Análise real/Funções

Fonte: testwiki
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Função

Sejam A e B dois conjuntos não vazios. Uma função f:AB (lê-se função f de A em B) é definida por uma regra de associação, ou relação, entre elementos de A e B que a cada xA associa um único elemento f(x) (lê-se f de x) em B, dito imagem de x por f. O conjunto A é o domínio de f enquanto que B é o contradomínio de f.

Note que não pode haver exceção à regra: todo xA possui uma imagem f(x)B. Por outro lado, pode existir yB que não seja imagem de nenhum xA. Note também que, dado xA, não pode haver ambiguidade com respeito a f(x). Entretanto, o mesmo elemento yB pode ser imagem de mais de um elemento de A, i.e., pode ocorrer f(x1)=f(x2) com x1x2.

Conjuntos Básicos de uma função

Domínio de uma Função

Uma mesma regra pode ser definida em vários domínios diferentes: Sejam f:A1Bg:A2B, onde f e g tenham regras iguais.

  • f é uma função se f(A1)Beg é uma função se g(A2)B.
  • Exemplo: f:2eg:(21),comf(x)=x+2eg(x)=x+2.
    • f(2)=2+2=4eg(3)=3+2=5. Mas certamente f(3)eg(2) não existem porque 2∉21e3∉2.
    • Mas podemos definir uma função h(x)={f(x),se x é parg(x),se x é ímpar= {x+2,se x é parx+2,se x é ímparh:,ondeh(x)=x+2

Imagem e Contra-domínio de uma Função

Seja f:AB,BB.

Definamos B={yB;xA:talquey=f(x)=y}={f(x);xA}. B' é o conjunto imagem, enquanto que B é o contra-domínio,
  • xA:f:AB!yB;talque;f(x)=y. y =f(a) é dito imagem de a pela função f ou valor da função aplicada em x = a.

Imagem Inversa de uma Função

Dado f:AB, uma função que relaciona cada xA com um f(x)B.

  • A imagem inversa de um yB vai existir se existir um xA,talquef(x)=y,ouseja,x=f1(y).
    • Aqui não queremos afirmar que nada sobre a função inversa de f. Apenas dizer quem é o conjunto "Imagem Inversa" de "f".
    • Para cada valor de y em B, x é dito imagem inversa de y, se f(x) = y.
Exemplo
  • Tome f:3,sendoquef(x)=2x. O conjunto Imagem de f é o conjunto Imf={y,talquey=f(x),paraalgumx3}=
    • Como x3x=3k,paraalgumk.Comof(x)=2xf(x)=23k,paraalgumkf(x)=6k,paraalgumk
    • Assim, o conjunto Imf={y,talquey=6k,paraalgumk}=6
  • O conjunto imagem inversa da função f, é o conjunto {xA,talquef(x)=y,yImf}= ={xA,talquex=f1(f(x))=f1(y),yImf}=A.
  • Para que y esteja na imagem da função f, ele foi tomado como f(x), de algum x no conjunto A. Como a função sempre é definida por todo o domínio, então qualquer x que esteja em A, terá uma imagem, e será a imagem inversa de sua imagem. logo x=f1(f(x))

Gráfico "Algébrico" de uma função

Seja f:AB;f(A)B. O gráfico da função f é o conjunto G(f)={(a,f(a));aA}.

Exemplos Básicos de Função

Função Identidade

Uma função I:AB é chamada função identidade se xA,I(x)=x. Implicações:

  • AB.
  • a imagem inversa de xB, sempre será xA,ouseja,I1(x)=x..

Função Constante

Uma função f:AB,f(x)=c é chamada função constante se xA,f(x)=c. Implicações:

  • cB é a única imagem da função, ou seja, Imf={c}.

Função Característica

Dado AC, definimos a função característica ou indicadora de A por IA:C{0,1} (também denotada por XA ) por IA(x)={0, se x∉A1, se xA.

A função indicadora (ou característica) é muito utilizada em teoria da integração e em probabilidade. Podemos escrever que I:P(C)F(C;{0,1}) ou IF(P(C);F(C;{0,1})), pois I associa a cada subconjunto AP(C) a função IA.