تابع
مفهوم تابع یا پردازه، در سراسر ریاضیات نوین و دیگر دانش‌ها و در همهٔ سطوح از ارزش بسزایی برخوردار است. این مفهوم در ابتدا در حساب دیفرانسیل و انتگرال که بیش‌تر به مطالعه توابع حقیقی و بررسی حد و مشتق و انتگرال آنها می‌پردازد شکوفا شد. شاید آنچه را که واژهٔ تابع در ابتدا در پندار خوانندهٔ کم و بیش آشنا با این مفهوم ایجاد کند، گزاره ای چون f(x)=x2+sinx و سایر گزاره‌های جبری باشد(به شرط تابع بودن) که بیش‌تر اعداد حقیقی و یا مختلط برای این مورد به‌کار برده می‌شود. ولی این مفهوم بسیار گسترده تر از این است و این تنها بخش کوچکی از مفهوم تابع است. در آغاز مفهوم تابع چندان فراگیر نبود ولی در ادامهٔ تلاش‌ها برای پیش‌نهادن(ارائه) تعریف و مفهومی کلی از تابع و گسترش نظریه مجموعه‌ها، پنداره‌ای(مفهومی) ساده و فراگیر از تابع ارائه شد. این کلیت به قدری است که مثلاً برای مطالعه حساب دیفرانسیل و انتگرال باید شرایطی اضافی را بر تابع(مانند پیوستگی و مشتق پذیری) اعمال کرد تا رده خاصی از توابع مورد نظر برای مطالعه حاصل شود. در بیشتر زمینه‌های ریاضی، اصطلاحات تبدیل و نگاشت نیز بیش‌تر با تابع هم معنی پنداشته می‌شوند. به هر روی شاید که در برخی زمینه‌ها ویژگی‌های دیگری داشته باشند. برای نمونه در هندسه، یک نگاشت گاهی یک تابع پیوسته تعریف می‌شود.
آشنایی با مفهوم
دو گزاره(عبارت) (y2=x (1 و (2) y=x2 را در نظر بگیرید که در آن x متغیری از اعداد حقیقی است.
در گزاره (1) اگر متغیر x را در گزاره بگذاریم دو اندازه(مقدار) برای y بدست می‌آید که عبارت اند از ، اما در گزارهٔ دوم با گذاشتن مقدار x مقداری یگانه برای y یعنی x2 بدست می‌آید. برای نمونه در گزاره (1) اگر x=2 آنگاه ولی اگر در گزاره (2) بگذاریم x=2 تنها یک جواب y=4 را بدست می‌آوریم. اگر متغییر x را ورودی و y که مقدار بدست‌آمده از گذاشتن متغیر x در گزاره است را خروجی بنامیم و هر یک از گزاره‌ها را به عنوان هنجاری(قاعده‌ای) بگیریم که هر ورودی x را طبق قانونی ویژه به خروجی y تبدیل می‌کند، می‌توان تفاوت بین دو گزاره را اینگونه گفت که در گزاره (1) برای هر ورودی x، هنجار مربوطه دو خروجی y را می‌دهد، در صورتی که در (2) برای هر ورودی x هنجار مربوط به آن دقیقاً یک خروجی y می‌دهد. در هر مورد هنجار را می‌توان یک روش ویژه برای تناظر هر ورودی x به خروجی خودش دانست. رده ویژه‌ای از هنجارهای(قواعد) تناظر وجود دارند که به هر وروی خود یک و فقط یک خروجی نسبت می‌دهند. این گونه هنجارها از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند چرا که برای هر ورودی، خروجی آنها یکتا و صریحاً قابل محاسبه و بازگو(بیان) است. چنین هنجاری(قاعده‌ای) را در اصطلاح تابع می‌گوییم. پس بنابر آنچه تا اینجا بازگو شد یک تابع هنجاری(قاعده‌ای) است که هر متغیر دریافتی خود را فقط به یک خروجی نسبت می‌دهد.

