KURS MATURALNY

Dziedzina i zbiór wartości funkcji

Tego się dowiesz!

Każda funkcja ma dwa ważne zbiory: dziedzinę, czyli to, co można do niej „wrzucić”, i zbiór wartości, czyli wszystko, co może z niej „wyjść”. Te dwa pojęcia pojawiają się w każdym dziale o funkcjach i w wielu zadaniach maturalnych, zarówno przy odczytywaniu z wykresu, jak i przy wyznaczaniu ze wzoru. W tym wpisie wyjaśniam oba pojęcia krok po kroku, pokazuję, jak je odczytać z wykresu, jakie warunki trzeba sprawdzić we wzorze i jak wyznaczyć zbiór wartości najważniejszych funkcji.

1Czym są dziedzina i zbiór wartości

Funkcję można sobie wyobrazić jak automat. Wrzucasz liczbę x, a automat wydaje liczbę f(x). Dziedzina to zbiór wszystkich liczb, które wolno wrzucić, czyli wszystkich argumentów. Zbiór wartości to zbiór wszystkich liczb, które automat może wydać.

DziedzinaZbiór wartości
czego dotyczyargumentów, czyli xwartości, czyli y
oznaczenieD lub DfZW lub f(D)
na wykresieoś pozioma (x)oś pionowa (y)
pytaniejakie x można wstawić?jakie y mogą wyjść?

2Odczytywanie z wykresu

Wyobraź sobie, że wykres oświetlasz z góry i z dołu. Jego cień na osi x to dziedzina. Teraz oświetlasz go z boku: cień na osi y to zbiór wartości. Na rysunku cień na osi x jest pomarańczowy, a na osi y miętowy.

xy−3−1124−2124dziedzina ⟨−3; 4)zbiór wartości ⟨−2; 4⟩

Dziedzina

Wykres zaczyna się w x = −3 pełnym kółkiem, czyli ten punkt należy do wykresu, i kończy w x = 4 pustym kółkiem, czyli ten punkt nie należy. Dziedzina to ⟨−3; 4).

Zbiór wartości

Najniżej wykres schodzi do y = −2, a najwyżej wchodzi do y = 4. Oba te punkty należą do wykresu, bo leżą w środku, a nie na końcu z pustym kółkiem. Zbiór wartości to ⟨−2; 4⟩.

Uwaga na częsty błądZbiór wartości to nie są wartości na końcach wykresu. Tutaj na końcach jest y = 1 i y = 2, ale najniżej i najwyżej wykres jest w środku. Zawsze szukaj najniższego i najwyższego punktu całego wykresu, a puste kółko na końcu sprawdź osobno: wartość z pustego kółka należy do zbioru wartości tylko wtedy, gdy wykres przyjmuje ją jeszcze w innym miejscu.

3Dziedzina ze wzoru

Gdy funkcja jest podana wzorem i nic nie powiedziano o dziedzinie, przyjmujemy, że jest nią zbiór wszystkich liczb, dla których wzór ma sens. Szukamy więc „zakazanych” liczb. Są cztery sytuacje, w których coś może być zakazane:

We wzorze jest…WarunekDlaczego
ułamekmianownik ≠ 0nie dzieli się przez zero
pierwiastek kwadratowy (stopnia parzystego)wyrażenie pod pierwiastkiem ≥ 0nie ma pierwiastka kwadratowego z liczby ujemnej
pierwiastek w mianownikuwyrażenie pod pierwiastkiem > 0musi być ≥ 0 i jednocześnie ≠ 0
logarytmliczba logarytmowana > 0z definicji logarytmu

Jeśli we wzorze nie ma żadnej z tych rzeczy, na przykład w funkcji liniowej, kwadratowej czy wielomianie, dziedziną jest ℝ.

Przykładf(x) = 3x − 2

Mianownik ≠ 0: x − 2 ≠ 0, czyli x ≠ 2.

OdpowiedźD = ℝ \ {2}
Przykładf(x) = x + 1x2 − 9

x² − 9 ≠ 0, czyli (x − 3)(x + 3) ≠ 0. Iloczyn jest różny od zera, gdy oba czynniki są różne od zera: x ≠ 3 i x ≠ −3.

OdpowiedźD = ℝ \ {−3, 3}
Przykładf(x) = 6 − 2x

6 − 2x ≥ 0, czyli −2x ≥ −6, a po podzieleniu przez −2 (znak się odwraca) x ≤ 3.

