Lecția III.1 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

a)
\( D = \{(-2, 4); (-1, 1); (0, 0); (1, 1); (2, 4)\} \) \( A = \{-2, -1, 0, 1, 2\} \) \( B = \{0, 1, 4\} \) \( -2 \in A \text{ și } 4 \in B \implies (-2, 4) \in A \times B \) \( -1 \in A \text{ și } 1 \in B \implies (-1, 1) \in A \times B \) \( 0 \in A \text{ și } 0 \in B \implies (0, 0) \in A \times B \) \( 1 \in A \text{ și } 1 \in B \implies (1, 1) \in A \times B \) \( 2 \in A \text{ și } 4 \in B \implies (2, 4) \in A \times B \) \( \implies D \subseteq A \times B \) Afirmația este Adevărată.
b)
\( E = \{(0, 0); (1, 1); (1, -1); (4, 2); (4, -2)\} \) \( B = \{0, 1, 4\} \) \( A = \{-2, -1, 0, 1, 2\} \) \( 0 \in B \text{ și } 0 \in A \implies (0, 0) \in B \times A \) \( 1 \in B \text{ și } 1 \in A \implies (1, 1) \in B \times A \) \( 1 \in B \text{ și } -1 \in A \implies (1, -1) \in B \times A \) \( 4 \in B \text{ și } 2 \in A \implies (4, 2) \in B \times A \) \( 4 \in B \text{ și } -2 \in A \implies (4, -2) \in B \times A \) \( \implies E \subseteq B \times A \) Afirmația este Adevărată.
c)
Pentru \( f: A \to B \), unde \( A = \{-2, -1, 0, 1, 2\} \) și \( B = \{0, 1, 4\} \): \( f(-2) = 4 \in B \) \( f(-1) = 1 \in B \) \( f(0) = 0 \in B \) \( f(1) = 1 \in B \) \( f(2) = 4 \in B \) Fiecare element din \( A \) are o imagine unică în \( B \). \( \implies D \) reprezintă graficul unei funcții. Afirmația este Adevărată.
d)
Pentru \( g: B \to A \), unde \( B = \{0, 1, 4\} \) și \( A = \{-2, -1, 0, 1, 2\} \): \( (1, 1) \in E \text{ și } (1, -1) \in E \implies 1 \in B \) are imaginile distincte \( 1 \neq -1 \) \( (4, 2) \in E \text{ și } (4, -2) \in E \implies 4 \in B \) are imaginile distincte \( 2 \neq -2 \) Deoarece imaginea nu este unică, \( E \) nu reprezintă graficul unei funcții. Afirmația este Falsă.

Rezolvare detaliată

Pasul 1: Analiza afirmației a

a)

Pentru a stabili dacă mulțimea \( D \) este o submulțime a produsului cartezian \( A \times B \), trebuie să verificăm dacă pentru fiecare pereche ordonată \( (x, y) \in D \), prima coordonată \( x \) aparține mulțimii \( A \), iar a doua coordonată \( y \) aparține mulțimii \( B \). Avem mulțimile: \[ A = \{-2, -1, 0, 1, 2\} \] \[ B = \{0, 1, 4\} \] \[ D = \{(-2, 4); (-1, 1); (0, 0); (1, 1); (2, 4)\} \] Verificăm elementele din mulțimea \( D \): - Pentru \( (-2, 4) \): observăm că \( -2 \in A \) și \( 4 \in B \). - Pentru \( (-1, 1) \): observăm că \( -1 \in A \) și \( 1 \in B \). - Pentru \( (0, 0) \): observăm că \( 0 \in A \) și \( 0 \in B \). - Pentru \( (1, 1) \): observăm că \( 1 \in A \) și \( 1 \in B \). - Pentru \( (2, 4) \): observăm că \( 2 \in A \) și \( 4 \in B \). Toate elementele mulțimii \( D \) aparțin produsului cartezian \( A \times B \). Prin urmare, afirmația este Adevărată.