شکل(1) نمونه‌ای از یک تناظر که تابع نیست

شکل(2) نمونه‌ای از یک تابع
برای نمونه تناظر شکل(1) نمایش دهنده یک تابع نمی‌باشد چراکه عضو 3 به دو عضو متناظر شده است. اما شکل(2) نشان دهنده یک تابع است هر چند که دو عضو گوناگون به یک عضو نسبت داده شده‌اند. حال تلاش می‌کنیم تعریفی ریزبینانه و قابل پذیرش از دیدگاه ریاضی برای این مفهوم پیدا کنیم. در این راه درآغاز نمادگذاری ویژه‌ای را می‌شناسانیم.
برای نمایش بهتر، تابع که خود یک هنجار(قاعده) برای تناظر است را با f نشان می‌دهیم و ورودی یا شناسه این تابع (هنجار) را با x نشان می‌دهیم که ممکن است عدد هم نباشد. یگانه مقدار خروجی که هنجار f به ورودی x نسبت می‌دهد را بجای y این‌بار با (f(x نشان می‌دهیم و آن را مقدار تابع f در x یا تصویر x تحت تابع f می‌گوییم. همچنین از این پس به هنجاری(قاعده‌ای) که هر x را به (y=f(x نسبت می‌دهد ضابطه تابع می‌گوییم. برای نمونه گزاره f(x) = x۲ نشان دهنده ضابطه یک تابع است، که در آن f شناسه x را دریافت می‌کند و آن را به x۲ نسبت می‌دهد. در این صورت برای ورودی ۳ مقدار f(3)=9 به دست می‌آید. نکته قابل توجه این است که نباید تابع را با ضابطه آن اشتباه کرد. به عنوان مثال در مثال فوق f معرف خود تابع و گزاره (f(x معرف ضابطه تابع است. همانطور که در ابتدا بیان شد، در یک تابع لزومی ندارد که حتماً بر روی اعداد علمیاتی انجام گیرد. به عنوان مثال تناظری که بین هر فرد و شماره شناسنامه آن وجود دارد نیز نمونه‌ای از توابع است. در ادامه نمونه های بیشتری را از این نوع توابع در ریاضیات خواهید دید. تا کنون مفهومی جالب توجه به نام تابع پیدا کردیم و به توصیف اجمالی آن پرداختیم. حال با در دست داشتن این مفهوم باید سعی در تعریف دقیق و قابل قبول آن از نظر ریاضی بکنیم. تابع را به عنوان یک هنجار تناظر تعریف کردیم که به هر عضو ورودی خود یک عضو یگانه را متناظر می‌کند. حال می‌توان همه عناصری را که به عنوان ورودی تابع قرار می‌گیرند در یک مجموعه قرار داد. در اختیار داشتن چنین مجموعه‌ای مفید است و باعث می‌شود متغیرهایی که به عنوان ورودی تابع در نظر گرفته می‌شوند را تعیین کنیم و عناصر اضافه را حذف کنیم. چنین مجموعه‌ای را دامنه تابع می‌گوییم. دامنه تابع f را با domf نشان می‌دهیم. به همین صورت می‌توان مجموعه همه خروجی‌های تابع که تصویر عناصر دامنه هستند را هم در نظر گرفت که به آن برد تابع گفته می‌شود و آن را با ranf یا Imf نشان می‌دهیم. (در خصوص این مفاهیم در ادامه دقیق‌تر بحث خواهد شد.) حال تابع را می‌توان به عنوان هنجاری خاص برای تناظر بین اعضای دو مجموعه دامنه و برد تعریف کرد. به بیان دقیق تر، اگر A و B دو مجموعه باشند، یک تابع از مجموعه A به مجموعه B را می‌توان هنجاری تعریف کرد که به هر عضو مجموعه A چون a یک و فقط یک عضو از مجموعه B را چون (f(a نسبت می‌‌دهد. تابع f از مجموعه A به مجموعه B را با نشان می‌دهیم. اگر f تابعی از مجموعه A به مجموعه B باشد، A را دامنه f می‌گوییم. اما مجموعه B می‌تواند مجموعه ای بیش از برد تابع باشد. f به هر عضو A یک عضو یکتا از B را نسبت می‌دهد اما تضمینی وجود ندارد که هر عضو مجموعه B الزاماً تصویر یک عضو از A تحت f باشد. پس در حالت کلی برد تابع f زیرمجموعه‌ای از مجموعه B است. مجموعه B را که برد تابع زیرمجموعه‌ای از آن است را همدامنه تابع f می‌گوییم و آن را با codomf نشان می‌دهیم. طبق آنچه بیان شد، برد تابع زیرمجموعه‌ای از همدانه‌اش است. می‌توان دید که برد یک تابع یکتا است ولی همدامنه آن چنین نیست. به عنوان مثال تابع را با ضابطه f(x)=x2 در نظر بگیرید. دامنه این تابع مجموعه اعداد حقیقی است اما آیا برد آن نیز همان مجموعه اعداد حقیقی R است؟ پاسخ آشکارا منفی است چون اعداد حقیقی منفی، چون 1- تصویر هیچ عدد حقیقی تحت f نمی‌باشند. برد این تابع مجموعه اعداد حقیقی نامنفی است که زیرمجموعه‌ای از اعداد حقیقی است. به نظر می‌رسد بیشتر قسمت‌های تعریف اولیه‌ای که از تابع ارائه دادیم را دقیق نمودیم و آنها را بر پایه مجموعه ها تعریف کردیم. اما نکته‌ای که هنوز در تعریف فعلی ما از یک تابع از مجموعه A به مجموعه B، به عنوان: «هنجاری که به هر عضو مجموعه A یک و فقط یک عضو از مجموعه B را تناظر دهد.» آزار دهنده و نادقیق است عباراتی چون «هنجار» یا «تناظر» است که از نظر ریاضی نادقیق هستند. چگونه می‌توان این هنجار و بعد از آن تناظری که این هنجار معرف آن است را به طور دقیق فرمول بندی کرد.
