関数 $y = \frac{4x+1}{x-2}$ ($x>2$) の逆関数を求める問題です。逆関数は $y = \frac{\boxed{1}x+\boxed{2}}{x-\boxed{3}}$ ($x>\boxed{4}$) の形で表されます。

代数学逆関数分数関数定義域値域
2025/3/27

1. 問題の内容

関数 y=4x+1x2y = \frac{4x+1}{x-2} (x>2x>2) の逆関数を求める問題です。逆関数は y=1x+2x3y = \frac{\boxed{1}x+\boxed{2}}{x-\boxed{3}} (x>4x>\boxed{4}) の形で表されます。

2. 解き方の手順

逆関数を求めるには、xxyy を入れ替えて、yy について解きます。
与えられた関数は y=4x+1x2y = \frac{4x+1}{x-2} です。xxyy を入れ替えると、
x=4y+1y2x = \frac{4y+1}{y-2}
となります。これを yy について解きます。
まず、両辺に y2y-2 をかけると、
x(y2)=4y+1x(y-2) = 4y+1
xy2x=4y+1xy - 2x = 4y+1
yy を含む項を左辺に、含まない項を右辺に移動すると、
xy4y=2x+1xy - 4y = 2x+1
yy でくくると、
y(x4)=2x+1y(x-4) = 2x+1
したがって、yy
y=2x+1x4y = \frac{2x+1}{x-4}
と表されます。
次に、定義域を考えます。元の関数 y=4x+1x2y = \frac{4x+1}{x-2} の定義域は x>2x > 2 であり、値域は
y=4x+1x2=4(x2)+9x2=4+9x2y = \frac{4x+1}{x-2} = \frac{4(x-2)+9}{x-2} = 4 + \frac{9}{x-2}
x>2x > 2 のとき x2>0x-2 > 0 であるから 9x2>0\frac{9}{x-2} > 0 となり、y>4y > 4 となります。
逆関数 y=2x+1x4y = \frac{2x+1}{x-4} の定義域は元の関数の値域なので、x>4x > 4 となります。

3. 最終的な答え

1=2\boxed{1} = 2
2=1\boxed{2} = 1
3=4\boxed{3} = 4
4=4\boxed{4} = 4
したがって、逆関数は y=2x+1x4y = \frac{2x+1}{x-4} (x>4x>4) です。

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