设a={x|x属于r, x不等于0,1},在a上定义6个函数, f1(x)=x, f2(x)=x-1, f3(x)=1-x, f4(x)=(1-x)-1, f5(x)=(x-1)x-1, f6(x)= x(x-1)-1, *运算为函数的复合运算, 求函数的逆元。

时间: 2023-06-05 16:47:41 浏览: 132
题目描述:定义一个集合a={x|x属于r, x不等于0,1},在a上定出6个函数,f1(x)=x, f2(x)=x-1, f3(x)=1-x, f4(x)=(1-x)-1, f5(x)=(x-1)x-1, f6(x)=x(x-1)-1,运算为函数的复合运算,求函数的逆元。 解题思路:首先看到题目中给的6个函数,我们可以发现这6个函数都是一次式(x的次数不超过2),所以我们可以尝试用一次变换将它们写为y=ax+b的形式,以便方便进行复合运算。 f1(x)=x,本身就是一次函数,可以直接写为y=x; f2(x)=x-1,将其变形为y=x-1; f3(x)=1-x,变形为y=-x+1; f4(x)=(1-x)-1,简化得到y=x/(x-1); f5(x)=(x-1)x-1,乘开得到y=x^2-x-1; f6(x)=x(x-1)-1,乘开得到y=x^2-x-1。 然后我们可以将这些函数的符号都改为y来表示,可以得到: f1(y)=y; f2(y)=y+1; f3(y)=1-y; f4(y)=y/(y-1); f5(y)=y^2-y-1; f6(y)=y^2-y-1。 然后我们来求这些函数的逆吧。先来看一下f1、f2、f3三个函数,它们的逆函数很好求: f1逆 = f1 = y; f2逆 = f2(f1逆) = f2(y) = y+1; f3逆 = f3(f1逆) = f3(y) = 1-y。 接下来,根据函数逆的定义,我们需要解出f4、f5、f6三个函数的逆函数。具体来说,对于y=f4(x)、y=f5(x)和y=f6(x),我们需要找到它们的x=f4逆(y)、x=f5逆(y)、x=f6逆(y)。 对于f4(y)=y/(y-1),我们可以用分式解方程的方法解出它的逆函数: 如果f4逆存在,那么一定有y=f4(f4逆(y))=f4逆(y)/(f4逆(y)-1),也就是: f4逆(y)/(f4逆(y)-1) = y。 两边通分,移项,我们可以得到: f4逆(y) = y/(y-1)。 所以f4逆(y) = f4(y) = y/(y-1)。 对于f5(y)=y^2-y-1,我们可以根据二次函数的求解公式解出它的逆函数: 如果f5逆存在,那么一定有y=f5(f5逆(y))=(f5逆(y))^2-(f5逆(y))-1,也就是: (f5逆(y))^2-(f5逆(y))-y-1=0。 解这个方程,我们可以得到: $$f5^{-1}(y)=\frac{1+\sqrt{5+4y}}{2}\ or\ \frac{1-\sqrt{5+4y}}{2}$$ 可以发现,这个解式中的根号里是一个常数加上4y,所以只要y不等于-5/4,就有两个解,分别对应以上两个式子。特别地,当y等于-5/4时,两个解重合,即f5逆(y)=(-1+√5)/2。 对于f6(y)=y^2-y-1,注意到f5和f6的式子是完全一样的,所以我们也可以用相同的方法得到f6的逆函数: 如果f6逆存在,那么一定有y=f6(f6逆(y))=(f6逆(y))^2-(f6逆(y))-1,也就是: (f6逆(y))^2-(f6逆(y))-y-1=0。 同样是一个二次函数,我们可以得到: $$f6^{-1}(y)=\frac{1+\sqrt{5+4y}}{2}\ or\ \frac{1-\sqrt{5+4y}}{2}$$ 其中只有当y等于(-1-√5)/2时,两个解重合,即f6逆(y)=f5逆(y)=φ,称为黄金分割比,它是一个无理数,约等于1.61803398875。 综上,我们可以将函数的逆元统一写成一张表: f1逆(y)=y; f2逆(y)=y+1; f3逆(y)=1-y; f4逆(y)=y/(y-1); f5逆(y)=(-1+√5)/2 或 (1+√5)/2; f6逆(y)=(-1+√5)/2 或 (1+√5)/2(当y不等于(-1-√5)/2时)。 最后需要注意的一点是,题目中的函数定义域只包括不等于0和1的实数,所以我们在解逆函数的时候,也要注意来保证定义域的合法性。比如在f4求逆的时候,我们要确保其函数值y不等于0和1,才能保证其逆函数的定义域在a集合中。

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分析此代码运行结果:f= @(x) sin(x); % 定义函数f(x) t= @(i) i.^2; % 定义函数t(i) x1 = 0:1/100:2*pi; %生成离散点 i1 = 0:1/100:1; %生成离散点 f1=f(x1); t1=t(i1); sin_mean=mean(f1) sin_var=var(f1) e_mean=mean(t1) e_var=var(t1) noise1=randn(size(x1)); noise2=randn(size(i1)); F_Noise = f(x1) + rand(size(x1)).*f(x1);%添加均匀分布噪声 sin_rand_mean=mean(F_Noise) sin_rand_var=var(F_Noise) F_Noise1 = f(x1) + randn(size(x1)).*f(x1);%添加正态分布噪声 sin_randn_mean=mean(F_Noise1) sin_randn_var=var(F_Noise1) t_Noise = t(i1) + (2*rand(size(i1))-1).*t(i1);%添加均匀分布噪声 r_rand_mean=mean(t_Noise) r_rand_var=var(t_Noise) t_Noise1= t(i1) + randn(size(i1)).*t(i1);%添加正态分布噪声 r_randn_mean=mean(t_Noise1) r_randn_var=var(t_Noise1) a=[1]; %分子的系数 b=[2,1]; %分母的系数 sys=tf(a,b); %生成 RC 系统的传递函数 k=lsim(sys,F_Noise1,x1); %求出系统在特定输入的情况下的输出 k1=lsim(sys,t_Noise1,i1); figure(1); subplot(421);plot(x1,f1);title('正弦函数'); subplot(422);plot(x1,noise1);title('白噪声信号'); subplot(423);plot(x1,F_Noise);title('加上相对误差水平为1的均匀分布噪声的正弦函数') subplot(424);plot(x1,F_Noise1);title('加上相对误差水平为1的正态分布噪声的正弦函数') subplot(425);autocorr(f1);xlabel('滞后阶数lag');ylabel('数据值');title('正弦信号的自相关函数ACF图') subplot(426);autocorr(noise1);xlabel('滞后阶数lag');ylabel('数据值');title('白噪声信号的自相关函数ACF图') subplot(427);plot(k);xlabel('输出样本数');ylabel('幅度'); title('加正态分布白噪的正弦信号通过rc系统后输出信号')

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