فرض کنید f:A→B یک تابع باشد. در این صورت تابع f با انتخاب یک عضو a€A آن را طبق ضابطه خود به عضو یکتای f(a)€B متناظر می‌کند. می‌توان هر عضو a را به‌وسیله زوج مرتب ((a,f(a) به (f(a نسبت دهیم. به این ترتیب، ممکن است معنی دقیق تناظر را ندانیم ولی به نظر طبیعی می‌‌رسد که تناظری که تابع f بین اعضای A و B ایجاد می‌کند را به‌وسیله زوج های مرتب ((a,f(a) برای هر a€A تعریف کنیم. حال تابع f به عنوان هنجار این تناظر، چیزی بجر توصیف نحوه تناظر اعضای A به B نیست که به طور کامل به‌وسیله همه زوج‌های مرتب ((a,f(a) برای هر a€A مشخص می‌شود پس تابع f را می‌توان به عنوان مجموعه همه این زوجهای مرتب، یعنی مجموعه همه زوج‌های مرتبی که مولفه اول آنها عضو A بوده و مولفه دوم آنها تصویر مولفه اول تحت تابع f است، تعریف کرد. شرط تابع بودن تضمین می‌کند که هیچ دو زوج متمایزی در تابع f دارای مولفه اول یکسان نخواهند بود.همچنین از اینجا بنا به تعریف حاصل ضرب کارتی دو مجموعه A و B چون a€A و f(a)€B می‌توان نوشت a,f(a))€A×B).
پس تابع f را می‌توان به عنوان زیرمجموعه‌ای از ضرب دکارتی دو مجموعه A و B در نظر گرفت. به عبارت دقیق تر تابع f را می‌توان به عنوان رابطه‌ای دو تایی از A به مجموعه B در نظر گرفت. در این صورت در تابع f:A→B برای هر a€A گزاره a,b)€f) را به صورت (b=f(a نشان می‌دهیم. حال همه چیز برای ارائه تعریفی دقیق از تابع آماده است.
تعریف دقیق تابع
تعریف
یک تابع از مجموعه X به مجموعه Y رابطه‌ای چون f از مجموعه X به مجموعه Y است که دارای شرایط زیر باشد:
1. دامنه f مجموعه X باشد، یعنی domf=X.
2. برای هر x∈X عنصر یگانه y∈Y موجود باشد که x,y)∈f) یا به عبارتی هیچ دو زوج مرتب متمایزی متعلق به f دارای مولفه اول یکسان نباشند. شرط یگانگی را به طور صریح می‌توان یه این صورت فرمول بندی کرد که اگر x,y)∈f) و x,z)∈f) آنگاه y=z.
رابطه‌ای را که دارای چنین شرایطی باشد، تابع خوش تعریف می‌گوییم.
برای هر x∈X یگانه عضو y در Y که به ازای آن x,y)∈f) را با (f(x نشان می‌دهیم. در مورد تابع این علامت گذاری، سایر علامت گذاری‌هایی را که در مورد روابط کلی تر استفاده می‌شوند چون x,y)∈f) یا xfy را متروک ساخته است. از این پس اگر f یک تابع باشد، بجای x,y)∈f) یا xfy می‌نویسیم (y=f(x. عضو y را مقدار تابع به ازای متغیر یا شناسه x، یا تصویر x تحت f می‌گوییم و نیز x را پیش نگاره y می‌گوییم. کلمات نگاشت، تبدیل، تناظر و یا عملگر نیز برخی از انبوه کلماتی هستند که ممکن است در منابع مختلف بجای تابع بکار بروند اما این عبارات عموماً در برخی حوزه‌ها، بر حالت‌های خاصی از توابع دلالت دارند. اگر f تابعی از مجموعه X به(در یا به توی) مجموعه Y باشد، این مطلب را به صورت سه تایی (f,X,Y) یا به طور معمول تر برای توابع با f:X→Y نشان می‌دهیم.
مشخص کردن تابع
برای مشخص کردن یک تابع باید دامنه و ضابطه آن را بشناسیم. منظور از ضابطه یک تابع f:X→Y، فرمول و یا دستوری است که برطبق آن برای هر x∈X، مقدار تابع f در x یعنی (f(x تعیین می‌شود. ضابطه تابع را می‌توان به صورت یک گزاره جبری، مجموعه‌ای از زوج‌های مرتب یا یک رابطه بازگشتی مشخص کرد.به این ترتیب برای مشخص کردن یک تابع از مجموعه X به مجموعه Y می‌نویسیم f:X→Y و سپس ضابطه آن را ذکر می‌کنیم. البته گاهی در مواقعی که بیم ابهام نرود دامنه تابع را ذکر نمی‌کنند و به ذکر ضابطه تابع بسنده می‌کنند. مثلاً عرف بر این است که در حساب دیفرانسیل و انتگرال دامنه توابع در صورت ذکر نشدن اعداد حقیقی یا بازه‌ای از اعداد حقیقی باشد.
دامنه و برد تابع
یک تابع f از مجموعه X به توی مجموعه Y را به عنوان نوعی رابطه از مجموعه X به Y تعریف کردیم. مفاهیم دامنه و برد همانگونه که برای روابط در حالت کلی قابل تعریف‌اند، به طریق اولی برای تابع f نیز قابل تعریف خواهند بود. بنا به تعریف دامنه تابع f که با domf نموده می‌شود، همان مجموعه X است. برد تابع f نیز مجموعه همه عناصری از Y است که تصویر عضوی از X تحت f باشند. برد تابع f را با ranf یا Imf نشان می‌دهیم. بنابه تعریف داریم:

