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。