تابع پوشا، تعریف، مثال و تمرین
- مقطع تحصیلی: عمومی
رای دهی: 5 / 5
تابع پوشا: تابع f از مجموعه A به B را در نظر بگیرید. هرگاه به ازای هر عضو b از مجموعه B حداقل یک عضو a در مجموعه A موجود باشد به گونه‌ای که داشته باشیم
\(f(a) = b\)
در اینصورت تابع f را پوشا گویند. با توجه به تعریف همچنین می‌توان گفت زمانی یک تابع غیرپوشاست که بتوان عنصری در برد تابع یافت که تصویر هیچ عنصری از عناصر دامنه تابع نباشد. با توجه به اشکال زیر می‌توان این مفاهیم را بهتر درک نمود:
از تعریف بالا این موضوع نتیجه می‌شود، زمانی که یک تابع پوشاست رابطه زیر بین دامنه و برد یک تابع برقرار خواهد شد:
\(f(D_f) = R_f\)
که در آن \(D_f\) و \(R_f\) به ترتیب دامنه و برد تابع f می‌باشند که به صورت زیر تعریف می‌شوند:
\(D_f=\{x\in A | f(x) \in B \} \subset A\)
\(R_f =\{ f(x) \in B| x\in D_f \} \subset B\)
همچنین پوشا بودن تابع \(f:A \rightarrow B\) را می‌توان با استفاده از نمادهای ریاضی به گونه زیر بیان نمود:
\(\forall y\in R_f, \exists x\in D_f \rightarrow f(x) =y\)
در واقع با توجه به عبارت بالا شما می‌توانید پوشا بودن یک تابع را مورد بررسی قرار دهید.
نکته : دقت کنید که پوشا بودن یک تابع را نمی‌توان از روی نمودار، مشابه کاری که برای بررسی یک به یک بودن و تابع بودن از روی نمودار صورت می‌گرفت به دست آورد. برای بررسی پوشا بودن از تعریف ریاضی آن اقدام نمایید. مثال‌های زیر نحوه بررسی نمودن این موضوع را نشان خواهد داد.
مثال : کدامیک از توابع زیر پوشا می‌باشند.
\(f(x) = x+1\)
برای بررسی پوشایی تابع f، ابتدا yای دلخواه را از برد تابع f در نظر می‌گیریم، حال اگر بتوانیم xای را از دامنه تابع f پیدا کنیم به گونه ای که \(f(x)= y\) باشد پوشایی تابع مورد نظر را ثابت نموده‌ایم.
\(\forall y \in R_f , \exists x\in D_f \rightarrow f(x) =x+1=y\)
حال کافی است از عبارت بالا، xای را بر حسب y محاسبه کنیم. در صورتی که بتوانیم چنین xای را در دامنه تابع f بیابیم لذا تابع f پوشا خواهد بود.
⇒ \(y=x+1 \rightarrow x=y+1\)
در نتیجه کافی است برای هر yای دلخواه از برد تابع، x را مساوی با عبارت y+1 در نظر بگیریم. از آنجا که دامنه و برد تابع \(\mathcal{R}\) می‌باشند لذا عبارت یافته شده برای x عضوی از دامنه خواهد بود و تابع مورد نظر پوشاست.
\(g(x)=x^2, \: D_g, R_g=\mathcal{R}\)
با توجه به دامنه و بردی که تابع g دارد می‌توان دریافت که تابع g تابعی پوشانیست، زیرا به ازای اعداد منفی همچون 1- در برد تابع g، نمی‌توان xای از دامنه به دست آورد که \(x^2= -1\) شود. لذا تابع g پوشا نخواهد بود. اما اگر برد تابع g را از \(\mathcal{R}\) به بازه‌ی \([0 , \infty)\) محدود کنیم آنگاه تابع g پوشا خواهد شد. برای بررسی پوشایی تابع g با شرط گفته شده مشابه کاری که برای تابع f صورت گرفت اقدام می‌کنیم. داریم:
\(\forall y \in [0 , \infty), \exists x\in \mathcal{R} \rightarrow f(x)= x^2=y\) ⇒ \(x= ± \sqrt{y}\)
در نتیجه توانستیم به ازای هر yای که از برد تابع g در نظر می‌گیریم حداقل یک xای از دامنه را بیابیم لذا تابع g پوشاست.
تمرین ۱. کدامیک از یک توابع زیر پوشا هستید در صورت غیرپوشایی آیا می‌توان با تحدید دامنه یا برد آن را پوشا نمود؟
\(f(x)= x^3 +x, D_f , R_f = R\)
\(g(x)= \sqrt{x}, D_g , R_g= [0 , \infty)\)
\(h(x) = \frac{x^2 + 1}{x^ +3} , D_h , R_h= R\)