اما همانطور که در گذشته نیز اشاره شد و از تعریف فوق نیز قابل برداشت است، برد f در حالت کلی لزوماً برابر مجموعه Y نمی‌باشد بلکه زیرمجموعه‌ای از آن است. برای تمایز بین مجموعه Y و برد تابع f به مجموعه Y همدامنه تابع f می‌گویند و آن را با codomf نشان می‌دهیم و بنا بر آنچه گفته شد، برد تابع زیرمجموعه‌ای از همدامنه‌اش هست.به عنوان مثال فرض کنید {X={1,2,3 و {Y={a,b,c,d و تابع f:X→Y به صورت {(f={(1,a),(2,b),(3,c تعریف شده باشد. وضوحاً دامنه این تابع مجموعه X است(می‌توان برای تعیین آن مجموعه همه مولفه‌های اول زوج‌های مرتب f را در نظر گرفت) ولی برد آن بنابه تعریف مجموعه {a,b,c} است که آشکارا زیرمجموعه حقیقی Y است.(یعنی زیرمجموعه آن است ولی با آن برابر نمی‌باشد) در حقیقت برد تابع f مجموعه همه مولفه‌های دوم زوج مرتب‌های f است. مجموعه همه عناصری از Y که به ازای یکx∈X داشته باشیم (y=f(x.
تساوی دو تابع
فرض کنید f:X→Y و g:Z→W دو تابع باشند. در این صورت تساوی دو تابع f و g را چگونه می‌توان تعریف کرد؟ وضوحاً تساوی f=g، تساوی بین دو مجموعه است و لذا f=g اگر و فقط اگر اعضای f و g یکسان باشند. این مطلب بسیار موجز است و می‌توان تفسیر زیبایی برای آن انجام داد. این مطلب در درجه اول ایجاب می‌کند که دامنه دو تابع f و g برابر باشند یعنی X=Z. چرا که برای هر x∈X ،x اگر و فقط اگر x,f(x))∈f) و چون f=g اگر و فقط اگر x,f(x))∈g) و این اگر و فقط اگر x∈Z پس X=Z. پس اولین شرط لازم برای تساوی دو تابع تساوی دامنه آنها است. حال دو تابع f:X→Y و g:X→Z باهم برابرند، یعنی f=g اگر و فقط اگر برای هر x∈X داشته باشیم(f(x)=g(x. به عبارت دیگر اگر f=g در این صورت برای هر x∈X دلخواه و از این پس ثابت، داریم x,f(x))∈f) و چون f=g پس x,f(x))∈g) و این یعنی (f(x)=g(x. بلعکس فرض می‌کنیم برای هر x∈X داشته باشیم(f(x)=g(x در این صورت، برای هر (x,y)∈f ،(x,y) اگر وفقط اگر (y=f(x و این اگر و فقط اگر (y=g(x پس x,y)∈g) و این یعنی f=g. بنابر آنچه گفته شد دو تابع f,g باهم برابرند اگر وفقط اگر دامنه‌شان با هم برابر باشد و برای هر x از دامنه مشترکشان، (f(x)=g(x. به عنوان مثال دو تابع و g(x) = | x | با دامنه اعداد حقیقی باهم برابرند. چرا که اولاً دامنه هر دو آنها اعداد حقیقی R است و برای هر x∈R داریم:
تحدید و توسیع
فرض کنید f:X→Y یک تابع و A زیرمجموعه‌ای از X باشد. در این صورت یک روش برای ساختن تابعی چون g از مجموعه A به مجموعه Y این است که برای هر g(x)،x∈A را مساوی (f(x تعریف کنیم. یعنی تابع g:A→Y با ضابطه (g(x)=f(x. بر خواننده است که خوش تعریفی این تابع را تحقیق کند. ممکن است راه دیگری نیز برای بیان این مطلب بیابیم و آن این است که دامنه تابع f را به زیرمجموعه A از X تقلیل دهیم. در این صورت تابعی خواهیم داشت که این بار نه بر روی همه اعضای X بلکه فقط بر روی عناصر زیرمجموعه خاصی از X یعنی A اثر می‌کند و لذا دامنه آن از X به A تغییر می‌یابد. چنین تابعی را که همان g است تحدید تابع f به مجموعه A می‌گوییم و آن را با f|A یا f|A نشان می‌دهیم. با این نمادگذاری داریم g=f|A. همچنین تابع f را توسیع تابع g به مجموعه X می‌گوییم. بنابراین مفاهیم تحدید و توسیع دو مفهوم متقابل به هم می‌باشند. تحدید یک تابع به زیرمجموعه‌ای از دامنه خود همواره یک تابع است اما توسیع دامنه یک تابع به یک مجموعه جدید که دامنه تابع قبل زیرمجموعه‌ای از آن است همواره تابع نمی‌باشد ولذا در مورد توسیع توابع احتیاط بیشتری لازم است. به طور کلی اگر f:A→Y یک تابع باشد توسیع تابع f به مجموعه X تابعی چون g با دامنه X است، به طوری که تحدید g به مجموعه A برابر تابع f باشد یعنی g|A=f. هچنین می‌توان همدامنه یک تابع را نیز تحدید کرد البته در این کار احتیاط لازم است، چراکه نباید اعضایی را که متعلق به برد تابع است را حذف نمود. اما اگر f:X→Y یک تابع باشد، با تحدید Y به (f(X که همان برد تابع f است می‌توان تابع (f:X→f(X را تشکیل داد که خواهید دید پوشا نیز هست.
تصویر و تصویر معکوس
اگر f:X→Y یک تابع و A زیرمجموعه‌ای از X باشد، ممکن است بخواهیم مجوعه‌ای را در نظر بگیریم که عناصر آن تصویر عناصر A تحت f می‌باشند. یعنی مجموعه‌ای که از تأثیر تابع f روی هر عضو مجموعه A حاصل می‌شود. چنین مجموعه‌ای را تصویر یا نگاره A تحت تابع f می‌گوییم و آن را با (f(A نشان می‌دهیم و به این صورت تعریف می‌کنیم:

