Fungsi Songsang

1.3 Fungsi Songsang
 
Peta minda terperinci definisi fungsi songsang, tatatanda, domain dan julat.
 
Definisi
Rajah

Dua bulatan yang sama mewakili fungsi songsang f^-1 memetakan y kepada x.

Huraian

Berdasarkan rajah di atas, fungsi songsang boleh dirumuskan sebagai:

\(f:x\rightarrow y\Leftrightarrow f^{-1}:y\rightarrow x\) atau \(y=f(x) \Leftrightarrow x=f^{-1}(y)\).

 
Graf
\(f\) mempunyai fungsi songsang

Graf menunjukkan fungsi dengan titik pada garis, diuji dengan garis mendatar untuk memeriksa fungsi songsang.

\(h\) tidak mempunyai fungsi songsang

Graf menunjukkan fungsi gagal ujian garis mendatar untuk fungsi songsang, dengan garis dan titik.

Huraian

Untuk menentukan sama ada graf bagi suatu fungsi itu mempunyai fungsi songsang, ujian garis mengufuk boleh dilakukan. Jika garis mengufuk itu memotong suatu graf fungsi hanya pada satu titik, maka jenis fungsinya ialah satu dengan satu dan fungsi tersebut mempunyai fungsi songsang. Sebaliknya, jika garis mengufuk itu memotong suatu graf fungsi pada dua titik atau lebih, maka jenis fungsi itu bukan satu dengan satu dan fungsi tersebut tidak mempunyai fungsi songsang.

 
Sifat-sifat Fungsi Songsang
Hubungan

Suatu fungsi \(f\) yang memetakan set \(X\) kepada set \(Y\) mempunyai fungsi songsang \(f^{-1}\) jika \(f\) ialah fungsi satu dengan satu.

Domain

\(fg(x)=x\)\(x\) dalam domain \(g\) dan \(gf(x)=x\)\(x\) dalam domain \(f\).

Julat

Jika dua fungsi \(f\) dan \(g\) ialah fungsi songsang antara satu sama lain, maka

(a) domain \(f=\) julat \(g\) dan domain \(g=\) julat \(f\),
(b) graf \(g\) adalah pantulan graf \(f\) pada garis \(y=x\).

Graf

Untuk mana-mana nombor nyata, \(a\) dan \(b\), jika titik \((a,b)\) berada pada graf \(f\), maka titik \((b,a)\) berada pada graf \(g\), iaitu graf \(f^{-1}\). Titik \((b,a)\) di atas graf \(g\) ialah pantulan titik \((a,b)\) di atas graf \(f\) pada garis \(y=x\).

 
Contoh Fungsi Songsang
Fungsi Fungsi Songsang
\(f(x)=x+1\) \(f^{-1}(x)=x-1\)
\(f(x)=2x\) \(f^{-1}(x)=\dfrac{1}{2}x\)
\(f(x)=2x+1\) \(f^{-1}(x)=\dfrac{x-1}{2}\)
\(f(x)=\dfrac{x+1}{2}\) \(f^{-1}(x)=2x-1\)
 
Contoh \(1\)
Soalan

Sahkan kebenaran bahawa fungsi \(f(x)=3-2x\) mempunyai fungsi songsang, \(g(x)=\dfrac{3-x}{2}\).

Penyelesaian

Tentukan \(fg(x)\) terlebih dahulu,

\(\begin{aligned} fg(x)&=f[g(x)] \\\\ &=f\left( \dfrac{3-x}{2} \right) \\\\ &=3-2\left( \dfrac{3-x}{2} \right) \\\\ &=3-(3-x) \\\\ &=x .\end{aligned}\)


Kemudian, tentukan \(gf(x)\).

\(\begin{aligned} gf(x)&=g[f(x)] \\\\ &=g(3-2x) \\\\ &=\dfrac{3-(3-2x)}{2} \\\\ &=\dfrac{2x}{2} \\\\ &=x. \end{aligned}\)


Oleh sebab \(fg(x)=gf(x)=x\),

maka,

\(g(x)=\dfrac{3-x}{2}\) ialah fungsi songsang bagi \(f(x)=3-2x\).

 
Contoh \(2\)
Soalan

Jika \(f(x)=5x+2\), cari

(a) \(f^{-1}(x)\),
(b) \(f^{-1}(7)\).

Penyelesaian

(a)

Biarkan \(f(x)=y\),

\(\begin{aligned} y&=5x+2\\\\ 5x&=y-2 \\\\ x&=\dfrac{y-2}{5} \end{aligned}\)

maka,

\(f^{-1}(x)=\dfrac{x-2}{5}.\)


(b)

Gantikan nilai \(7\) ke dalam \(f^{-1}(x)=\dfrac{x-2}{5}\),

\(\begin{aligned} f^{-1}(7)&=\dfrac{7-2}{5}\\\\ &=\dfrac{5}{5}\\\\ &=1. \end{aligned}\)

\(\therefore f^{-1}(7)=1.\)

 

Fungsi Songsang

1.3 Fungsi Songsang
 
Peta minda terperinci definisi fungsi songsang, tatatanda, domain dan julat.
 
