関数 $f(x) = \frac{x-1}{x}$ について、合成関数 $(f \circ f)(x)$ を求める問題です。

解析学合成関数関数分数式
2025/7/25

1. 問題の内容

関数 f(x)=x1xf(x) = \frac{x-1}{x} について、合成関数 (ff)(x)(f \circ f)(x) を求める問題です。

2. 解き方の手順

合成関数 (ff)(x)(f \circ f)(x)f(f(x))f(f(x)) と表されます。つまり、f(x)f(x)xxf(x)f(x) を代入します。
まず、f(x)f(x) を代入します。
f(f(x))=f(x1x)=x1x1x1xf(f(x)) = f\left(\frac{x-1}{x}\right) = \frac{\frac{x-1}{x} - 1}{\frac{x-1}{x}}
次に、分子を計算します。
x1x1=x1xx=1x \frac{x-1}{x} - 1 = \frac{x-1-x}{x} = \frac{-1}{x}
よって、
f(f(x))=1xx1x=1xxx1=1x1f(f(x)) = \frac{\frac{-1}{x}}{\frac{x-1}{x}} = \frac{-1}{x} \cdot \frac{x}{x-1} = \frac{-1}{x-1}

3. 最終的な答え

(ff)(x)=1x1=11x(f \circ f)(x) = \frac{-1}{x-1} = \frac{1}{1-x}

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