بنابر این (y∈f(A اگر وفقط اگر به ازای y= f(x)،x∈A یا به بیان نمادین:

به عنوان مثال اگر {X={1,2,3,4,5 و {Y={a,b,c,d,e و f:X→Y به صورت:
{(f={(1,a),(2,b),(3,c),(4,d),(5,d
تعریف شود و زیرمجموعه A از X به صورت {A={1,3,4 در نظر گرفته شود در این صورت:
{f(A)={f(1),f(3),f(4)}={a,c,d
حال چون X نیز یک زیرمجموعه‌ای از خودش است می‌توان (f(X را نیز تشکیل داد، که در این صورت بنا به تعریف داریم:

که عبارت است از مجموعه همه عناصری از Y است که تصویر عضوی از X تحت f باشند که بنابه تعریف همان برد تابع f یعنی ranf است. به این ترتیب برد f را می‌توان تصویر X تحت تابع f تعریف کرد.
قضیه
اگر f:X→Y یک تابع باشد آنگاه:
1.
2.
3. اگر آنگاه
قضایای فوق به سادگی از تعاریف قابل اثبات می‌باشند. همچنین فرض کنید خانواده‌ای از زیرمجوعه‌های X باشد. در این صورت:
1.
2.
حال فرض کنید f:X→Y یک تابع باشد و B زیرمجموعه‌ای از مجموعه Y باشد. ممکن است بخواهیم مجموعه همه اعضایی از X را تعیین کنیم که تصویر آنها تحت f عضوی از B باشد.(به شباهت این مطلب با تصویرها توجه کنید) چنین مجموعه ای را با (B) نشان می‌دهیم و آن را تصویر معکوس یا پیشنگاره B تحت تابع f می‌گوییم. و بنابه تعریف داریم:

پس:

به عنوان مثال اگر {X={1,2,3,4,5 و {Y={a,b,c,d,e و f:X→Y به صورت:
{(f={(1,a),(2,b),(3,c),(4,d),(5,d
تعریف شود و زیرمجموعه B از Y به صورت {A={a,c,e در نظر گرفته شود در این صورت:
= {1,3} (B) مشاهده می‌کنید که برای عضو e از B عضوی از X وجود ندارد که تصویر آن تحت f برابر e باشد. در حقیقت می‌توان دید که تصویر معکوس B همواره ناتهی نیست، و تنها زمانی ناتهی است که اشتراک B با برد تابع f یعنی (f(X ناتهی باشد.همچنین وضوحاً Y نیز زیرمجموعه‌ای از خودش است، اگر (y) را بیابیم خواهیم داشت:

که وضوحاً از تعریف تابع این مجموعه برابر X است. پس همواره= x (y) .
قضیه
اگر f:X→Y یک تابع باشد آنگاه:
1.
2. اگر آنگاه
3. اگر B,C زیرمجموعه‌هایی از Y باشند آنگاه:
f − 1(C − B) = f − 1(C) − f − 1(B)
همچنین فرض کنید خانواده ای زیرمجوعه‌های Y باشند. در این صورت:
1.
2.

