画像に書かれている内容は、「逆関数とはなんですか?」という問いです。

解析学逆関数関数全単射
2025/3/15

1. 問題の内容

画像に書かれている内容は、「逆関数とはなんですか?」という問いです。

2. 解き方の手順

逆関数について説明します。
ある関数 f(x)f(x) があったとき、その逆関数 f1(x)f^{-1}(x) は、f(a)=bf(a) = b ならば f1(b)=af^{-1}(b) = a となる関数のことです。
つまり、関数 ff によって xxyy に変換されるとき、逆関数 f1f^{-1}yyxx に戻す役割を果たします。
逆関数を持つためには、元の関数が全単射(単射かつ全射)であることが必要です。単射とは、x1x2x_1 \neq x_2 ならば f(x1)f(x2)f(x_1) \neq f(x_2) であることで、全射とは、値域が終域と一致することです。
逆関数を求める一般的な手順は以下の通りです。

1. 関数 $y = f(x)$ を $x$ について解きます。つまり、$x = g(y)$ の形に変形します。

2. $x$ と $y$ を入れ替えます。これにより、$y = g(x)$ となり、これが逆関数 $f^{-1}(x)$ となります。

例として、f(x)=2x+3f(x) = 2x + 3 の逆関数を求めます。

1. $y = 2x + 3$ を $x$ について解きます。

y3=2xy - 3 = 2x
x=y32x = \frac{y - 3}{2}

2. $x$ と $y$ を入れ替えます。

y=x32y = \frac{x - 3}{2}
したがって、f(x)=2x+3f(x) = 2x + 3 の逆関数は f1(x)=x32f^{-1}(x) = \frac{x - 3}{2} となります。

3. 最終的な答え

逆関数とは、ある関数 f(x)f(x) に対して、f(a)=bf(a) = b ならば f1(b)=af^{-1}(b) = a となるような関数 f1(x)f^{-1}(x) のことです。

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