函数复合
"函数复合"是把一个函数的输出作为另一个函数的输入:
把 f() 的结果代入 g() 里
写法是:(g º f)(x)
意思是:g(f(x))。复合后的函数叫复合函数。
例子:f(x) = 2x+3,g(x) = x2
"x" 只是个位置标志符,为简单起见,在这里我们称之为 "输入":
f(输入) = 2(输入)+3
g(输入) = (输入)2
开始:
(g º f)(x) = g(f(x))
先运用 f,然后在结果上运用 g:
(g º f)(x) = (2x+3)2
如果我们把 f 和 g 的次序掉转呢?
(f º g)(x) = f(g(x))
先运用 g,然后在结果上运用 f:
(f º g)(x) = 2x2+3
得到不同的结果!
所以我们要小心函数的先后次序。
符号
函数复合的符号是个小圆圈(或空心圆点):
(g º f)(x)
它不是个实心圆点:(g · f)(x) 的意思是相乘。
与自己复合
你甚至可以把函数与自己复合!
例子:f(x) = 2x+3
(f º f)(x) = f(f(x))
先运用 f,然后在结果上运用 f:
(f º f)(x) = 2(2x+3)+3 = 4x + 9
不用画图也可以解:
(f º f)(x) | = f(f(x)) |
= f(2x+3) | |
= 2(2x+3)+3 | |
= 4x + 9 |
定义域
相当容易!但有一点复杂的是,你要考虑函数的定义域。
定义域是函数所有输入值的集.
函数要可以运用在所有的输入上,所以你要自己决定用正确的定义域!
例子:√x(x 的平方根)的定义域
负数是没有平方根的(除非用虚数,但在这里我们不用),所以定义域不能包括负数:
√x 的定义域是所有非负实数
在实数直线上像这样:
用集合建构式符号表达就是:
{ x | x ≥ 0}
用区间符号表达就是:
[0,+∞)
定义域一定要正确,不然结果就会有问题了!
复合函数的定义域
两个定义域都要正确(符合函数和第一个函数)。
例如,(g º f)(x) = g(f(x)):
- f(x) 的定义域要正确,
- g(x) 的定义域也要正确
例子:f(x) = √x and g(x) = x2
f(x) = √x 的定义域是所有非负实数
g(x) = x2 的定义域是所有实数
复合函数是:
(g º f)(x) | = g(f(x)) |
= (√x)2 | |
= x |
通常 "x" 的定义域是所有实数 ……
…… 但因为在这里它是个复合函数,所以我们也要考虑 f(x) 的定义域
因此,这个复合函数的定义域是所有非负实数
为什么要考虑两个定义域?
想象函数是机器 …… 第一个函数用火烧一个洞(只能在金属上烧),第二个函数把洞钻大一点(可以钻木头或金属):
你看到最后结果是的钻出来的洞,所以你可能以为这个复合机器用在木头和金属上都可以。 但是,如果你把木头放进 g º f 这个复合机器里,第一个函数 f 就会把木头烧掉! |
所以 "机器里面" 的运作是重要的。
分解函数
你也可以反过来把一个函数分解成几个函数的复合。
例子: (x+1/x)2
这个函数可以是几个函数的复合:
f(x) = x + 1/x
g(x) = x2
结果是:
(g º f)(x) | = g(f(x)) |
= g(x + 1/x) | |
= (x + 1/x)2 |
有时这个方法可以帮助我们简化一个复杂的函数。
总括
- "函数复合" 是把一个函数的输出作为另一个函数的输入。
- (g º f)(x) = g(f(x)), 先运用 f(),然后运用 g()
- 一定要符合第一个函数的定义域
- 有一些函数可以被分解成两个或以上比较简单的函数。