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Notas de aula: 16_Função Par ordenado_Composta_Inversa
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1
Aula n. 16 – FUNÇÕES_PAR ORDENADO_FUNÇÃO
COMPOSTA_FUNÇÃO INVERSA
FUNÇÕES
função = relação = aplicação = transformação
Uma função é uma regra que associa a cada elemento de um
conjunto um único elemento de outro.
Cada objeto tem uma e somente uma imagem
Um objeto tem sempre uma imagem
Não existe imagem, sem existir objeto
Fonte: https://alfamathema.files.wordpress.com/2013/10/2-1-2-conceito-de-
func3a7c3a3o.pdf
https://alfamathema.files.wordpress.com/2013/10/2-1-2-conceito-de-func3a7c3a3o.pdf
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Domínio: 𝑀 = {𝐴, 𝐵, 𝐶, 𝐷} / conjunto de saída
Conjunto de chegada: 𝑁 = {1,2,3, 4, 5}
Contradomínio: 𝐿 = {1,2,3,4,5}
Imagem: 𝑳 = {𝟏, 𝟐, 𝟑}
O conjunto das imagens está contido no contradomínio.
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O primeiro conjunto é denominado domínio;
O segundo é o contradomínio da função.
Função como ideia de máquina
Fonte: Adaptado de Stewart et al. (2013, p. 37)
Domínio da função é o conjunto de todos os valores dados para
a variável independente.
Imagem da função é o conjunto de todos os valores
correspondentes da variável dependente.
Uma função f com domínio A e imagens em B será denotada por:
f: A B
x ↦ y = f(x)
O conjunto A é denominado domínio da função (D).
O conjunto B é o contradomínio da função (CD).
É no contradomínio que estão os elementos que podem
corresponder aos elementos do domínio, ou seja, a cada
elemento x do domínio há um correspondente y no
contradomínio, a esse valor de y damos o nome de imagem de
x pela função f.
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Conceito matemático de função
Sejam A e B dois conjuntos não vazios e f uma relação de A em B.
Essa relação f é uma função de A em B quando a cada elemento x
do conjunto A está associado um e apenas um elemento y do
conjunto B.
Logo:
todo elemento de A deve estar associado a algum elemento de
B.
a um dado elemento de A, deve estar associado um único
elemento de B.
Exemplos:
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Para ser função: cada elemento do domínio tem que ter um único
elemento na imagem.
A seguir é possível identificar exemplos de relações que não são
funções:
Não é função porque 4 está no Domínio, mas ele não está sendo
associado a nenhum valor em Y. Tal fato contradiz o item 1. do
conceito de função.
Não é função, pois o elemento 1 tem duas imagens (D e C), o que
contradiz o item 2 .
Logo, não é função:
Para saber se uma representação gráfica é função, basta traçar retas
paralelas ao eixo “y” para ser função, qualquer reta vertical só a
intercepta o gráfico em um único ponto.
Fonte: Adapatado de:
https://slideplayer.com.br/slide/374779/2/images/9/Como+sei+que+um+gr%C3%A1fico+%C3%A9+de+fun%C
3%A7%C3%A3o.jpg
https://slideplayer.com.br/slide/374779/2/images/9/Como+sei+que+um+gr%C3%A1fico+%C3%A9+de+fun%C3%A7%C3%A3o.jpg
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Função Injetora é aquela na qual elementos
diferentes no domínio correspondem sempre
a elementos diferentes no contradomínio.
função sobrejetora é aquela na qual o
contradomínio é igual à imagem, ou seja,
cada elemento do contradomínio é
correspondido por ao menos um do domínio.
Função bijetora é aquela na qual para cada
elemento no domínio corresponde a um único
elemento no contradomínio, e cada elemento
no contradomínio corresponde a um único do
domínio.
Bijetora ↔ é injetora e é sobrejetora
Estudo do domínio de uma função
Quando a função vem expressa pela sentença:
http://pt.wikibooks.org/wiki/Ficheiro:Injection.png
http://pt.wikibooks.org/wiki/Ficheiro:Surjection.png
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bijection.svg
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f: ℝ → ℝ , dada por f(x) = 3 x2 – 1, já é possível identificar o
domínio, pois a função vai dos Reais nos Reais.
