03
COMPOSITION & INVERSE

复合函数与反函数

复合是把两台机器串联;反函数则尝试沿着机器倒着走回输入。

3.1 复合:永远先算里面

(fg)(x)=f(g(x))(f\circ g)(x)=f(g(x)) 表示先把 xx 送进 gg,再把结果送进 ff。一般来说,顺序不能交换。

3.2 反函数:交换输入和输出

ffaa 送到 bb,那么 f1f^{-1} 要把 bb 送回 aa。因此:

f1(f(x))=x以及f(f1(x))=xf^{-1}(f(x))=x\qquad\text{以及}\qquad f(f^{-1}(x))=x

符号 f1f^{-1} 不是 1/f1/f。求反函数时,把 y=f(x)y=f(x) 中的 x,yx,y 交换,再解出 yy

图解函数与反函数互为镜像
-6-5-4-3-2-1123456-4-3-2-11234xyy = x
交换每个点的横纵坐标,相当于把整条图像沿 y = x 翻转。

不是每个函数都有覆盖整个定义域的反函数。例如 x2x^2 会把 222-2 都送到 4,倒着走时无法确定选谁。若把定义域限制为 x0x\ge0,它的反函数才是 x\sqrt{x}

章末练习

  1. f(x)=x+2f(x)=x+2g(x)=x2g(x)=x^2,求 f(g(3))f(g(3))
  2. f(x)=x12f(x)=\frac{x-1}{2} 的反函数。
  3. 为什么 sinx\sin x 在全部实数上没有反函数?
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  1. 1111
  2. f1(x)=2x+1f^{-1}(x)=2x+1
  3. 它具有周期性,多个输入产生同一输出;需要限制定义域。