числа, крім  2

у = 5х+ 3                                                       всі дійсні числа, крім -5

у = (3х+1)/(х-2)

А тепер зробимо висновок про те, як знайти область визначення функції, заданої формулою.

Я почну, а ви продовжіть речення:

— якщо функція задана многочленом, то її областю визначення є … (множина всіх дійсних чисел)

якщо функція задана у вигляді дробу, який містить аргумент у  знаменнику, то її областю визначення є …(всі дійсні числа, крім тих при яких знаменник дорівнює 0)

V. Закріплення вивченого матеріалу

@

Вправа 886  (самостійно)

Знайдіть область визначення функції, заданої формулою.

Вчитель вибірково перевіряє виконання вправи в окремих учнів

@

Вправа 890*                

                                                                           -1, якщо х≤-1

Заповніть таблицю для даної функції  у = í2х , якщо х>-1

Х

У






                                                 

VІ. Підсумок уроку

 Метод «Мікрофон». Запитання до класу:

—         

Що таке функція?

—         

Назвіть приклади функціональних залежностей.

—         

Які способи задання функції ви знаєте?

—         

Що таке область визначення функції?

—         

Що таке область значень функції?

VІІ. Домашнє завдання

§ 21, № 862, 885, 875 (а), 876 (а)


Почему функции в Python могут печатать переменные в охватывающей области, но не могут использовать их в присваивании?

Классы и функции разные, переменные внутри класса фактически присваиваются пространству имен класса как его атрибуты, тогда как внутри функции переменные являются обычными переменными, доступ к которым вне его невозможен.

Локальные переменные внутри функции фактически определяются, когда функция анализируется в первый раз, и python не будет искать их в глобальной области видимости, потому что знает, что вы объявили ее как локальную переменную.

Итак, как только python увидит x = x + 1 (назначение) и для этой переменной не будет объявлено global , тогда python не будет искать эту переменную в глобальных или других областях.

 >>> x = «внешний»
>>> Функция функции():
... x = 'inner' #x теперь является локальной переменной
... напечатать х
...
>>> функция()
внутренний
 

Общая ошибка:

 >>> x = 'внешний'
>>> Функция функции():
... print x #это не будет обращаться к глобальному `x`
... x = 'inner' #`x` - локальная переменная
... напечатать х
...
>>> функция()
...
UnboundLocalError: ссылка на локальную переменную «x» перед назначением
 

Но когда вы используете оператор global , тогда python ищет эту переменную в области global .

Чтение: Почему я получаю UnboundLocalError, когда переменная имеет значение?

nonlocal : для вложенных функций вы можете использовать оператор nonlocal в py3.x для изменения переменной, объявленной во внешней функции.


Но классы работают иначе, переменная x объявлена ​​внутри класса A на самом деле становится A.x :

 >>> x = 'внешний'
>>> класс А:
... x += 'inside' #используйте значение глобального `x` для создания нового атрибута `A.x`
... print x # печатает `A.x`
...
снаружи внутри
>>> напечатать х
внешний
 

Вы также можете получить доступ к атрибутам класса напрямую из глобальной области видимости:

 >>> A.x
«снаружи внутри»
 

Использование global в классе:

 >>> x = 'внешний'
>>> класс А:
... глобальный х
... x += 'inner' #теперь x не является атрибутом класса, вы только что изменили глобальный x
. .. напечатать х
...
внешний внутренний
>>> х
'внешний внутренний'
>>> А.х.
AttributeError: класс A не имеет атрибута «x»
 

Подсказка функции не вызовет ошибку в классах:

 >>> x = 'outer'
>>> класс А:
... print x #fetch from globals или builitns
... x = 'Я атрибут класса' #объявить атрибут класса
... print x #print атрибут класса, т.е. `A.x`
...
внешний
Я атрибут класса
>>> х
'внешний'
>>> А.х.
«Я атрибут класса»
 

LEGB правило: если нет глобальный и используется нелокальный , тогда python выполняет поиск в этом порядке.

