9. évfolyam
Függvények inverze
Szükséges előismeret
Inverz függvény fogalma
Módszertani célkitűzés
Az inverz fogalmának kialakítása, elmélyítése. Függvény és inverze transzformációs kapcsolatának vizsgálata. A megállapodás alapján definiált inverzek kritikus kezelése, kritikai gondolkodás fejlesztése.
Az alkalmazás nehézségi szintje, tanárként
Könnyű, nem igényel külön készülést.
Módszertani megjegyzés, tanári szerep
A tanegység többféleképpen használható:
- dolgozat feladathoz is készíthetünk ábrát az interaktív anyagot használva (rajzlap, mint kép mentése).
- értékpárokat leolvasva találják ki a diákok, hogy mi a hozzárendelési utasítás (lineáris függvény esetében ez jó bevezetés is lehet).
- függvény transzformációk gyakoroltatására is hasznos segítség lehet:
- egy adott típus-függvény transzformáltjai
- egy adott transzformáció megfigyelése különböző alapfüggvények esetén
- összetett függvények vizsgálatát is lehetővé teszi a segédanyag, de ehhez a már említett helyeken (például súgó) esetleg utána kell nézni a beírás módjának, ha még nem ismert.
FIGYELEM! Jelenleg nincs mód a nyílt és zárt intervallumok jelölésére. Ez például az egészrész-, szignum- és a törtrészfüggvények grafikonja esetében meggondolást igényel. A csoporttól függhet, hogy elmondva a magyarázatot érdemes-e így ábrázolni ilyen jellegű függvényeket, vagy a végpontok megfelelő jelölésének hiánya problémássá teheti számukra a megértést.
Felhasználói leírás
Gondoltam egy számot, hozzáadtam hetet, megszoroztam kettővel, majd az egészet kivontam százból. Végeredményül 66-ot kaptam. Melyik volt a gondolt szám?
Vizsgáld meg az interaktív alkalmazás segítségével pár ismert függvény grafikonjának az x = y tengelyre vett tükörképét! Hogyan kapcsolódik ez az eljárás az előbbi feladathoz? Hasonlítsd össze az inverzeket a tükörképekkel! Vizsgáld meg a tükrözéseket és inverzeket intervallumon megadott függvény esetén is! Mely esetekben van egyezés, és melyekben nincs, vagy csak részben van? A nem egyezők közül melyik javítható valamilyen egyszerű módosítással, például eltolással?
Tanácsok az interaktív alkalmazás használatához
Bal oldalt választhatunk függvénytípust, vagy adhatunk meg tetszőlegest. Minden függvényt tükrözhetünk, vehetjük inverzüket. Intervallumra csak a beépített függvényeket tudjuk szűkíteni. Mivel ilyenkor a csúszkák lassítják a programot, választható, hogy akarjuk-e ezeket használni. Lehetőségünk van megjeleníteni a segédfüggvényt, mely az aktuális függvény alapfüggvénye.
Feladatok
- Vizsgáld meg először a lineáris, a páratlan kitevőjű hatvány, majd az exponenciális és logaritmus függvények tükörképeit! Pipáld be a Tükrözés jelölőnégyzetet! Például a következő függvényeket:
- Vizsgáld meg az előbbi függvények inverzeit! Pipáld be az Inverz jelölőnégyzetet! Mit veszel észre?
Az inverz – tükörkép megfeleltetés várható, semmiképp ne zárjuk az órát ennek rendbetétele nélkül! - Vizsgáld meg az előbbi függvényeket és inverzeiket egy-egy intervallumra szűkítve is! Pipáld be az Intervallum jelölőnégyzetet! Ha a rajzlapon szeretnéd beállítani az intervallumot, pipáld be az újonnan megjelenített csúszkák jelölőnégyzetet. Ez némiképp lassítja a programot. Milyen megszorítást jelent ez az inverzfüggvényre nézve?
Az értelmezési tartomány és az értékkészlet szerepének felcserélődését várjuk. - Hasonlítsd össze a következő függvények tükörképeit az inverzeikkel:
Az inverz jelentése elkülönül a tükörképtől, mutassunk rá több példát! A választ már a négyzetgyök függvénynél megsejthetik. - Vizsgáld meg, hogyan hatnak az inverzekre az ismert függvénytranszformációk! Használd a csúszkákat, vagy a mellettük lévő beviteli mezőket! Ha intervallumra szűkítve szeretnéd használni a csúszkákat, pipáld be a csúszkák jelölőnégyzetet. Figyelem! Ez igen lassú lehet, légy türelemmel, ha ezt választod.
Az eltolások és nyújtások koordinátánkénti felcserélését várjuk. Hozzuk összhangba ezt és a 3. feladat során tett észrevételt a felcseréléssel kapcsolatban! - Vizsgáljuk meg a trigonometrikus függvények inverzeit és tükörképeit egy-egy periódusra, félperiódusra szűkítve is! Mozgathatod az intervallum széleit jelző pontokat, de meg is adhatod azokat a Kezdőpont, illetve Végpont beviteli mezők segítségével!
Azt várjuk, hogy a megfelelően szűk intervallum megtalálása után már egyezést látnak a tanulók. Ha az intervallumot máshol jelöljük ki, láthatóvá válik számukra is, hogy csupán megegyezésen alapul, melyik tükörképet használjuk.