اجتماع توابع-توابع چند ضابطه‌ای
بسیار اتفاق می‌افتند که مقدار یک تابع در سراسر دامنه‌اش با یک ضابطه مشخص نمی‌شود مثلاً ممکن است دامنه تابع f که آن را X می‌نامیم را به n مجموعه X1,X2,X3,...,Xn افراز کنیم و تابع f با دامنه X را برای هر x∈Xi به صورت (f(x)=fi(x تعریف کنیم که در آن fi تابعی با دامنه Xi است. همچنین در این صورت می‌توان تابع f را برای هر x از دامنه به صورت زیر نوشت:

در این صورت f را تابعی با n ضابطه می‌گوییم.n در مثالی دیگر فرض کنید f:X→Y و g:Z→W دو تابع باشند که برای هر x متعلق به اشتراک X و Y (اشتراک دامنه f,g) داشته باشیم (f(x)=g(x. در این صورت تابع اجتماع دو تابع f,g را به صورت زیر تعریف می کنیم:


برخواننده است که خوش تعریفی این تابع را تحقیق کند. این مفهوم را می‌توان گسترش داد یعنی اگر خانواده‌ای از مجموعه‌های دو به دو جدا از هم باشد و برای هر fi,i∈I تابعی با دامنه Ai باشد، می‌توان تابع f، اجتماع توابع fi برای هر i∈I را با دامنه را به صورت برای هر x از دامنه به صورت (x) f(x)=fi اگر x∈Ai تعریف کرد. در ادامه نمونه‌هایی از توابع چند ضابطه‌ای را خواهید دید.
نمودار تابع
منظور از نمودار یک تابع f:X→Y به تصویر کشیدن تناظری است که f بین دو مجوعه X و Y ایجاد می‌کند. برای این کار برای همه وابط و بلاخص توابع عموماً از نمودار پیکانی استفاده می‌شود. برای رسم نمودار پیکانی تابع f:X→Y، دو منحنی بسته، نظیر آنچه در نمودار ون استفاده می‌شود را برای نمایش مجموعه X و Y انتخاب می‌کنیم و عناصر هر یک را به‌وسیله نقاطی در آنها مشخص می‌کنیم. سپس بین هر عضو x∈X و (f(x یک پیکان از x به (f(x به نشانه تناظر بین آن دو رسم می‌کنیم. به عنوان مثال اگر {X={1,2,3,4,5 و {Y={a,b,c,d,e و f:X→Y به صورت {(f={(1,a),(2,b),(3,c),(4,d),(5,d تعریف شده باشد نمودار پیکانی آن به صورت مقابل است.

شکل(3) نمودار پیکانی یک تابع

شکل (4) نمونه‌ای از نمودار یک تابع حقیقی در دستگاه مختصات دکارتی
این روش گرچه مناسب است ولی برای نمایش همه توابع بویژه توابعی با دامنه اعداد حقیقی(و به طور کلی توابعی که عددی هستند) چندان کاربرد ندارد. اگر f تابعی با دامنه اعداد حقیقی R باشد آن را تابع حقیقی می‌گوییم و برای نمایش نمودار آن از دستگاه مختصات دکارتی استفاده می‌کنیم و روش کار به این صورت است که برای هر x € R زوج مرتب ((x,f(x) که نماینده نقطه‌ای در صفحه دکارتی است را رسم می‌کنیم و به این ترتیب نمودار تابع f حاصل می‌شود. رسم نمودار تابع، باعث می‌شود دیدی کلی نسبت به آن تابع پیدا کنیم و همچنین بسیاری از خواص مربوط به توابع بویژه توابع حقیقی مانند پیوستگی، مشتق پذیری، نقاط بحرانی و عطف، صعودی یا نزولی بودن و... از روی نمودار آنها قابل تعیین است. به عنوان مثال با بررسی شکل(4) می‌توان گفت این تابع در چه بازه‌هایی صعودی و در چه بازه‌هایی نزولی است، این تابع در سراسر دامنه خود پیوسته و مشتق پذیر است، دارای دو نقطه بحرانی و یک نقطه عطف است و ... .

شکل(6)
همچنین از روی نمودار یک رابطه می‌توان تابع بودن آن را بررسی کرد. به عنوان مثال نمودار شکل(1) معرف یک تابع نمی‌باشد چون عضو 3 به دو مقدار متناظر شده است. همچنین در نمودار رسم شده در دستگاه دکارتی در شکل مقابل، وضوحاً برای هر عدد حقیقی مثبت x تابع دارای دو مقدار است. به طور کلی یک نمودار در دستگاه مختصات دکارتی یک تابع است اگر هر خط عمودی مرسوم بر محور x ها نمودار را حداکثر در یک نقطه قطع کند.
تابع یک به یک و پوشا
فرض کنید f:X→Y یک تابع باشد. در اینصورت برای تناظری که بین اعضای X و Y به‌وسیله تابع f برقرار می‌شود حالات مختلفی را می‌توان تصور کرد.