Pasul 2: Analiza afirmației b

b)

Pentru a stabili dacă mulțimea \( E \) este o submulțime a produsului cartezian \( B \times A \), verificăm dacă pentru fiecare pereche ordonată \( (x, y) \in E \), avem \( x \in B \) și \( y \in A \). Avem mulțimile: \[ B = \{0, 1, 4\} \] \[ A = \{-2, -1, 0, 1, 2\} \] \[ E = \{(0, 0); (1, 1); (1, -1); (4, 2); (4, -2)\} \] Verificăm elementele din mulțimea \( E \): - Pentru \( (0, 0) \): observăm că \( 0 \in B \) și \( 0 \in A \). - Pentru \( (1, 1) \): observăm că \( 1 \in B \) și \( 1 \in A \). - Pentru \( (1, -1) \): observăm că \( 1 \in B \) și \( -1 \in A \). - Pentru \( (4, 2) \): observăm că \( 4 \in B \) și \( 2 \in A \). - Pentru \( (4, -2) \): observăm că \( 4 \in B \) și \( -2 \in A \). Toate elementele mulțimii \( E \) aparțin produsului cartezian \( B \times A \). Prin urmare, afirmația este Adevărată.

Pasul 3: Analiza afirmației c

c)

Pentru ca mulțimea \( D \) să reprezinte graficul unei funcții \( f: A \to B \), trebuie ca: 1. \( D \) să fie o submulțime a lui \( A \times B \) (condiție demonstrată la pasul 1). 2. Fiecare element \( x \) din domeniul de definiție \( A \) să apară ca primă coordonată în exact o singură pereche din mulțimea \( D \). Elementele domeniului sunt \( A = \{-2, -1, 0, 1, 2\} \). În mulțimea \( D \), elementele din \( A \) apar ca primă coordonată astfel: - Pentru \( -2 \), avem perechea \( (-2, 4) \). - Pentru \( -1 \), avem perechea \( (-1, 1) \). - Pentru \( 0 \), avem perechea \( (0, 0) \). - Pentru \( 1 \), avem perechea \( (1, 1) \). - Pentru \( 2 \), avem perechea \( (2, 4) \). Fiecare element din \( A \) are o singură imagine în \( B \). Prin urmare, mulțimea \( D \) reprezintă graficul unei funcții. Afirmația este Adevărată.

Pasul 4: Analiza afirmației d

d)

Pentru ca mulțimea \( E \) să reprezinte graficul unei funcții \( g: B \to A \), fiecare element din domeniul de definiție \( B = \{0, 1, 4\} \) trebuie să aibă o imagine unică în \( A \). Analizăm elementele din mulțimea \( E \): - Elementului \( 1 \in B \) îi corespund elementele \( 1 \in A \) și \( -1 \in A \), deoarece avem perechile \( (1, 1) \in E \) și \( (1, -1) \in E \). - Elementului \( 4 \in B \) îi corespund elementele \( 2 \in A \) și \( -2 \in A \), deoarece avem perechile \( (4, 2) \in E \) și \( (4, -2) \in E \). Deoarece există elemente din domeniul de definiție cărora le corespund mai multe imagini distincte în codomeniu, relația nu reprezintă o funcție. Prin urmare, afirmația este Falsă.

Rezolvare scurtă:

a)

\( \forall (x, y) \in D \implies x \in A \) și \( y \in B \implies D \subseteq A \times B \). Adevărat.

b)

\( \forall (x, y) \in E \implies x \in B \) și \( y \in A \implies E \subseteq B \times A \). Adevărat.

c)

\( A = \{-2, -1, 0, 1, 2\} \). Fiecare element din \( A \) are o imagine unică în \( B \). Adevărat.

d)

\( (1, 1) \in E, (1, -1) \in E \implies 1 \in B \) are imaginile distincte \( 1 \) și \( -1 \). Fals.

