动能E是速度的函数时间t的函数,即 其中g是重力加速度.
.于是,通过中间变量,动能E就是
,
以上是两个函数生成的复合函数.不难将复合函数概念推广到有限个函数生成的复合函数.例如,三个函数
生成的复合函数是
,
.
我们不仅能够将若干个简单函数生成为复合函数,而且还要将复合函数“分解”为若干个简单函数.例如,函数
是由五个简单函数生成的复合函数.
请注意,不是任何两个函数都能构成复合函数.例如,
,这两个函数不能构成复合函数. 这是因为,
的定义域是区间. 而它们的并是空集.
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所
,而 的值域是区间
.
注
是函数与?的一种运算——复合运算. 一般来说,(尽管个别点的函数值可能相等,但是作为函数不相等).
例如,设
(
,则
这说明函数的复合运算与加、乘运算不同,它不满足交换律.容易证明它满足结合律:
二、反函数
我们在高中数学已经学习了反函数,如对数函数是指数函数的反函数,反三角函数是三角函数的反函数. 鉴于反函数的重要性,本段将复习反函数的概念及其图像.
在圆的面积公式(函数)
中,半径r是自变量,面积S是因变量,即对任意半径
对应唯一一个面积S.这个函数还有一个性质:反之,对任意面积
,按此对应关系,也对应唯一一个半径r(正数),即
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函数
的反函数. 由函数定义,
,按照对应
就是所谓函数
对给定的函数关系?,对应唯一一个就不一定只有一个
,使
,即单位对应. 反过来,
,即一个函数不一存在反函数.
什么样的函数存在反函数呢?
定义 设函数
,有
在数集A有定义,它的值域是
,若
则称函数
函数为不同的
定义 设函数
上一一对应.
上一一对应,就是?把不同的,即
只有唯一一个
对应,使
上一一对应,即,
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存在唯一一个,使,这是一个由到A新的对应关系,
称为函数y=?(x)的反函数,表示为
,
.
的定义域和值域与
互
由反函数的定义不难看到,反函数 恰好是函数为反函数,有
例1 函数
.
.
的值域和定义域. 函数
的定义域是R,值域也是R. 按照y=2x+1,
则
(值域),对应R(定义域)中唯一一个x,即函数
例2 指数函数+∞).按照
,的反函数是
(0
,对应R中唯一一个x,这个的反函数,即对数函数
函数就是我们已知的指数函数
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,.
由函数的严格单调的定义不难证明: 定理1 若函数函数
在数集A严格增加(或严格减少),则
在
也严格增加
存在反函数,且反函数
(严格减少).
证明 若函数. 即到
设 因此,
,则有存在反函数
,且, (或, 有
(或
).
在A严格增加(或严格减少),值域是
,故A到?(A)是一一对应的. 从而A.
,则存在
.
).由?(x)的严格增加(或,即
(或
,使
严格减少),有
).
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