شکل(7)
اولین حالت اینکه ممکن است به ازای هر y متعلق به برد تابع f، تنها یک x در دامنه موجود باشد که (y=f(x. این شرط را می‌توان چنین فرمول بندی کرد که اگر به ازایX x1,x2€داشته باشیم f(x2) =( f(x1آنگاه 2x =1x یا:


چنین تابعی را با این ویژگی یک تابع یک به یک(تک گزین) یا انژکتیو می‌گوییم. یک به یک بودن تابع f را گاهی برای اختصار با نماد 1-1 نشان می‌دهند. در چنین حالتی ضمن اینکه بدلیل تابع بودن f هیچ دو زوج مرتبی از f دارای مولفه اول یکسان نمی‌باشند، به دلیل یک به یک بودن هیچ دو زوج مرتبی از f دارای مولفه دوم یکسان نیز نمی‌باشند. به عنوان مثال R→ f: Rبه ضابطه 2f(x)=x یک به یک نمی‌باشد چرا که اگر f(x2)=( f(x1در این صورت اما الزاماً این نتیجه نمی‌دهد 2x =1x پس تابع یک به یک نمی‌باشد.
یک به یک بودن یک تابع از روی نمودار تابع نیز قابل بررسی است. در نمودار پیکانی تابع یک به یک f، وضوحاً به هر عضو از همدامنه f انتهای حداکثر یک پیکان وارد شده است. به این ترتیب نمودار پیکانی شکل(2) نمایش گر یک تابع غیر یک به یک است. همچنین نمودار یک تابع حقیقی یک به یک به گونه‌ای است که هر خط موازی محور x ها، نمودار آن را حداکثر در یک نقطه قطع می‌کند. به این ترتیب نمودار شکل(4) مربوط به تابعی غیر یک به یک است.
همانطور که در گذشته نیز اشاره شد در تابع f:X→Y برد f ممکن است دقیقاً برابر مجموعه Y نباشد، ولی همواره زیرمجموعه‌ای از Y است.حال اگر برد تابع f برابر مجموعه Y باشد یعنیran f=y در ایټbr>

1 - فصل اول ( مجموعه اعداد )

2- فصل دوم ( مجموعه ها )

3 -فصل سوم ( توان و رادیکال )

4- فصل چهارم ( چندجمله ایها و ....)

حل معادلات در جه سوم برای بسیاری از دانش آموزان مشکل است زیرا در هیچ یک از کتب درسی حل آنرا آموزش نمی بینند. در این قسمت یک راه حل برای آموزش و حل معادلات درجه سوم وچهارم قرار دادم . امیدوارم مورد استفاده بازدید کنندگان قرار گیرد.

                    روشهای حل معادله درجه سوم و چهارم

1- جدول فرمولهای مشتق گیری

حل معادلات در جه سوم برای بسیاری از دانش آموزان مشکل است زیرا در هیچ یک از کتب درسی حل آنرا آموزش نمی بینند. در این قسمت یک راه حل برای آموزش و حل معادلات درجه سوم وچهارم قرار دادم . امیدوارم مورد استفاده بازدید کنندگان قرار گیرد.

                    روشهای حل معادله درجه سوم و چهارم 

راهنماي تدريس فصل چهارم كتاب رياضي (1)

شما مي توانيد راهنماي تدريس فصل چهارم كتاب رياضي (1)

را از امروز در صفحه اول سايت  مشاهده نماييد.

دريافت فايل pdf راهنماي تدريس فصل چهارم كتاب رياضي (1)

منبع:گروه رياضي دفتر  برنامه ريزي وتاٌليف كتب درسي

راهنماي تدريس فصل سوم كتاب رياضي (1)

اصلاح راهنماي تدريس فصل دوم كتاب رياضي (1)

راهنماي تدريس فصل دوم كتاب رياضي (1)

حل مسائل آناليز تركيبي به وسيله بردار، درك شهودي چند مسئله هندسه با استفاده از مفهوم حد

كاربردهاي ملموس قضيه مقدار مياني

رابطه‌ي بين مساحت و محيط در چند ضلعي‌هاي منتظم

چند طرح و تجربه، رسم مقاطع مخروطي

با كاغذ وتا

راهنماي تدريس فصل اول كتاب رياضي 1

راهنماي تدريس فصل دوم كتاب رياضي 1

موضوع: اعداد حقیقی - قدر مطلق - بازه ها

1. اعداد گویا و اعداد گنگ (اصم) را تعریف کنید.
   
   
2. معرفی چند عدد گنگ به وسیله بسط اعشاری آنها:
   
   اعداد زیر همگی اعداد گنگ هستند (چرا؟) :
   
   
   

   

   
    
   به همین ترتیب می توان بی نهایت عدد گنگ ساخت (تنها کافیست بسط اعشاری این عدد هیچ دوره ی تناوب یا دوره ی تکراری نداشته باشد). بنابر این فقط اعداد گنگ نیستند.
   
