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:

函数复合

f() 的结果代入 g()

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+3g(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

函数复合

(g º f)(x) = (2x+3)2

 

如果我们把 fg 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

函数复合

(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)

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

函数复合

(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

定义域与值域图

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:

零以上

集合建构式符号表达就是:

{ x的成员reals | x ≥ 0}

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(符合函数第一个函数)。

例如,(g º f)(x) = g(f(x))

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):

函数复合

火

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