Cele mai importante aspecte ale lecției

Definiția funcției: \( f: A \rightarrow B \). Fiecărui element \( x \) din domeniul \( A \) îi corespunde un singur element \( y = f(x) \) din codomeniul \( B \).
Reprezentare: Tabelar, prin diagrame cu săgeți sau prin formule matematice (analitic).
Imaginea funcției: Mulțimea tuturor valorilor \( f(x) \) rezultate; este o submulțime a codomeniului.
Domeniul maximal de definiție: Cea mai mare mulțime de numere pe care o formulă este validă matematic (de ex., se elimină valorile pentru care numitorul unei fracții se anulează).
O funcție este un triplet \( (A, B, f) \), unde \( A \) și \( B \) sunt două mulțimi nevide, iar \( f \) este o corespondență prin care fiecărui element din \( A \) i se asociază un singur element din \( B \).
Scriem \( f: A \rightarrow B \) (citim „funcția \( f \) definită pe \( A \) cu valori în \( B \)”).
  • Mulțimea \( A \) se numește domeniul de definiție.
  • Mulțimea \( B \) se numește codomeniul.
  • Procedeul (regula) \( f \) se numește lege de corespondență.
Dacă \( x \) este un element din \( A \), elementul asociat lui din \( B \) se notează cu \( y = f(x) \) și spunem că \( y \) este imaginea lui \( x \) prin funcția \( f \) sau valoarea funcției în punctul \( x \).
Două funcții sunt egale dacă au același domeniu de definiție, același codomeniu și aceeași lege de corespondență.
Dacă domeniul de definiție este o mulțime finită, funcția se poate reprezenta vizual în două moduri principale:
  • Printr-un tabel: Pe prima linie apar toate elementele domeniului, iar pe a doua linie apar valorile corespunzătoare acestora.
  • Cu ajutorul diagramelor: Se desenează cele două mulțimi, iar de la fiecare element al domeniului pleacă o săgeată către un element al codomeniului.
Sunt ilustrate trei diagrame distincte, aranjate orizontal. Fiecare diagramă prezintă două mulțimi, A și B, reprezentate ca ovale orizontale, cu mulțimea A poziționată la stânga și mulțimea B la dreapta. Ambele ovale sunt clar etichetate cu 'A' și 'B'.

În interiorul fiecărei mulțimi A sunt trei elemente distincte, notate \(x_1, x_2, x_3\), iar în interiorul fiecărei mulțimi B sunt trei elemente distincte, notate \(y_1, y_2, y_3\). Aceste elemente sunt reprezentate ca puncte sau noduri mici în interiorul ovalelor. Săgețile indică corespondența de la elemente din mulțimea A către elemente din mulțimea B.

1.  **Prima diagramă (stânga): Reprezintă o funcție validă.**
    *   Eticheta de sub diagramă: 'Funcție'.
    *   Săgețile arată corespondențele: \(x_1 \rightarrow y_1\), \(x_2 \rightarrow y_2\), și \(x_3 \rightarrow y_1\).
    *   Vizual, se observă că din fiecare element al mulțimii A pleacă exact o singură săgeată.

2.  **A doua diagramă (mijloc): Reprezintă o corespondență care NU este funcție (lipsă de săgeată).**
    *   Eticheta de sub diagramă: 'Nu este funcție (Lipsă săgeată)'.
    *   Săgețile arată corespondențele: \(x_1 \rightarrow y_1\) și \(x_2 \rightarrow y_2\).
    *   Elementul \(x_3\) din mulțimea A **nu are nicio săgeată** care să plece din el. Aceasta încalcă regula că 'din fiecare element al mulțimii A trebuie să plece o săgeată'.