OdpowiedźD = (−∞; 3⟩
Przykładf(x) = 1x + 1

Pierwiastek jest w mianowniku, więc wyrażenie pod nim musi być ściśle dodatnie: x + 1 > 0, czyli x > −1.

OdpowiedźD = (−1; +∞)
Przykładf(x) = log(x − 5)

Liczba logarytmowana musi być dodatnia: x − 5 > 0, czyli x > 5.

OdpowiedźD = (5; +∞)

Kilka warunków naraz

Przykładf(x) = x + 2x − 3

Są dwa warunki i oba muszą być spełnione jednocześnie: x + 2 ≥ 0, czyli x ≥ −2, oraz x − 3 ≠ 0, czyli x ≠ 3. Bierzemy część wspólną: wszystkie liczby od −2 w górę oprócz 3.

OdpowiedźD = ⟨−2; 3) ∪ (3; +∞)
Uwaga na częsty błądGdy warunków jest kilka, dziedzina to ich część wspólna, a nie suma. Wygodnie jest zaznaczyć każdy warunek na osi liczbowej i wziąć to, co spełnia wszystkie naraz.

Dziedzina i zbiór wartości to w moim kursie „Matematyka od podstaw do matury” osobne lekcje, zaraz na początku działu o funkcjach, razem z odczytywaniem własności funkcji z wykresu. Potem te umiejętności wracają przy każdej kolejnej funkcji: liniowej, kwadratowej, wymiernej i wykładniczej.

Zobacz kurs na Udemy

4Zbiór wartości podstawowych funkcji

FunkcjaDziedzinaZbiór wartości
liniowa f(x) = ax + b, a ≠ 0ℝℝ
stała f(x) = bℝ{b}
kwadratowa, a > 0, wierzchołek (p, q)ℝ⟨q; +∞)
kwadratowa, a < 0, wierzchołek (p, q)ℝ(−∞; q⟩
wykładnicza aˣℝ(0; +∞)
x⟨0; +∞)⟨0; +∞)
1xℝ \ {0}ℝ \ {0}
|x|ℝ⟨0; +∞)
PrzykładWyznacz zbiór wartości funkcji f(x) = x2 − 6x + 5.

To funkcja kwadratowa z a = 1 > 0, więc zbiór wartości zaczyna się od drugiej współrzędnej wierzchołka. p = 6/2 = 3, q = f(3) = 9 − 18 + 5 = −4. Szczegóły są we wpisie o postaci kanonicznej.

OdpowiedźZW = ⟨−4; +∞)

Zbiór wartości przy ograniczonej dziedzinie

PrzykładWyznacz zbiór wartości funkcji f(x) = 2x + 1 dla x ∈ ⟨0; 3⟩.

Funkcja liniowa z a = 2 > 0 jest rosnąca, więc najmniejszą wartość przyjmuje na lewym końcu, a największą na prawym: f(0) = 1, f(3) = 7. Oba końce należą do dziedziny.

OdpowiedźZW = ⟨1; 7⟩

Przy funkcji kwadratowej na przedziale trzeba dodatkowo sprawdzić, czy wierzchołek leży w tym przedziale. Wtedy najmniejsza albo największa wartość jest w wierzchołku, a nie na końcu.

5Dziedzina w zadaniach tekstowych

W zadaniach z treścią dziedzina wynika z sensu zadania. Gdy prostokąt ma obwód 20 cm, a jeden bok x, to drugi ma 10 − x, a pole to P(x) = x(10 − x). Wzór działa dla każdego x, ale boki muszą być dodatnie: x > 0 i 10 − x > 0. Dziedzina to więc (0; 10), a nie ℝ. Na maturze takie ograniczenie trzeba zapisać, bo jest częścią rozwiązania.

Na maturze podstawowej

Dziedzina i zbiór wartości pojawiają się na maturze bardzo często: w zadaniach zamkniętych z odczytywaniem z wykresu, z wyznaczaniem dziedziny ze wzoru (najczęściej z ułamkiem albo pierwiastkiem), ze zbiorem wartości funkcji kwadratowej oraz w zadaniach optymalizacyjnych, gdzie trzeba ustalić dziedzinę z treści. Przy odczycie z wykresu największą pułapką są puste i pełne kółka.