Entretanto, em muitos casos o domínio não vem explicitado,
logo, devemos considerar o domínio como o conjunto dos
números reais que podem ser colocados no lugar de x, na
fórmula da função, obtendo, após os cálculos, um número real.
O contradomínio será o conjunto ℝ .
Exercícios:
1. Determine o domínio das funções f dadas por:
a. 𝑓 (𝑥) =
2𝑥−1
𝑥2−9
b. 𝑓 (𝑥) = √𝑥 − 4 +
1
√𝑥−2
c. 𝑓 (𝑥) = 5𝑥2 − 3 𝑥 + 1
d. 𝑓 (𝑥) =
2
𝑥 +3
−
𝑥
2𝑥 +1
2. Seja a relação S de N* em N*, tal que:
𝑆 = { (𝑥, 𝑦) ∈ ℕ∗ × ℕ∗ / 𝑥2 + 𝑦2 ≤ 25 }
Determine o domínio, contradomínio e a imagem de S.
Obs.: ℕ∗ = {1,2,3, … } sem o zero
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Resoluções:
1. Determine o domínio das funções f dadas por:
a. 𝑓 (𝑥) =
2𝑥−1
𝑥2−9
O valor numérico de
2𝑥−1
𝑥2−9
só existe nos ℝ , se 𝑥2 − 9 ≠ 0
Pois,
𝑎
0
é uma indeterminação matemática para qualquer valor
de 𝑎 .
𝑥2 − 9 ≠ 0 → 𝑥2 ≠ 9 → 𝑥 ≠ 3 e 𝑥 ≠ −3
Ou seja, 𝑥 = 3 e 𝑥 = −3 não podem estar no domínio da função.
R: D (f) = { 𝑥 ∈ ℝ| 𝑥 ≠ 3 e 𝑥 ≠ −3} ou D = ℝ – {3, –3}
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b. 𝑓 (𝑥) = √𝑥 − 4 +
1
√𝑥−2
Note que em ℝ , não existe solução para √𝑎 para 𝑎 0 → 𝑥 > 2
se x =2 teríamos
1
0
que é uma indeterminação matemática
R: D (f) = {𝑥 ∈ ℝ| 𝑥 ≥ 4}
c. 𝑓 (𝑥) = 5𝑥2 − 3 𝑥 + 1
O valor numérico de 5𝑥2 − 3 𝑥 + 1 existe nos ℝ ,
Para todo 𝑥 𝜖 ℝ logo, D (f) = ℝ .
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d. 𝑓 (𝑥) =
2
𝑥 +3
−
𝑥
2𝑥 +1
O valor numérico de
2
𝑥 +3
−
𝑥
2𝑥 +1
só existe nos ℝ , se:
𝑥 + 3 ≠ 0 → 𝑥 ≠ −3
2𝑥 + 1 ≠ 0 → 2𝑥 + 1 = 0 ∴ 𝑥 = −
1
2
𝑜𝑢 𝑠𝑒𝑗𝑎 , 𝑥 ≠ −
1
2
D (f) = ℝ − {−3, −
1
2
} 𝑜𝑢 {𝑥 ∈ ℝ; 𝑥 ≠ −3 𝑒 𝑥 ≠ −
1
2
}
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3. Seja a relação S de N* em N*, tal que:
𝑆 = { (𝑥, 𝑦) ∈ ℕ∗ × ℕ∗ / 𝑥2 + 𝑦2 ≤ 25 }
Determine o domínio, contradomínio e a imagem de S.
Como ℕ∗ = {1, 2, 3, 4, … } ou seja, o conjunto dos Naturais sem o zero.
Que números desse conjunto satisfazem a condição ≤ 25 ?
Domínio: D (f)= {1, 2, 3, 4}
Obs. Aqui não podem ser todos os N*, pois nem todos terão
correspondentes uma vez que a função é definida como
𝑥2 + 𝑦2 ≤ 25
Obs.: para ser função, qualquer reta vertical só a intercepta o gráfico em um único ponto.
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Contradomínio: foi dado pelo próprio enunciado.
Logo, CD (f) = { N*}
Imagem: Im (f) = {(1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (2, 1), (2, 2), (2,
3), (2, 4), (3, 1), (3, 2), (3, 3), (3, 4), (4, 1), (4, 2), (4, 3)}
x y x y x y x y
1 1 2 1 3 1 4 1
1 2 2 2 3 2 4 2
1 3 2 3 3 3 4 3
1 4 2 4 3 4
Obs.: para ser função, qualquer reta vertical só a intercepta o gráfico em um único ponto.
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FUNÇÃO COMPOSTA
Relações
Definição, exemplos e par ordenado
Imagem e imagem inversa
FUNÇÃO COMPOSTA
Uma função composta, é uma função de função, por exemplo:
Dada uma função 𝑓: 𝐴 → 𝐵, tal que 𝑥 ∈ 𝐴 e uma função 𝑔: 𝐵 →
𝐶, tal que 𝑦 ∈ 𝐵:
a função composta de 𝑔 com 𝑓 é representada por 𝑔 ∘ 𝑓
a função composta de 𝑓 com 𝑔 é representada por 𝑓 ∘ 𝑔
A função composta é lida como:
(𝑔 ∘ 𝑓)(𝑥) = 𝑔 (𝑓(𝑥)) → "𝑔 bola 𝑓"
o domínio da função 𝑓 é 𝐴 e o contradomínio é 𝐵
o domínio da função 𝑔 é 𝐵 e o contradomínio é 𝐶
Numa função composta escrevemos diretamente o
domínio A ao contradomínio C.
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Exemplo: Determine as funções compostas 𝑔 ∘ 𝑓(𝑥) e 𝑓 ∘
𝑔(𝑥) das funções:
𝑓(𝑥) = 7𝑥 − 3
𝑔(𝑥) = 𝑥2
𝑔 ∘ 𝑓(𝑥)
𝑔(𝑓(𝑥)) = 𝑔(7𝑥 − 3) = (7𝑥 − 3)2 = 49𝑥2 − 42𝑥 + 9
𝑓 ∘ 𝑔(𝑥)
𝑓(𝑔(𝑥)) = 𝑓(𝑥2) = 7(𝑥2) − 3 = 7𝑥2 − 3
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Seja a função
𝑓: 𝐴 → 𝐵, tal que 𝑥 ∈ 𝐴 está associado um único elemento 𝑦 ∈
𝐵, tal que 𝑦 = 2 𝑥 e
𝑔: 𝐵 → 𝐶, tal que 𝑦 ∈ 𝐵 está associado um único elemento 𝑧 ∈
𝐶, tal que 𝑧 = 𝑦2
Dessa forma, podemos considerar uma terceira função, ℎ: 𝐴 → 𝐶,
que faz a composição entre as funções 𝑓 e 𝑔.
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ℎ: 𝐴 → 𝐶, a cada 𝑥 ∈ 𝐴, associa-se um único 𝑧 ∈ 𝐶, tal que
𝑧 = 𝑦2 = (2𝑥)2 = 4𝑥2
Logo, ℎ(𝑥) = 4𝑥2 é denominada função composta de g e f.
𝑧 = 𝑔 (𝑥) = 𝑔 (𝑓(𝑥))
Exercício:
1. Sejam dadas as funções 𝑓(𝑥) = 𝑥2 + 2 𝑥 e 𝑔 (𝑥) = 1 − 3 𝑥,
determine:
a. 𝑓 (𝑔(𝑥)) ou (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥)
b. 𝑔 (𝑓(𝑥)) ou (𝑔 ∘ 𝑓)(𝑥)
c. 𝑓 (𝑓(𝑥)) ou (𝑓 ∘ 𝑓)(𝑥)
d. 𝑔 (𝑔(𝑥)) ou (𝑔 ∘ 𝑔)(𝑥)
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2. Se 𝑓(𝑥) = 5 𝑥 + 1 e 𝑔(𝑥) = 1 + 4 𝑥, calcule 𝑓 (𝑔(2)) +
𝑔 (𝑓(2)).
Resoluções
1. Sejam dadas as funções 𝑓(𝑥) = 𝑥2 + 2 𝑥 e 𝑔 (𝑥) = 1 − 3 𝑥,
determine:
a. 𝑓 (𝑔(𝑥))
𝑓(𝑔(𝑥)) = (1 − 3 𝑥)2 + 2 (1 − 3 𝑥)
𝑓(𝑔(𝑥)) = 1 − 6 𝑥 + 9𝑥2 + 2 − 6 𝑥
𝑓(𝑔(𝑥)) = 9𝑥2 − 12 𝑥 + 3
x
y
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b. 𝑔 (𝑓(𝑥))
𝑔(𝑓(𝑥)) = 1 − 3 ( 𝑥2 + 2 𝑥 )
𝑔(𝑓(𝑥)) = 1 − 3𝑥2 − 6 𝑥
𝑔(𝑓(𝑥)) = −3𝑥2 − 6 𝑥 + 1
x
y
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c. 𝑓 (𝑓(𝑥))
𝑓(𝑓(𝑥)) = (𝑥2 + 2𝑥)2 + 2 (𝑥2 + 2𝑥)
𝑓(𝑓(𝑥)) = (𝑥4 + 4𝑥3 + 4 𝑥2) + (2𝑥2 + 4𝑥)
𝑓(𝑓(𝑥)) = 𝑥4 + 4𝑥3 + 6 𝑥2 + 4 𝑥
x
y
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d. 𝑔 (𝑔(𝑥))
𝑔 (𝑔(𝑥)) = 1 − 3 (1 − 3 𝑥) = 1 − 3 + 9 𝑥 = 9𝑥 − 2
x
y
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2. Se 𝑓(𝑥) = 5 𝑥 + 1 e ℎ(𝑥) = 1 + 4 𝑥, calcule 𝑓 (ℎ(2)) +
ℎ (𝑓(2)).
𝑓(ℎ(𝑥)) = 5(ℎ(𝑥)) + 1 = 5(1 + 4𝑥) + 1
𝑓(ℎ(2)) = 5(1 + 4 ⋅ 2) + 1 = 5 ⋅ 9 + 1 = 46
ℎ(𝑓(𝑥)) = 1 + 4(5𝑥 + 1) = 1 + 20𝑥 + 4 = 20𝑥 + 5
ℎ(𝑓(2)) = 20 ⋅ 2 + 5 = 45
Logo, 𝑓 (ℎ(2)) + ℎ (𝑓(2)) = 46 + 45 = 91
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3. Se 𝑓(𝑥) = 5 𝑥 − 2, 𝑔(𝑥) = −3𝑥 + 4 e ℎ(𝑥) = 𝑥2 calcule
𝑓 (𝑔(ℎ(𝑥))) .
FUNÇÃO INVERSA
Para que uma função admita uma inversa, ela precisa ser
bijetora, ou seja, injetora e sobrejetora ao mesmo tempo.
A função inversa 𝑓−1(𝑥) faz exatamente o inverso da função
𝑓(𝑥).
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Relembrando:
Uma função é inversível, ou seja, tem inversa, se, e somente se,
for bijetora (é injetora – todo elemento da imagem tem um
único correspondente no domínio; é sobrejetora – não há
nenhum elemento do contradomínio sobrando).
Seja a função 𝑓(𝑥): 𝐴 → 𝐵, em que A é domínio e B é
contradomínio, a função inversa de 𝑓 será a função descrita por
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𝑓−1(𝑥): 𝐵 → 𝐴, ou seja, o domínio e o contradomínio invertem-
se.
Obs.:
Nas funções ou equações, a letra que representa números desconhecidos
ganha nomes distintos.
Para as funções, essa letra é chamada de variável
Nas equações, recebe o nome de incógnita.
Nas equações, as incógnitas representam números fixos.
