Funkce
Obsah oddílu
Lineární lomená funkce
Stručný přehled teorie
Lineární lomená funkce je funkce $f:y=\frac{\displaystyle ax+b }{\displaystyle cx+d}$ , kde $a,b,c,d \in R, c\ne 0, bc-ad \ne 0$
Grafem lineární lomené funkce je rovnoosá hyperbola, jejíž asymptoty jsou rovnoběžné se souřadnicovými osami.
Prostřednictvím převedení rovnice lineární lomené funkce ze základního tvaru $f:y=\frac{\displaystyle ax+b }{\displaystyle cx+d}$ do podoby $f:y=\frac{\displaystyle k }{\displaystyle x-x_0} + y_0$ získáme rovnice asymptot:
$a_1$ (posunutá osa x): $y=y_0$;
$a_2$ (posunutá osa y): $x=x_0$.
Vlastnosti:
- $D(f)=R- \{ -\frac{d}{c} \};H(f)=R- \{ \frac{a}{c} \}$
- není ani sudá ani lichá;
- v intervalech $(-\infty;- \frac{d}{c})$ a $(-\frac{d}{c};\infty)$ má stejný typ monotónnosti;
- není omezená;
- nemá extrémy;
- je prostá
Speciálním případem (pro $x_0=0$, $y_0=0$ je nepřímá úměrnost, což je funkce $f:y=\frac{k}{x}, k \ne 0, D(f)=R-\{0\}$. Graf nepřímé úměrnosti má asymptoty přímo v souřadnicových osách.
Vlastnosti:
- $D(f)=R-\{0\}; H(f)=R-\{0\}$
- je lichá;
- pro $k \gt 0$ je v intervalech $(-\infty;0)$ a $(0; \infty)$ klesající,
- pro $k \lt 0$ je v intervalech $(-\infty;0)$ a $(0; \infty)$ rostoucí;
- není omezená;
- nemá extrémy;
- je prostá
Metodika
Na základní škole se studenti setkali s nepřímou úměrností dvakrát: Nejprve byla v 8. třídě představena jako takový typ závislosti jedné veličiny ($y$) na jiné veličině ($x$), pro který platí: $x\cdot y=k$, neboli $y=\frac{k}{x}$, přičemž se zdůrazňovala práce s výhradně kladnými veličinami. I přesto už byla křivka nacházející se pouze v I. kvadrantu představena jako část hyperboly.
Do 9. třídy jsou už jako jedno z probíraných témat zařazeny funkce (je ovšem třeba počítat s tím, že se někteří učitelé pojmu „funkce“ vyhýbají a na střední škole se tak učitel může setkat se studenty, kteří tento termín, pokud jde o matematiku, neznají. K nepřímé úměrnosti jako k funkci typu $f:y=\frac{k}{x}$, kde $k \in R - \{0\}$ , už je ve většině tříd přidán pojem definičního oboru $D(f)=R-\{0\}$, grafem je celá hyperbola, a dokonce jsou většinou probrány vlastnosti růstu či klesání funkce.
Úloha 4.4.1
Nakreslete grafy funkcí:
- $f_1:y=\frac{1}{x}$
- $f_2:y=\frac{1}{x}+1$
- $f_3:y=\frac{1}{x+1}$
- $f_4:y=\frac{2}{x}$
- $f_5:y=\frac{-2}{x}$
- $f_6:y=\frac{2}{x-1}-3$
Přesto, že úlohy a), d), e) by studenti měli zvládat jako látku probranou na ZŠ, měl by je učitel zopakovat a nakreslit všechny tři grafy do jedné souřadnicové soustavy, aby si studenti připomněli, jak měnící se koeficient k ovlivňuje tvar a polohu hyperboly.
Úloha 4.4.2
Nakreslete grafy funkcí:
- $f_1:y=\frac{\displaystyle -3x+3}{\displaystyle 2x-4}$
- $f_1:y=\biggl|\frac{ \displaystyle-3x+3}{\displaystyle 2x-4}\biggr |$
Úloha 4.4.3
Nalezněte graf funkce $f:y=\frac{\displaystyle x+1}{\displaystyle x-2}$ , určete $D(f)$ a $H(f)$. Dále nalezněte inverzní funkci $f^{-1}$, její graf a $D(f^{-1})$ a $H(f^{-1})$.
Základní poznatky
Úloha 4.4.4
Nalezněte grafy lineárních lomených funkcí a přiřaďte k nim jejich funkční předpisy (zdroj: státní maturita, květen 2016)
Metodika
Přiřazení funkčních předpisů jednotlivým grafům musí předcházet úprava rovnic:
- $y=\frac{\displaystyle 2}{\displaystyle x^{-1}} =2x$
- $y=\frac{\displaystyle -x}{\displaystyle 2^{-1}} =-2x$
- $y=2^{-1}\cdot x=\frac{\displaystyle x}{\displaystyle 2}$
- $y= \biggl( \frac{\displaystyle x}{\displaystyle 2} \biggr)^{-1}=\frac{\displaystyle 2}{\displaystyle x}$
- $y=-2\cdot x^{-1}= \frac{\displaystyle -2}{\displaystyle x}$
- $y=-2^{-1}\cdot x^{-1}= -\frac{\displaystyle 1}{\displaystyle 2x}=-\frac{ \frac{1}{2}}{\displaystyle x}$
25.1 D),25.2 E),25.3 B),25.4 C)
Typové příklady standardní náročnosti
Úloha 4.4.5
Nalezněte grafy funkcí, určete $D(f)$ a $H(f)$.
- $f_1:y= \frac{\displaystyle -x+2 }{\displaystyle 3x-1}$
- $f_2:y= \biggl| \frac{\displaystyle -x+2 }{\displaystyle 3x-1} \biggr|$
- $f_1:y= \frac{\frac{5}{9} }{ x-\frac{1}{3}} - \frac{\displaystyle 1 }{\displaystyle 3}, a_1:y= - \frac{\displaystyle 1}{\displaystyle 3}, a_2:x= \frac{\displaystyle 1}{\displaystyle 3}$
- $z f_1,f_2(x) \ge 0$ pro $\forall x \in D(f_2), a_3:y= \frac{1}{3}$
Úloha 4.4.6
Nalezněte graf funkce $f:y= \frac{\displaystyle 3x+5 }{\displaystyle 2x+7}$, určete $D(f)$ a $H(f)$. Dále nalezněte inverzní funkci $f^{-1}$, její graf a $D(f^{-1})$ a $H(f^{-1})$.
$f^{-1}:y= \frac{\displaystyle -7x+5}{\displaystyle 2x-3}$
Rozšiřující cvičení
Úloha 4.4.7
Úloha 4.4.7