Inverse Funktionen.
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Zu dieser Klasse, die sich durch Angabe positiver Merkmale
nicht umschreiben läßt, liefert die Elementarmathematik nur wenige,
dafür aber außerordentlich wichtige Funktionsformen. Es sind das
die aus geometrischen Definitionen hervorgehenden Kreis-, Winkel
oder trigonometrischen Funktionen sin x, cos x, tg x, cotg x, sec x,
cosec x, die beiden ersten für die unbeschränkte Variable, die dritte
und fünfte mit Ausschluß der Stellen (2 k -f 1) * , die vierte und
sechste mit Ausschluß der Stellen kn definiert, unter k eine beliebige
positive oder negative ganze Zahl (Null eingeschlossen) verstanden;
dann die logarithmische Funktion log a ^ und die mit ihr im Zusammen
hang stehende Exponentialfunktion a x (39, II, 5), beide unter der Vor
aussetzung a > 0, die erste in dem Intervall 0 < x < oo, die zweite
für die unbeschränkte Variable definiert. Eine weitere Gruppe von
Funktionen wird alsbald hinzukommen.
43. Einige besondere Arten des Funktionsverlaufs. In
verse Funktionen. Einige Erscheinungen im Verlaufe von Funk
tionen, auf die häufig wird hinzuweisen sein, sollen schon hier ver
merkt werden.
1. Die Funktion f(x) heißt in dem Intervall (a, h) konstant, wenn
für jede zwei Werte x =4= aus demselben f(x) = f(x") ist; es ist
dann notwendig, für jeden Wert x aus (a, h) f{x) = k, wo k eine be
stimmte Zahl bedeutet.
2. Eine in dem Intervall (a, h) definierte Funktion heißt monoton,
wenn mit x < x" stets f(x) < f(x") oder stets f(x) > f (x") verbunden
ist. Im ersten Falle heißt die Funktion zunehmend, im zweiten Falle
abnehmend.
Die Beziehung zwischen x und y = /(x) ist bei einer solchen
Funktion ein-eindeutig, d. h. zu einem Wert von x gehört nur ein
Wert von y und zu einem entsprechend gewählten Werte von y nur
ein Wert von x. Hiernach bildet auch x eine Funktion von y, in
Zeichen: x = cp(y).
Zwei Funktionen, die aus einer solchen ein-eindeutigen Zuord
nung zwischen x, y hervorgehen, indem man einmal x, ein zweitesmal
y als die unabhängige Variable wählt, heißen inverse Funktionen.
Schreibt man diesen Sachverhalt in der Form an:
y =/(x), x = tp(y), (10)
so geht daraus hervor, daß /[cp («/)]== y und cp [/(#)] = x für jedes
zulässige y, bezw. x sein müsse; es kann also als analytisches Merk
mal dafür, daß die durch f, cp angezeigten Funktionen invers seien,
der Umstand angesehen werden, daß /[cp(tj] und cp[/{fj\ gleichbe
deutend sind mit t.
Will man in der zu y = f(x) inversen Funktion x = cp (y) die un
abhängige Variable wieder mit x, die abhängige mit y bezeichnen