Nas funções, as variáveis podem assumir o valor de qualquer número,
desde que ele esteja dentro do conjunto do domínio e/ou do
contradomínio. Por isso, as letras são chamadas de variáveis: o valor
numérico delas não é fixo nas funções.
DETERMINANDO A LEI DE FORMAÇÃO DA FUNÇÃO
INVERSA
Para encontrar a lei de formação da função inversa,
precisamos inverter as incógnitas, ou seja, trocar 𝑥 por 𝑦 e 𝑦
por 𝑥, e posteriormente isolar a incógnita 𝑦. Para isso, é
importante que a função seja inversível, ou seja, bijetora.
Regra Exemplo
Substituir 𝑓(𝑥) por 𝑦: 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 5
𝑦 = 𝑥 + 5
Trocar 𝑥 por 𝑦 e 𝑦 por 𝑥: 𝑥 = 𝑦 + 5
Isolar a variável 𝑦: 𝑦 = 𝑥 − 5
Substituir 𝑦 por 𝑓−1(𝑥): 𝑓−1(𝑥) = 𝑥 − 5
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Obs.: é preciso apenas tomar cuidado com o domínio da nova
função obtida.
Exemplo: Se a função 𝑓(𝑥) faz com que os valores de 𝑥
dobrem (pegamos o valor de 𝑥 e multiplicamos por 2), a
função inversa 𝑓−1 faz o contrário (o valor será dividido por
2).
Na representação gráfica, no plano cartesiano, de uma função
e a sua inversa, os gráficos sempre são simétricos.
Exemplo:
1. Encontre a lei de formação da função inversa de 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 5.
Como: 𝑓(𝑥) = 𝑦
𝑦 = 𝑥 + 5
Agora fazemos a inversão de 𝑦 por 𝑥:
𝑥 = 𝑦 + 5
Isolamos o "𝑦"
−𝑦 = − 𝑥 + 5 (−1)
𝑦 = 𝑥 − 5
Como esta era uma equação “simples” bastava ver que se
𝑓(𝑥) = 𝑥 + 5 adicionava “5” 𝑓−1 iria subtrair “5”.
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2. Seja a função 𝑓: ℝ+ → ℝ+, cuja lei de formação é 𝑓(𝑥) = 𝑥2,
encontre a sua função inversa.
Como: 𝑓(𝑥) = 𝑥2.
𝑦 = 𝑥2
Agora fazemos a inversão de 𝑦 por 𝑥:
𝑥 = 𝑦2
Isolamos o "𝑦"
|𝑦| = √𝑥
𝑦 = ± √𝑥
𝑦 = √𝑥, pois ℝ+, ou seja, 𝑦 ≥ 0
Obs.:
Obs.:
Já a função f: R+ → R+, tem o domínio nos números reais positivos e o zero, e o
contradomínio também, nesse caso, quando restringimos a função a esse
domínio e contradomínio, ela é inversível.
https://www.preparaenem.com/matematica/numeros-reais.htm
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27
A função f: R → R, não é inversível, já que não é bijetora, pois, por exemplo, dado
o número 4, ele “volta” com dois valores: +2 e - 2, como consequência, não é
inversível.
Gráfico das funções sem restrição
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3. Seja a função 𝑓: ℝ − {−4} → ℝ − {2} definida por
𝑓(𝑥) =
2𝑥−3
𝑥+4
, encontre a sua função inversa.