 >>> внешний = 'глобальный'
>>> Функция функции():
        вложение = 'вложение'
        защита внутренняя():
                внутренний = 'внутренний'
                напечатать внутреннюю #fetch из (L)локальной области видимости
                печать, включающая #fetch из (E)nclosing scope
                вывести внешний #fetch из (G) глобальной области видимости
                напечатать любой #fetch из (B)uilt-ins
        внутренний()
. ..
>>> функция()
внутренний
заключающий
Глобальный
<встроенная функция any>
 

Почему циклы в Julia вводят свою область видимости

для циклов в Julia вводят так называемую локальную (мягкую) область действия , см. https://docs.julialang.org/en/v1/manual/variables- and-scoping/#man-scope-table.

Правила для локальной (мягкой) области (в кавычках):

Если x еще не является локальной переменной и все конструкции области видимости, содержащие присваивание, являются программными областями (циклы, попробуйте / поймать блоков или блоков struct ), поведение зависит от того, определена ли глобальная переменная x :

  1. , если глобальный размер x не определен, в рамках назначения создается новый локальный объект с именем x ;
  2. , если определен глобальный размер x , присвоение считается неоднозначным:
    • в неинтерактивных контекстах (файлы, eval) выводится предупреждение о неоднозначности и создается новый локальный;
    • в интерактивных контекстах (REPL, ноутбуки), глобальная переменная 9Назначено 0007 x .

Итак, ваше заявление:

почему выполнение a=1 внутри цикла не влияет на переменную a вне цикла

верно только в неинтерактивных контекстах, если цикл для не находится в жесткой локальной области (обычно, если цикл для находится в глобальной области), а переменная, которой вы назначаете, определена в глобальной области. Однако тогда вы получите предупреждение.

Теперь ключевая часть вашего вопроса, я думаю:

Мой вопрос: почему Джулия реализовала такое поведение. Есть ли в этом польза с точки зрения пользователя?

Ответ заключается в том, что цикл for создает новую привязку для переменной, которая определена в пределах ее области действия. Чтобы увидеть следствие, рассмотрим следующий код (я предполагаю, что переменная x не определена во внешней области, поэтому x определена в локальной области):

 юлия> v = []
Любой[]
julia> для i в 1:2
       х = я
       нажать!(v, () -> x)
       конец
юлия> v[1]()
1
юлия> v[2]()
2
 

Мы создали две анонимные функции, и все они работают так, как вы, вероятно, ожидали.

Теперь давайте проверим, что произойдет в Python:

 >>> v = []
>>> для i в диапазоне (1, 3):
... х = я
... v.append(лямбда: x)
...
>>> v[0]()
2
>>> v[1]()
2
 

Результат может вас удивить. Обе анонимные функции возвращают 2 . Это следствие того, что в каждой итерации цикла не создается локальная переменная с новой привязкой.

Однако, если бы в Julia вы работали в REPL и x были определены в глобальной области видимости, вы получили бы:

 julia> x = 0
0
юлия> v = []
Любой[]
julia> для i в 1:2
       х = я
       нажать!(v, () -> x)
       конец
юлия> v[1]()
2
юлия> v[2]()
2
 

, как в Python.

Другим соображением, как объясняется в другом ответе, является производительность. Но, скорее всего, код, критически важный для производительности, все равно пишется внутри функции, и обсуждаемые соображения производительности актуальны только в глобальном масштабе.

РЕДАКТИРОВАТЬ

Это выбор дизайна Matlab, цитата из https://research. wmz.ninja/articles/2017/05/closures-in-matlab.html:

При создании анонимной функции будут захвачены непосредственные значения локальных переменных, на которые она ссылается. Следовательно, любые изменения локальных переменных, на которые ссылаются, сделанные после создания этой анонимной функции, не повлияют на эту анонимную функцию.

Итак, как вы можете видеть в Matlab, есть разница между анонимной функцией и замыканием, которое делает что-то другое:

При создании вложенной функции непосредственные значения локальных переменных, на которые она ссылается, не будут захвачены. Когда вложенная функция вызывается, она будет использовать текущие значения локальных переменных, на которые ссылаются.

В Джулии нет такой разницы, как вы можете видеть в примерах выше.

И цитируя документацию Matlab https://www.mathworks.com/help/matlab/matlab_prog/anonymous-functions.html:

Поскольку a, b и c доступны во время создания параболы, дескриптор функции включает эти значения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *