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Dubbio su una Funzione definita a Tratti e il suo Insieme Immagine

  

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Salve! Ho un dubbio sul seguente esercizio: 

Determina l'insieme Im(f) di y= 2x-6 se x<3 ; -x^2 +4x -2 se x≥3 

Per svolgerlo ho dapprima trovato le inverse , quindi definito i valori di x:

 x= (y+6)/2 , e qua la x<3 , quindi (y+6)/2<3 ; y+6<6 ; y<0 -x^2 +4x -2 -y = 0 , svolta l'equazione con parametro y x1= 2+sqrt(2-y) e x2= 2-sqrt(2-y) a patto che y≤2. Qua x≥3 , allora x1≥3 e x2≥3 ;  Per x1≥3 , sqrt(2-y)≥1 ; 2-y≥1 ; y≤1
Per x2≥3 , sqrt(2-y)≤-1 , S={}

Quindi , per la prima y<0 , per la seconda y≤1 e y≤2. Cio' porterebbe a dire che la soluzione sia y≤2 , eppure la Im(f)= [+1,+inf) , lo si evince chiaramente dal grafico https://www.desmos.com/calculator/851p0xvdx0?lang=it Dunque , cosa ho sbagliato? (Premetto , non mi e' mai capitato di affrontare un esercizio di definizione dell'insieme Im(f) con una funzione definita a tratti , quindi mi scuso per eventuali errori nel procedimento)

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$ f(x) = \begin{cases} y = 2x-6 \qquad \qquad \qquad \text{se x < 3} \\ y= -x^2+4x-2 \qquad \quad \text{se x ≥ 3} \end{cases} $

 

L'avrei affrontato usando la monotonia, si possono usare le inverse ma, prima di calcolarle occorre dimostrare che esistono.

 

a. L'immagine del primo tratto.

Il primo tratto è una funzione strettamente crescente (è una semiretta) quindi:

  • $ sup f_1(x) = \displaystyle\lim_{x \to 3^-} f(x) = 0$
  • $ inf f_1(x) = \displaystyle\lim_{x \to -\infty} f(x) = -\infty$

Essendo il primo tratto è rappresentato da una funzione continua, in virtù del teorema dei valori intermedi (IVT) generalizzato, l'immagine del primo tratto è

$ Im f_1(x) = (-∞, 0)$

 

b. L'immagine del secondo tratto.

Il secondo tratto è una funzione strettamente decrescente (è una parte di un ramo di parabola concava) quindi:

  • $sup f_2(x) = \displaystyle\lim_{x \to 3^+} f(x) = 1$
  • $inf f_2(x) = \displaystyle\lim_{x \to +\infty} f(x) = -\infty$

Essendo il secondo tratto è rappresentato da una funzione continua, in virtù del teorema dei valori intermedi (IVT) generalizzato, l'immagine del secondo tratto è

$ Im f_2(x) = (-∞, 1)$

 

L'immagine di f(x) sarà l'unione delle immagini dei due tratti

$ Im f(x) =  Im f_1(x) \cup Im f_2(x) = (-∞, 1)$

@cmc Mi scuso per la domanda ma , per risolverla algebricamente (come mi proponeva il testo) , con le conoscenze del terzo anno ci sarebbe un altro modo? Fino al garantire l’esistenza delle inverse ci sono (basta garantire la biettività) , però , risultando la seconda funzione non biettiva , come posso procedere?Grazie ancora per la spiegazione 🙂

La funzione φ(x): ℝ → ℝ definita come φ(x) = -x²+4x-2 non è iniettiva quindi non è invertibile, ma la sua restrizione

f(x) : [3, +∞) → ℝ definita come f(x) = -x²+4x-2 lo è.

A noi interessa f(x), che sia iniettiva, quindi invertibile sulla base dell'immagine [1, -∞). Cioè

f(x) : [3, +∞) → [1, -∞) 

Conclusione. Le funzioni sono compiutamente definite se si conoscono il Dominio, L'immagine e la legge che li unisce. Ridurre la nostra attenzione alla sola legge (-x²+4x-2) può essere causa di errori.

 

 



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