Como: 𝑓(𝑥) =
2𝑥−3
𝑥+4
(para admitir inversa 𝑥 ≠ −4)
𝑦 =
2𝑥−3
𝑥+4
Agora fazemos a inversão de 𝑦 por 𝑥:
𝑥 =
2𝑦−3
𝑦+4
Isolamos o "𝑦"
𝑥(𝑦 + 4) = 2𝑦 − 3
𝑥𝑦 + 4𝑥 = 2𝑦 − 3
2𝑦 − 𝑥𝑦 = 3 + 4𝑥
𝑦(2 − 𝑥) = (3 + 4𝑥)
𝑦 =
3+4𝑥
2−𝑥
(para admitir inversa 𝑥 ≠ 2)
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DAMAT29
Observe as funções determinadas por:
𝑓(𝑥) = 3 𝑥 e 𝑔(𝑥) =
𝑥
3
Atribuindo valores para x determinamos a sua imagem pela
função f: 𝑓(𝑥) = 3 𝑥 , formando os pares ordenados (x, f (x)):
x f (x) (x, f (x))
- 5 - 15 (- 5, - 15)
0 0 (0, 0)
1 3 (1, 3)
2 6 (2, 6)
√2 3 √2 (√2, 3 √2)
Agora, tomando os valores obtidos como imagens pela função
f vamos determinar suas imagens pela função g: 𝑔(𝑥) =
𝑥
3
x g (x) (x, g (x))
- 15 - 5 (- 15, - 5)
0 0 (0, 0)
3 1 (3, 1 )
6 2 (6, 2 )
3√2 √2 (3 √2 , √2)
Observe que podemos obter os pares da função g(x)
invertendo a ordem dos elementos nos pares obtidos pela
função f(x).
Neste caso dizemos que g(x) é a função inversa de f(x) e
representamos por 𝑔(𝑥) = 𝑓−1(𝑥).
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Logo, se 𝑓(𝑥) = 3 𝑥 , então 𝑓−1(𝑥) =
𝑥
3
.
Exemplo: Seja 𝑓(𝑥) = 𝑥2 − 2, logo, tomemos x = 3 e x = - 3 no
domínio de f (x).
x = 3 f (3) = 7 (3, 7)
x = - 3 f (- 3) = 7 (- 3, 7)
Como (3, 7) ≠ (- 3, 7), essa não é uma função bijetora, pois o
elemento 7 do contradomínio de f(x) é imagem de dois
elementos: 3 e – 3, o que é impossível, pois para ser função
inversa, cada elemento do domínio tem que ter apenas uma
única imagem.
Portanto, 𝑓(𝑥) = 𝑥2 − 2 não possui inversa.
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31
Exercício:
1. Obtenha a lei que define as funções inversas das funções
dadas por:
a. y = x + 2
b. 𝑔(𝑥) =
𝑥 + 5
2 𝑥 − 3
, cujo domínio é D = ℝ – {
3
2
}
Resoluções:
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32
1.
a. y = x + 2
f(x): y = x + 2
Trocamos: x por y e y por x e isolamos o y:
x = y + 2
y = x – 2 essa é a lei que define a função inversa
𝑓(𝑥)−1 ∶ 𝑦 = 𝑥 − 2
b. 𝑔(𝑥) =
𝑥 + 5
2 𝑥 − 3
, cujo domínio é D = ℝ - {
3
2
}
𝑔(𝑥): 𝑦 =
𝑥 + 5
2 𝑥 − 3
Trocamos x por y e y por x e isolamos o y:
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33
𝑥 =
𝑦 + 5
2 𝑦 − 3
𝑥(2 𝑦 − 3) = 𝑦 + 5
2 x y – 3 x = y + 5
– y + 2 x y = 5 + 3 x
y (– 1+ 2 x) = 5 + 3 x
𝑦 =
5 + 3 𝑥
(−1 + 2 𝑥)
𝑔(𝑥)−1: 𝑦 =
3 𝑥 + 5
2 𝑥 − 1
Entretanto 2 𝑥 − 1 ≠ 0,
2 𝑥 − 1 ≠ 0 𝑠𝑒 2𝑥 ≠ 1 → 𝑥 ≠
1
2
D(𝑔−1) = ℝ −{
1
2
}
Logo,
g(x): y =
𝑥 + 5
2 𝑥 − 3
, e D (g) = ℝ - {
3
2
} e
𝑔(𝑥)−1: 𝑦 =
3 𝑥 + 5
2 𝑥 − 1
e D (𝑔−1) = ℝ −{
1
2
}
Notas de aula: 16_Função Par ordenado_Composta_Inversa
TÓPICOS 1
Profa. Angelita Minetto Araújo
UTFPR
DAMAT
34
REFERÊNCIAS
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