Definisi
Rajah

Dua bulatan yang sama mewakili fungsi songsang f^-1 memetakan y kepada x.

Huraian

Berdasarkan rajah di atas, fungsi songsang boleh dirumuskan sebagai:

\(f:x\rightarrow y\Leftrightarrow f^{-1}:y\rightarrow x\) atau \(y=f(x) \Leftrightarrow x=f^{-1}(y)\).

 
Graf
\(f\) mempunyai fungsi songsang

Graf menunjukkan fungsi dengan titik pada garis, diuji dengan garis mendatar untuk memeriksa fungsi songsang.

\(h\) tidak mempunyai fungsi songsang

Graf menunjukkan fungsi gagal ujian garis mendatar untuk fungsi songsang, dengan garis dan titik.

Huraian

Untuk menentukan sama ada graf bagi suatu fungsi itu mempunyai fungsi songsang, ujian garis mengufuk boleh dilakukan. Jika garis mengufuk itu memotong suatu graf fungsi hanya pada satu titik, maka jenis fungsinya ialah satu dengan satu dan fungsi tersebut mempunyai fungsi songsang. Sebaliknya, jika garis mengufuk itu memotong suatu graf fungsi pada dua titik atau lebih, maka jenis fungsi itu bukan satu dengan satu dan fungsi tersebut tidak mempunyai fungsi songsang.

 
Sifat-sifat Fungsi Songsang
Hubungan

Suatu fungsi \(f\) yang memetakan set \(X\) kepada set \(Y\) mempunyai fungsi songsang \(f^{-1}\) jika \(f\) ialah fungsi satu dengan satu.

Domain

\(fg(x)=x\)\(x\) dalam domain \(g\) dan \(gf(x)=x\)\(x\) dalam domain \(f\).

Julat

Jika dua fungsi \(f\) dan \(g\) ialah fungsi songsang antara satu sama lain, maka

(a) domain \(f=\) julat \(g\) dan domain \(g=\) julat \(f\),
(b) graf \(g\) adalah pantulan graf \(f\) pada garis \(y=x\).

Graf

Untuk mana-mana nombor nyata, \(a\) dan \(b\), jika titik \((a,b)\) berada pada graf \(f\), maka titik \((b,a)\) berada pada graf \(g\), iaitu graf \(f^{-1}\). Titik \((b,a)\) di atas graf \(g\) ialah pantulan titik \((a,b)\) di atas graf \(f\) pada garis \(y=x\).

 
Contoh Fungsi Songsang
Fungsi Fungsi Songsang
\(f(x)=x+1\) \(f^{-1}(x)=x-1\)
\(f(x)=2x\) \(f^{-1}(x)=\dfrac{1}{2}x\)
\(f(x)=2x+1\) \(f^{-1}(x)=\dfrac{x-1}{2}\)
\(f(x)=\dfrac{x+1}{2}\) \(f^{-1}(x)=2x-1\)
 
Contoh \(1\)
Soalan

Sahkan kebenaran bahawa fungsi \(f(x)=3-2x\) mempunyai fungsi songsang, \(g(x)=\dfrac{3-x}{2}\).

Penyelesaian

Tentukan \(fg(x)\) terlebih dahulu,

\(\begin{aligned} fg(x)&=f[g(x)] \\\\ &=f\left( \dfrac{3-x}{2} \right) \\\\ &=3-2\left( \dfrac{3-x}{2} \right) \\\\ &=3-(3-x) \\\\ &=x .\end{aligned}\)


Kemudian, tentukan \(gf(x)\).

\(\begin{aligned} gf(x)&=g[f(x)] \\\\ &=g(3-2x) \\\\ &=\dfrac{3-(3-2x)}{2} \\\\ &=\dfrac{2x}{2} \\\\ &=x. \end{aligned}\)


Oleh sebab \(fg(x)=gf(x)=x\),

maka,

\(g(x)=\dfrac{3-x}{2}\) ialah fungsi songsang bagi \(f(x)=3-2x\).

 
Contoh \(2\)
Soalan

Jika \(f(x)=5x+2\), cari

(a) \(f^{-1}(x)\),
(b) \(f^{-1}(7)\).

Penyelesaian

(a)

Biarkan \(f(x)=y\),

\(\begin{aligned} y&=5x+2\\\\ 5x&=y-2 \\\\ x&=\dfrac{y-2}{5} \end{aligned}\)

maka,

\(f^{-1}(x)=\dfrac{x-2}{5}.\)


(b)

Gantikan nilai \(7\) ke dalam \(f^{-1}(x)=\dfrac{x-2}{5}\),

\(\begin{aligned} f^{-1}(7)&=\dfrac{7-2}{5}\\\\ &=\dfrac{5}{5}\\\\ &=1. \end{aligned}\)

\(\therefore f^{-1}(7)=1.\)