根据图像求反函数
含解答的问题集

已知函数图像,求反函数的值;提供多个示例及详细解答和说明。

若函数 \( f \) 的反函数为 \( f^{-1} \),则 \( f \) 与其反函数 \( f^{-1} \) 的关系由下式给出:

\[ f(a) = b \iff a = f^{-1}(b) \]

示例

使用下方所示函数 \( f \) 的图像,尽可能求出以下反函数的值:

函数图像
图 1. 函数图像,示例 1

解答

a)

根据反函数的定义:

\[ a = f^{-1}(5) \quad \Leftrightarrow \quad 5 = f(a) \]

这意味着 \( a \) 是使得 \( f(x) = 5 \) 的 \( x \) 值。

使用下图:从 y 轴上的 \( y = 5 \) 开始,画一条水平线与 \( f \) 的图像相交。然后垂直向下移动到 x 轴,找到 \( x = 3 \)。

因此,\( f(3) = 5 \)。所以,\( a = 3 \),并且

\[ f^{-1}(5) = 3 \]
函数图像,解答
图 2. 函数图像,示例 1 解答
b)

\[ a = f^{-1}(0) \iff f(a) = 0 \]

根据所示图像,\( f(2) = 0 \),因此 \( f^{-1}(0) = 2 \)。

c)

\[ a = f^{-1}(-3) \iff f(a) = -3 \]

使得 \( f(x) = -3 \) 的 \( x \) 值为 \( 1 \),因此 \( f^{-1}(-3) = 1 \)。

d)

\[ a = f^{-1}(-4) \iff f(a) = -4 \]

使得 \( f(x) = -4 \) 的 \( x \) 值为 0,因此 \( f^{-1}(-4) = 0 \)。

e)

\[ a = f^{-1}(-5) \iff f(a) = -5 \]

根据 \( f \) 的图像,没有使得 \( f(x) = -5 \) 的 \( x \) 值,因此 \( f^{-1}(-5) \) 未定义。

更多问题与解答

问题 1

使用下方所示函数 \( g \) 的图像,尽可能求出以下值:

函数 g 的图像
图 3. 函数 g 的图像,问题 1

问题 2

使用下方所示函数 \( h \) 的图像,尽可能求出以下值:

函数 h 的图像
图 4. 函数 h 的图像,问题 2

上述问题的解答

问题 1 的解答

a)

根据反函数的定义:

\[ a = g^{-1}(6) \iff g(a) = 6 \]

这意味着 \( a \) 是使得 \( g(x) = 6 \) 的 \( x \) 值。

使用下图,当 \( x = 2 \) 时,\( g(x) = 6 \)。因此,\( a = 2 \),所以

\[ g^{-1}(6) = 2 \]

用于确定反函数值的函数 g 图像

b)

\[ a = g^{-1}(0) \iff g(a) = 0 \]

根据图像,\( g(-1) = 0 \),因此

\[ g^{-1}(0) = -1 \] c)

\[ a = g^{-1}(-2) \iff g(a) = -2 \]

使得 \( g(x) = -2 \) 的 \( x \) 值为 \( -2 \)。因此,

\[ g^{-1}(-2) = -2 \] d)

\[ a = g^{-1}(4) \iff g(a) = 4 \]

使得 \( g(x) = 4 \) 的 \( x \) 值为 \( 1 \)。因此,

\[ g^{-1}(4) = 1 \] e)

\[ a = g^{-1}(8) \iff g(a) = 8 \]

根据 \( g \) 的图像,没有使得 \( g(x) = 8 \) 的 \( x \) 值。因此,

\[ g^{-1}(8) \text{ 未定义} \]

问题 2 的解答

a)

根据反函数的定义:

\[ a = h^{-1}(1) \iff h(a) = 1 \]

这意味着 \( a \) 是使得 \( h(x) = 1 \) 的 \( x \) 值。

根据所示图像,\( h(0) = 1 \),因此 \( h^{-1}(1) = 0 \)。

b)

\( a = h^{-1}(0) \iff h(a) = 0 \)

根据所示图像,\( h\left( \frac{\pi}{2} \right) = 0 \),因此 \( h^{-1}(0) = \frac{\pi}{2} \)。

c)

\( a = h^{-1}(-1) \iff h(a) = -1 \)

根据所示图像,\( h(\pi) = -1 \),因此 \( h^{-1}(-1) = \pi \)。

d)

\( a = h^{-1}(2) \iff h(a) = 2 \)

根据所示图像,没有使得 \( h(x) = 2 \) 的 \( x \) 值。因此,\( h^{-1}(2) \) 未定义。

更多参考资料和链接