   
3. اعداد  را فقط با استفاده از خط کش و پرگار روی خط اعداد حقیقی مشخص کنید. (آیا می توانید به همین وسیله «عدد پی» را روی خط اعداد حقیقی مشخص کنید؟!)
   
   
4. تعریف جبری |x| (قدر مطلق x )، که x عددی حقیقی است:
   
   
   
   
5. تعریف هندسی |x|: قدر مطلق x عبارت است از فاصله عدد x از مبداُ مختصات. به همین دلیل برای هر x داریم: و نیز می توان نوشت: .
   
   
6. اگر a و b دو عدد حقیقی باشند، آنگاه |a-b| عبارتست از فاصله ی بین a و b؛ به همین دلیل می توان نوشت:
                                                      |b-a|=|a-b|
   
   
7. فرض کنید a عددی حقیقی و b عددی نامنفی باشد، در اینصورت می توان نوشت:
   
   (الف) 
   
   (ب)  اگر و فقط اگر یا .
   
   توجه: اگر در (الف) و (ب) همه جا تساویها را برداریم، باز هم عبارات درستی خواهیم داشت.
   
   
8. با توجه به نکته ی پنجم، تعبیر هندسی نکته ی 7 را بیان کنید.
   
   
9. بازه های زیر را با استفاده از نماد مجموعه تعریف کنید و آنها را روی خط اعداد حقیقی نمایش دهید(a و b اعداد حقیقی هستند و a از b کوچکتر است):
   
   

حل چند مساله از مسائل کتاب:


تمرین ۱ صفحه ی ۴:

نشان دهید نقطه ی میانی بازه ی (a,b) برابر است با .

دو عبارت  و  را محاسبه کنید و نشان دهید این دو با یکدیگر برابرند. بنابر نکته ی 6 نتیجه بگیرید که فاصله ی  از a و b یکسان است.

در هر نامساوی مجوعه ی جواب x را مشخص کنید:

الف) 

 ج)

د)

الف)

یایا 

د)

در اين مقاله به معرفي سه نوع از اعداد مي پردازيم...

عدد جبري:

عدد حقيقي را عدد جبري از درجه ي n گوييم هر گاه: ريشه ي معادله ي بوده كه در آن ها اعداد صحيح و است و در هيچ معادله ي با ضرايب صحيح از درجه ي كم تر از n صدق نمي كند.

مثال: عددي جبري از درجه ي 2 است.

عدد متعالي:

عددي كه جبري نباشد را متعالي گوييم.

مثال:اعداد از مشهورترين اعداد متعالي هستند.(روش هاي اثبات متعالي بودن اين اعداد بسيار جالب هستند.)

عدد هندسي:

اين اعداد به صورت چند ضلعي هستند.در زير نمونه هايي از اين اعداد را آورده ايم:

 اعداد مثلثي:

 

 و تساوي برقرار است اگر و تنها اگر a=b. 

1.  مقدار کسینوس 36 درجه را حساب کنید (تمام جزئیات روش خود را توضیح دهید).
   
   حل مساله:
   
    برای سادگی فرض کنید (x=cos(36. بنابراین x مثبت است. حال می توان نوشت:
   
   
   

   

   ---

2. بنابر مساله ی قبل .  ثابت کنید:
    
   
   حل مساله:
   
    قرار دهید ثابت می کنیم:
   
   
   
   
   داریم:
   
   
   
   حال اگر به جای آلفا، 18 قرار دهید، x به دست آمده ، مساله حل می شود.

   ---

3. فرض کنید . در این صورت مقدار  را به دست آورید.
   
   حل مساله:
   
    از اتحاد زیر استفاده می کنیم:
   
   
   
   
   
   اگر طرفین  را به توان 2 برسانیم خواهیم داشت:
   
   
   
   
   حال اگر a=sinx و b=cosx با جایگذاری در اتحاد بالا به جواب زیر می رسیم:
   
   
   

   ---

4. همه مقادیر ممکن برای عدد طبیعی b را پیدا کنید به طوری که کسر  مساوی یک عدد صحیح باشد.
   
   منبع: کتاب ریاضی 1 استعدادهای درخشان آموزش و پرورش
   
   حل مساله:
   
   اگر کسر بالا را مساوی عدد طبیعی k  فرض کنید، خواهیم داشت . حال با توجه به اینکه k  نمی تواند مساوی 1 باشد، طرف سمت چپ، منفی است و لذا k  برابر است با 2 یا 3. با بررسی مختصر می توان دید که باید b=2.

   ---

5. ثابت کنید کسر  برای همه مقادیر صحیح  یک کسر ساده نشدنی است، یعنی برزگترین مقسوم علیه مشترک صورت و مخرج، ