Definición
La inversa de una función f(x) corresponde a una función g(x) tal que:
( f ∘ g ) ( x ) = x y ( g ∘ f ) ( x ) = x
En la práctica, la gráfica de la inversa de una función corresponde a su simétrica con respecto a la función idéntica
Id( x ) = x.
Para que la inversa sea función es necesario que la función inicial sea inyectiva, rectas horizontales la cortan en un único punto.
Show[ContourPlot[{y == x^2 + 1, y == x, x == y^2 + 1}, {x, -5,
5}, {y, -5, 5}, Axes -> True, GridLines -> Automatic],
Graphics[{Text["f(x)", {-1, 3}],
Text["\!\(\*SuperscriptBox[\(f\), \(-1\)]\)(x)", {3, -1}],
Text["Id", {4, 4.2}], Red, Dashed, Line[{{-2, 4}, {2, 4}}],
Line[{{4, -2}, {4, 2}}]}]]
La función f(x), por no ser inyectiva, no tiene inversa pues f^-1(x) NO es una función. Las líneas horizontales en f (para ser inyectiva) se vuelven verticales en f^-1 (para ser función).
Restricciones del Dominio e Inversas
Seno
gra = Graphics[{Point[{0, 0}]}];
Manipulate[
Show[Plot[{If[id, x, Sin[x]], Sin[x]}, {x, -Pi, Pi},
PlotRange -> {{-Pi, Pi}, {-Pi, Pi}}, AspectRatio -> Automatic],
If[re, Plot[Sin[x], {x, -Pi/2, Pi/2}, PlotStyle -> {Red, Dashed}],
gra], If[inv,
Plot[ArcSin[x], {x, -Pi, Pi}, PlotStyle -> {Green, Dashed}],
gra]], {{id, False, "Idéntica"}, {False, True}}, {{re, False,
"Restricción"}, {False, True}}, {{inv, False, "Inversa"}, {False,
True}}]
Coseno
gra = Graphics[{Point[{0, 0}]}];
Manipulate[
Show[Plot[{If[id, x, Cos[x]], Cos[x]}, {x, -Pi, Pi},
PlotRange -> {{-Pi, Pi}, {-Pi, Pi}}, AspectRatio -> Automatic],
If[re, Plot[Cos[x], {x, 0, Pi}, PlotStyle -> {Red, Dashed}], gra],
If[inv, Plot[ArcCos[x], {x, -Pi, Pi}, PlotStyle -> {Green, Dashed}],
gra]], {{id, False, "Idéntica"}, {False, True}}, {{re, False,
"Restricción"}, {False, True}}, {{inv, False, "Inversa"}, {False,
True}}]
Tangente
gra = Graphics[{Point[{0, 0}]}];
Manipulate[
Show[Plot[{If[id, x, Tan[x]], Tan[x]}, {x, -Pi, Pi},
PlotRange -> {{-Pi, Pi}, {-Pi, Pi}}, AspectRatio -> Automatic],
If[re, Plot[Tan[x], {x, -Pi/2, Pi/2}, PlotStyle -> {Red, Dashed}],
gra], If[inv,
Plot[ArcTan[x], {x, -Pi, Pi}, PlotStyle -> {Green, Dashed}],
gra]], {{id, False, "Idéntica"}, {False, True}}, {{re, False,
"Restricción"}, {False, True}}, {{inv, False, "Inversa"}, {False,
True}}]
Todas en un Aplicativo
gra = Graphics[{Point[{0, 0}]}]; RefLink[
Off,paclet : ref/Off][message];
f1[x_] := x^2
Manipulate[
Switch[fun, Sin, aa = -Pi/2; bb = Pi/2; s = 1, Cos, aa = 0; bb = Pi;
s = 1, Tan, aa = -Pi/2; bb = Pi/2; s = 1, f1, aa = 0; bb = Pi;
s = -1]; Show[
Plot[{If[id, x, fun[x]], fun[x]}, {x, -Pi, Pi},
PlotRange -> {{-Pi, Pi}, {-Pi, Pi}}, AspectRatio -> Automatic],
If[re, Plot[fun[x], {x, aa, bb}, PlotStyle -> {Red, Dashed}], gra],
If[inv, Plot[s InverseFunction[fun][x], {x, -Pi, Pi},
PlotStyle -> {Green, Dashed}], gra]], {{fun, Sin,
"Función"}, {Sin -> "Seno", Cos -> "Coseno", Tan -> "Tangente",
f1 -> " Á\[Divide]É\[Divide]È\[Divide]SuperscriptBox[É\[Divide]xÀ\
\[Divide], É\[Divide]2À\[Divide]]À\[Divide] "}}, {{id, False,
"Idéntica"}, {False, True}}, {{re, False, "Restricción"}, {False,
True}}, {{inv, False, "Inversa"}, {False, True}}]
Inversas sin Restricción del Dominio
gra = Graphics[{Point[{0, 0}]}];
f1[x_] := x^2
f2[x_] := x^3
Manipulate[aa = -Pi; bb = Pi;
Switch[fun, f2, inversa = CubeRoot, Exp, inversa = Log, Log,
inversa = Exp, Sqrt, inversa = f1; aa = 0; bb = Pi];
Show[Plot[{If[id, x, fun[x]], fun[x]}, {x, -Pi, Pi},
PlotRange -> {{-Pi, Pi}, {-Pi, Pi}}, AspectRatio -> Automatic],
If[inv, Plot[inversa[x], {x, aa, bb}, PlotStyle -> {Green, Dashed}],
gra]], {{fun, "", "Función"}, {Exp -> "Exponencial",
Log -> "Logarítmo", Sqrt -> "Raíz Cuadrada",
f2 -> " \!\(\*SuperscriptBox[\(x\), \(3\)]\) "}}, {{id, False,
"Idéntica"}, {False, True}}, {{inv, False, "Inversa"}, {False,
True}}]
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