多值函数

更新时间:2023-02-08 16:38

多值函数(multivalued function,也称为multifunction)为一数学名词,是一种二元关系,其中每一个输入都至少会对应一个输出,而且有些会对应不止一个输出。

基本信息

多值函数定义:设X是一个非空数集,Y是非空数集 ,f是个对应法则 , 若在X中有至少一个元素x,按对应法则f,Y有至少两个元素y与之对应,且对X中的所有元素x,按对应法则f,都有Y中的元素y与之对应,则称f为从X到Y的多值函数,记作y=f(x)。

若对定义域每一个自变量x,其对应的函数值f(x)是唯一的,则称f(x)是单值函数,反之则称f(x)是多值函数。关键词“每一个”,“唯一的”。

单值函数定义:设X是一个非空数集,Y是非空数集 ,f是个对应法则 , 若对X中的每个x,按对应法则f,使Y中存在唯一的一个元素y与之对应 , 就称对应法则f是X上的一个函数,记作y=f(x)。习惯上也说y是x的函数。

这两个定义的区别可抓关键词的变化,“唯一的”变为“至少一个”且具备“一对多”的情况。

举例

多值函数的例子:

(1)若│f(x)│=2x-1,则f(x)=±(2x-1),一个自变量x对应两个函数值。

(3)y=Arcsinx,一个自变量x对应无数个函数值。

(4)每个大于0的实数都有二个实数的平方根,例如4的平方根是{−2, +2}.,0的平方根是0。

(5)一般而言,许多不为0的复数都有二个平方根、三个立方根、n个n次方根,只有0的n次方根为0。

(6)复对数函数是多值函数。log(a+bi)( a和b为实数)的值是,其中 n为任意整数。 .

(7)反三角函数为周期性的多值函数,例如

因此,arctan(1)在本质上会对应许多数值:π/4, 5π/4, −3π/4等。若限制其tanx的定义域在−π/2 主值。

(8)不定积分也可以视为是多值函数,函数f的不定积分是一个函数的集合,集合中的每一个函数微分后都是f,因此不定积分存在一积分常数,因为积分常数不论本身数值多少,微分后都是0。

(9)所有的多值函数都是来自非单射的函数,因为原始函数无法完全保存其输入的资讯,因此函数也就不可逆。

(10)复变函数的多值函数会有分支点,例如n次方根以及对数函数中,0是分支点,而arctan函数中,虚数单位i和−i为分支点。利用分支点可以限定范围的方式,将这些函数重新定义为单值函数。若是在实函数的例子中,这个限制的区域一般会称为函数的主分支。

相关问题

1、函数是指实数集对实数集的映射,而从映射的角度出发是定义域中的每个元素只能有一个像。多值函数的一个X可以有两个Y与之对应,这是否与函数的定义相违背?

如果定义函数是映射的一种,那么从映射的定义上来看,多值函数不是函数。如果定义函数是一种对应法则(许多课本亦如此定义),那么毫无疑问,多值函数是函数的一类。

所以多值函数是不是函数取决于对于函数的定义。可以说狭义的函数特指单值函数,但是广义的函数既包含单值函数,也包含多值函数。

你认为的矛盾是已经从某种意义上把多值函数归为函数范畴了,如果你把术语函数换成对应来就好理解,对应和多值对应从字面意思就能看出他们所指并不一样,所以并不存在矛不矛盾的话题。就相当于解释什么是‘维’‘一维’‘二维’‘多维’一样。

2、多值函数是不是函数?

问题出在函数的定义里,在早些年出版的教材里,函数的定义里没有“唯一”两个字,因此函数就有单值函数与多值函数的区分,按那种定义,多值函数是函数;近些年出版的教材里,函数的定义里有“唯一”两字,因此函数都是单值的,从这个意义上说,多值函数就不是函数了。

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