3.  **A treia diagramă (dreapta): Reprezintă o corespondență care NU este funcție (săgeți multiple).**
    *   Eticheta de sub diagramă: 'Nu este funcție (Săgeți multiple)'.
    *   Săgețile arată corespondențele: \(x_1 \rightarrow y_1\) și \(x_2 \rightarrow y_2\).
    *   Din elementul \(x_3\) din mulțimea A pleacă **două săgeți distincte**: una către \(y_1\) și alta către \(y_3\). Aceasta încalcă regula că 'din fiecare element al mulțimii A trebuie să plece EXACT O SINGURĂ săgeată'.
Imaginea funcției (sau mulțimea valorilor funcției), notată \( Im f \), reprezintă submulțimea codomeniului formată doar din elementele care corespund efectiv (sunt „atinse” de săgeți) unor elemente din domeniu. \( Im f \subseteq B \).
Într-o funcție, nu este obligatoriu ca în fiecare element din codomeniu să ajungă o săgeată. De asemenea, pot exista mai multe săgeți care ajung în același element din codomeniu.
O funcție numerică este o funcție care are atât domeniul de definiție, cât și codomeniul submulțimi ale mulțimii numerelor reale (\( \mathbb{R} \)).
Legea de corespondență a unei funcții numerice se exprimă de obicei analitic, adică printr-o formulă (expresie algebrică). Exemplu: \( f(x) = x^3 - 2x + 1 \).
Domeniul maximal de definiție este cea mai mare submulțime a lui \( \mathbb{R} \) pentru care expresia algebrică a funcției are sens (poate fi calculată).
Dacă se dă expresia \( \frac{x}{x^2 - 1} \), aceasta nu poate fi calculată dacă numitorul este zero. Egalând numitorul cu zero: \( x^2 - 1 = 0 \implies x = -1 \) sau \( x = 1 \). Așadar, domeniul maximal de definiție va exclude aceste valori, scriindu-se: \( \mathbb{R} \setminus \{-1, 1\} \). Funcția se definește astfel: \( f: \mathbb{R} \setminus \{-1, 1\} \rightarrow \mathbb{R}, f(x) = \frac{x}{x^2 - 1} \).

Exerciții

Ușoară: Se consideră funcția \( f \) reprezentată prin tabelul de mai jos:
\( x \) 0 1 2 3
\( f(x) \) -1 1 -1 1
Care este domeniul de definiție al funcției și care este mulțimea valorilor sale (imaginea)?
Domeniul de definiție este mulțimea valorilor de pe prima linie: \( A = \{0, 1, 2, 3\} \).
Imaginea funcției (mulțimea valorilor) este formată din valorile distincte de pe a doua linie: \( Im f = \{-1, 1\} \).
Medie: Se dă funcția \( f: \{-2, -1, 0, 1, 2\} \rightarrow \mathbb{R} \), definită prin formula \( f(x) = 2x + 2 \). Calculați valoarea expresiei \( f(-2) - f(2) \).
Calculăm imaginile celor două puncte înlocuind pe \( x \) în formulă:
\( f(-2) = 2 \cdot (-2) + 2 = -4 + 2 = -2 \)
\( f(2) = 2 \cdot 2 + 2 = 4 + 2 = 6 \)
Calculăm diferența: \( f(-2) - f(2) = -2 - 6 = -8 \).
Răspuns: \( -8 \)
Dificilă: Stabiliți domeniul maximal de definiție al unei funcții numerice a cărei lege de corespondență este asociată expresiei: \( f(x) = \frac{1}{x^3 - x} \).
Pentru ca o expresie care conține o fracție să aibă sens, numitorul trebuie să fie strict diferit de zero.
Rezolvăm ecuația: \( x^3 - x = 0 \).
Dăm factor comun pe \( x \): \( x(x^2 - 1) = 0 \).
Acest produs este zero dacă \( x = 0 \) sau \( x^2 - 1 = 0 \).
Ecuația \( x^2 - 1 = 0 \) are soluțiile \( x = -1 \) și \( x = 1 \).
Deci, expresia nu are sens pentru valorile \( \{-1, 0, 1\} \).
Răspuns: Domeniul maximal de definiție este \( \mathbb{R} \setminus \{-1, 0, 1\} \).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: