反函數意思

在數學中,特別是在函數和微積分領域,反函數(inverse function)是一個重要的概念。當一個函數 f 滿足以下條件時,存在另一個函數 g,使得對於 f 的某個定義域中的每個 x,都有 f(x) = y 且 g(y) = x,那麼 g 就是 f 的反函數。換句話說,反函數是把原函數的值域變回原來的定義域的一種函數。

舉個例子,如果 f(x) = 2x + 3,那麼 f 的反函數 g(y) = (y - 3)/2,因為 f(g(y)) = 2(g(y)) + 3 = 2((y - 3)/2) + 3 = y。

需要注意的是,並不是所有的函數都有反函數。一個函數要有反函數,必須滿足以下條件:

  1. 單值函數:對於定義域中的每一個 x,函數 f 必須有一個且僅有一個對應的 y。
  2. 單射函數(injective):函數 f 必須是一對一的,即對於定義域中的不同 x,不能有 f(x1) = f(x2) 當 x1 ≠ x2。

如果一個函數滿足上述條件,那麼它有反函數,並且反函數也滿足單值和單射條件。

在實數線上,反函數的概念可以視覺化為 y = f(x) 和 x = g(y) 圖形的對稱性。如果 f(x) 是一個上升的函數(即 f(x1) < f(x2) 當 x1 < x2),那麼它的反函數 g(y) 也是一個上升的函數,並且 f(x) 和 g(y) 的圖形關於 y = x 對稱。

在微積分中,反函數的導數與原函數的逆導數(即原函數的導數的逆運算)之間存在著密切的關係。根據反函數定理,如果 f 是單值且可導的,那麼 f 的反函數 g 也是可導的,並且有 g'(y) = 1/f'(x),其中 x = g(y)。這意味著找到一個函數的反函數的導數,等價於找到原函數的導數的倒數。