Найти тему

Необычная задача на область определения

Математика онлайн. Доступно о сложном. Серия «Лайфаки для студентов»

Задание из "Сборника задач и упражнений по математическому анализу" Демидовича
Задание из "Сборника задач и упражнений по математическому анализу" Демидовича

Здравствуйте, уважаемые любители математики!

Напоминаю, что у меня появился телеграм-канал. Там другой формат и другие задачи. Приходите, смотрите, решайте, подписывайтесь, рассказывайте друзьям. Ссылка: https://t.me/solovieva_s_a_test_hm

А пока разберем не очень стандартную задачу.

Итак, надо определить, какие действительные значения могут принимать x и y.

Начнем с самого простого. Если xнатуральное число, то либо y=1, либо y=-1 (в зависимости от четности x).

Аргумент x - натуральное число
Аргумент x - натуральное число

Дальше рассмотрим случаи, когда x равно нулю и xцелое отрицательное число. Опять же видим, что y равно либо 1, либо -1.

Свободная переменная x принимает целые неположительные  значения
Свободная переменная x принимает целые неположительные значения

Пусть теперь xобыкновенная несократимая дробь (в противном случае ее просто сокращаем).

Для простоты сначала рассмотрим случай, когда x больше нуля, т.е. x =n/m, где n и m – натуральные числа.

Представим степень в виде корня.

Если m – четное и n – четное, то дробь можно сократить на 2.

Если m – четное, а n – нечетное, то корень не существует (в поле действительных чисел).

Если m – нечетное, то корень существует при любых значениях n.

Аргумент x является рациональным положительным числом
Аргумент x является рациональным положительным числом

Аналогичный результат получаем в случае отрицательных дробей.

Переменная x - отрицательное рациональное число
Переменная x - отрицательное рациональное число

Таким образом, мы получили, что x либо целое, либо может быть представлено в виде обыкновенной дроби, где числитель – целое число, а знаменатель – нечетное натуральное.

Зависимая переменная у во всех случаях принимает значения либо +1, либо -1.

Заметим, кстати, что при k=1 дробь n/(2k-1), будет равна n. Т.е. целые значения аргумента x – это частный случай.

Осталось самое трудное – понять, имеет ли смысл функция при иррациональных значениях x.

Между любыми двумя рациональными точками на числовой прямой (они могут находиться как угодно близко) содержится бесконечное (счетное) число рациональных точек.

Если говорить строгим научным языком, то это звучит так: «Множество рациональных чисел всюду плотно в множестве действительных чисел».

Применим это к нашему случаю.

Возьмем два любых значения x из области определения. Между ними находится бесконечное число других значений аргумента.

При этом значения y будут постоянно "прыгать" от 1 к -1 и обратно. Таких "прыжков" будет бесконечно много на любом отрезке. Т.е. построить график этой функции невозможно. А также невозможно определить значения в иррациональных точках.

Другими словами, никакие иррациональные значения x не входят в область определения.

Остается записать ответ.

Нашли область определения и множество значений
Нашли область определения и множество значений

Не забудьте подписаться на канал, если

Вам интересны вопросы, которые здесь разбираются;

- Вам могут потребоваться консультации по математике (подробнее здесь).

Другие статьи серии «Лайфаки для студентов»

О канале

Рубрикатор канала

#математика онлайн (лайфаки) #математика #высшая математика #задачи #математические задачи #образование #репетитор #репетитор по математике #онлайн-обучение #репетитор онлайн

С подпиской рекламы не будет

Подключите Дзен Про за 159 ₽ в месяц