[Etusivu] [Sisällysluettelo] [Hakemisto]
[Ylempi pääsivu] [Edellinen sivu] [Seuraava sivu]


4.2.2. Käänteisfunktio

Esimerkki 4.4.

Oton Puu valmistaa sorvattuja kukkapylväitä. Yhden pylvään valmistuskustannukset materiaalikuluineen ovat 75 (mk/kpl). Lisäksi yrityksen kiinteät tuotantokustannukset ovat 1200 (mk/kk). Tällöin yrityksen tuotantokustannukset (mk/kk) tuotantonopeuden (kpl/kk) funktiona ovat

 

Muodosta funktio, joka ilmoittaa tuotantokustannusten ja tuotantonopeuden välisen riippuvuussuhteen kääntäen, eli mikä on tiettyjä tuotantokustannuksia vastaava tuotantonopeus.

Ratkaisu:

Olkoot tuotantokustannukset (mk/kk) (). Määrätään niitä vastaava tuotantonopeus ratkaisemalla seuraavasta yhtälöstä.

 

Vastaus:   Tuotantokustannuksia (mk/kk) vastaava tuotantonopeus (kpl/kk) on

 

Edellisessä esimerkissä määrättiin tuotantokustannusfunktion käänteisfunktio , joka liitti tuotantokustannuksiin sitä vastaavan tuotantonopeuden, eli se liitti jokaiseen funktion arvoon sitä vastaavan muuttujan arvon.

Olkoon jokin funktio. Sen käänteisfunktio on funktio , joka liittää jokaiseen arvojoukon alkioon sitä vastaavan määrittelyjoukon alkion , jolle . Funktiolla ja sen käänteisfunktiolla on yhteys

 

Kaikilla funktioilla ei ole käänteisfunktiota. Liitettäessä jokaiseen arvojoukon alkioon sitä vastaava(t) määrittelyjoukon alkio(t) , jo(i)lle , ei aina muodostu funktiota. Määritelmän mukaan funktion on liitettävä jokaiseen alkioon täsmälleen yksi alkio. Jos funktio saa arvon useassa eri pisteessä, liittyy tähän arvojoukon alkioon useita eri määrittelyjoukon alkioita, eikä riippuvuussuhde määrittele funktiota. Käänteisfunktio on ainoastaan sellaisella funktiolla , joka saa jokaisen arvonsa täsmälleen yhdessä määrittelyjoukon pisteessä. Vaakasuora suora , missä , leikkaa tällaisen funktion kuvaajan täsmälleen kerran. Esimerkiksi kaikilla aidosti monotonisilla funktioilla on tämä ominaisuus.

Jos piirretään funktion ja sen käänteisfunktion kuvaajat samaan koordinaatistoon, havaitaan niiden olevan symmetriset suoran suhteen. Jos , on funktion kuvaajalla piste . Tällöin , joten käänteisfunktion kuvaajalla on piste

. Nämä pisteet ovat symmetriset suoran suhteen. Symmetriaominaisuuden perusteella käänteisfunktion kuvaaja voidaan hahmottaa alkuperäisen funktion kuvaajan avulla.

Esimerkki 4.5.

Muodosta funktion , , käänteisfunktio, jos se on olemassa.

Ratkaisu:

Funktion kuvaaja on ylöspäin aukeavan paraabelin oikeanpuoleinen haara, joten se on määrittelyjoukossaan aidosti kasvava ja sillä on käänteisfunktio. Funktion arvojoukko on , joten sen käänteisfunktion määrittelyjoukko on .

Määrätään käänteisfunktion lauseke ratkaisemalla yhtälöstä , kun .

 

Käänteisfunktion lauseke on . Kun vaihdetaan käänteisfunktion muuttujaksi , saadaan .

Vastaus:   ,

Huom!

Funktion käänteisfunktion määrittelyjoukko on :n arvojoukko: , ja toisaalta käänteisfunktion arvojoukko on alkuperäisen funktion määrittelyjoukko: .

Harjoituksia

5.  Olkoot funktiot ja . Muodosta yhdistetyt funktiot

(a)

(b)

(c)

(d)

Vastaus tehtävään 5

6.  Millä vakion arvoilla , kun ja ?

Vastaus tehtävään 6

7.  Mikä on ulkofunktio ja mikä sisäfunktio, kun yhdistetty funktio on

(a)

(b)

(c)

HUOM! Ratkaisuja on useita.

Vastaus tehtävään 7

8.  Määrää funktion , , käänteisfunktio. Piirrä :n ja :n kuvaajat samaan koordinaatistoon.

Vastaus tehtävään 8

9.  Funktiolla , , on käänteisfunktio . Laske .

Vastaus tehtävään 9

10.  Funktiolla , , on käänteisfunktio . Muodosta ja ratkaise yhtälö .

Vastaus tehtävään 10

11.  Opiskelijan vuosipalkasta toimitetaan ennakonpidätys seuraavasti: 38000 (mk):aan asti vero on 26 %, ja ylimenevästä osasta 42 %. Muodosta funktio, joka ilmoittaa opiskelijan vuosittaisen nettopalkan vuositulojen funktiona. Muodosta lisäksi tämän funktion käänteisfunktio. Mitä se ilmoittaa?

Vastaus tehtävään 11

12.  Eskon työmatka on 45 (km). Alkumatkasta on 10 (km) tietä, jolla nopeusrajoitus on 50 (km/h). Tämän jälkeen alkaa valtatie, jolla nopeus saa olla 80 (km/h). Loppumatkasta on 5 (km) moottoritietä, jolla nopeusrajoitus on 100 (km/h). Muodosta funktio, joka ilmoittaa Eskon kulkeman matkan käytetyn ajan funktiona, kun hän käyttää työmatkallaan suurinta sallittua ajonopeutta. Muodosta myös tämän funktion käänteisfunktio.

Vastaus tehtävään 12


[Ylempi pääsivu] [Edellinen sivu] [Seuraava sivu]