Zadanie 3.6.1

 Polecenie

Naszkicuj wykres funkcji \(f.\) Podaj podstawowe jej własności.

 Funkcja "signum"

\(\large{f(x)=\operatorname{sgn}{x}}\)

 Rozwiązanie

Funkcję \(f(x)=\operatorname{sgn}{x}\) możemy zdefiniować następująco:
\[f(x)=\operatorname{sgn}{x}=\left\{\begin{matrix}
1,& \textrm{dla}\ x \gt 0\\
0,& \textrm{dla}\ x= 0\\
-1,& \textrm{dla}\ x \lt 0
\end{matrix}\right. .\]
Rysunek 3.6.1.1
Funkcja \(f(x)=\operatorname{sgn}{x}\) jest funkcją nieparzystą (wykres jest symetryczny względem punktu \((0,0)\)).
Dziedziną jest zbiór \(\mathbb{R}\), a zbiorem wartości \(\left \{ -1,0,1 \right \}.\)

 Funkcja "całość"

\(\large{f(x)=\left [ x \right ]}\)

 Rozwiązanie

Funkcję \(f(x)=[x]\) definiujemy następująco:
\[f(x)=[x]=\textrm{max}\left \{k\in \mathbb{Z}: k\leq x\right \}.\]
Rysunek 3.6.1.3
Funkcja ta nazywana również bywa cechą, podłogą lub entier (z fr. całość, część całkowita). Funkcjonuje kilka równoważnych oznaczeń tej funkcji: \(\lfloor x\rfloor, [x], E(x).\)

  • \(D=  \mathbb{R}, ZW=\mathbb{Z}\)
  • Funkcja przedziałami stała.
  • \(1-x<[x]\leq x.\)

 Funkcja Dirichleta

\(\large{f(x)=
\begin{cases}
1, \ \ \textrm{dla} \ x\in \mathbb{Q}\\
0, \ \ \textrm{dla} \ x\in \mathbb{R}\setminus \mathbb{Q}
\end{cases}}\)

 Rozwiązanie

Funkcja Dirichleta \(f(x)=\left\{\begin{matrix}
1, &\textrm{dla} \ x\in \mathbb{Q}\\
0, &\textrm{dla} \ x\in \mathbb{R}\setminus \mathbb{Q}
\end{matrix}\right.\) przyjmuje wartość \(1\) dla wszystkich liczb wymiernych, a \(0\) dla wszystkich niewymiernych argumentów.
Rysunek 3.6.1.2
Funkcja ta ma następujące własności:
  • \(D=\mathbb{R}, ZW=\left \{ 0,1 \right \},\)
  • jest okresowa, przy czym ma ona nieskończenie wiele okresów (każda liczba wymierna jest jej okresem) i nie ma okresu podstawowego.

 Funkcja "wartość bezwzględna"

\(\large{f(x)=\lvert x\rvert}\)

 Rozwiązanie

Rysunek 3.6.1.4
  • Funkcja jest parzysta.
  • Funkcja posiada jedno miejsce zerowe \(x=0.\)
  • Nie jest to funkcja różnowartościowa i monotoniczna.
  • \(D=\mathbb{R}, ZW=\mathbb{R}_{+}\cup \left \{ 0 \right \}.\)

 Funkcja Riemanna

\(\large{f(x)=
\begin{cases}
0, & \textrm{dla } x \in \mathbb{R}\setminus \mathbb{Q}\\
0, &  \textrm{dla } x=0\\
\displaystyle\frac{1}{q}, & \textrm{dla } x=\displaystyle\frac{p}{q},\  p, q - \textrm{względnie pierwsze},\  p,q\in \mathbb{Z}
\end{cases}}\)

 Rozwiązanie

Nie jest możliwe naszkicowanie wykresu funkcji Riemanna, ale możemy zaznaczyć w układzie współrzędnych punkty należące do wykresu tej funkcji, by wiedzieć jak ma wyglądać wykres. Będzie to zbiór punktów o wartościach między \(0\) a \(1.\) Wartość \(1\) funkcja osiąga dla wszystkich argumentów będących liczbą całkowitą, ponieważ \(x\) można wtedy zapisać jako \(x =\displaystyle \frac{x}{1}\left [\displaystyle \frac{p}{q}\right ]\) (liczby \(x\) i \(1\) są względnie pierwsze, \(x,1 \in \mathbb{C}\)).
Rysunek 3.6.1.5

 Polecenie

Naszkicuj wykres funkcji \(f.\)

 Funkcja 1

\(\large{f(x)=\left [ x+2 \right ]-1}\)

 Odpowiedź

Rysunek 3.6.1.spr.3

 Funkcja 2

\(\large{f(x)=\operatorname{sgn }{(x^{2}+2x-3)}}\)

 Odpowiedź

Rysunek 3.6.1.spr.1

 Funkcja 3

\(\large{f(x)=\lvert 2x+4 \rvert-3 \lvert x-1 \rvert}\)

 Odpowiedź

Rysunek 3.6.1.spr.2