Zadanie w stylu maturalnym (zamknięte)Dziedziną funkcji f(x) = x + 3x − 1 jest zbiór:

A. ⟨−3; 1) ∪ (1; +∞)
B. (−3; 1) ∪ (1; +∞)
C. ⟨−3; +∞)
D. ℝ \ {1}

Rozwiązanie: x + 3 ≥ 0, czyli x ≥ −3, oraz x − 1 ≠ 0, czyli x ≠ 1. Część wspólna to ⟨−3; 1) ∪ (1; +∞). Odpowiedź A. B wyklucza −3, choć pierwiastek z zera istnieje. C pomija warunek z mianownika, a D pomija warunek z pierwiastka.

Zadanie w stylu maturalnym (otwarte)Wyznacz zbiór wartości funkcji f(x) = −x2 + 4x − 1.

Rozwiązanie: a = −1 < 0, więc parabola ma ramiona w dół, a zbiór wartości kończy się na drugiej współrzędnej wierzchołka. p = −42 · (−1) = 2, q = f(2) = −4 + 8 − 1 = 3. Odpowiedź: ZW = (−∞; 3⟩. Nawias przy 3 jest ostry, bo funkcja przyjmuje tę wartość w wierzchołku.

6Najczęstsze błędy

Pierwszy błąd to pomylenie dziedziny ze zbiorem wartości, czyli odczyt z niewłaściwej osi. Drugi to przy odczycie z wykresu branie wartości na końcach zamiast najniższego i najwyższego punktu. Trzeci to ignorowanie pustych i pełnych kółek. Czwarty to warunek x − 2 ≠ 0 zapisany jako x ≠ −2. Piąty to przy pierwiastku w mianowniku warunek ≥ 0 zamiast > 0. Szósty to przy kilku warunkach branie sumy zamiast części wspólnej. Siódmy to w zadaniach tekstowych pominięcie dziedziny wynikającej z treści.

7Sprawdź się

Wyznacz samodzielnie, a potem kliknij, żeby zobaczyć rozwiązanie.

1. Dziedzina f(x) = 5/(x + 4)

ℝ \ {−4}

2. Dziedzina f(x) = √(x − 7)

⟨7; +∞)

3. Dziedzina f(x) = 2/(x² − 1)

ℝ \ {−1, 1}

4. Dziedzina f(x) = log₂(3 − x)

(−∞; 3)

5. Dziedzina f(x) = 1/√(2x − 4)

2x − 4 > 0, czyli (2; +∞)

6. Zbiór wartości f(x) = (x − 1)² + 3

⟨3; +∞)

7. Zbiór wartości f(x) = 2ˣ − 5

(−5; +∞)

8. Zbiór wartości f(x) = −x + 2 dla x ∈ ⟨−1; 4⟩

malejąca: f(4) = −2, f(−1) = 3, czyli ⟨−2; 3⟩

Funkcje i cała matura krok po kroku

W kursie wideo „Matematyka od podstaw do matury” dział o funkcjach zaczyna się od pojęcia funkcji, dziedziny, zbioru wartości i odczytywania własności z wykresu, a potem przechodzi przez funkcję liniową, kwadratową, wymierną i wykładniczą. Każdy dział ma zadania maturalne rozwiązywane krok po kroku. Oglądasz w swoim tempie i wracasz do lekcji, kiedy potrzebujesz.

Przejdź do kursu na Udemy
Facebook
Pinterest
Twitter
LinkedIn

KURS MATURALNY

Uczysz się do matury z matematyki?

Jeśli ten wpis Ci pomógł, ale masz w głowie:

„okej, ten temat ogarniam… ale co z całą resztą?”

to właśnie po to stworzyłam mój kurs maturalny.

Nie musisz skakać po przypadkowych filmach, wpisach i zadaniach ani zastanawiać się, czego uczyć się najpierw.

W kursie przechodzimy przez wszystko krok po kroku:

Najpierw Narzędziownia – czyli podstawy, na których najczęściej wykładają się zadania: ułamki, potęgi, pierwiastki, procenty, logarytmy i inne rzeczy, które „niby były”, ale jakoś nie chcą zostać w głowie.

Potem zadania maturalne – dział po dziale, dokładnie w takim stylu, jaki spotkasz na maturze.

Na końcu arkusze CKE – żebyś nie tylko znał/a teorię, ale umiał/a faktycznie usiąść do arkusza i liczyć.

Ty liczysz. Ja pilnuję, żeby to miało kolejność. 😎

Schemat jest prosty i brutalnie skuteczny:

zrozumienie → praktyka → powtórka → utrwalenie.

Zaczynasz od zera

3–4 miesiące

Masz już podstawy

4–6 tygodni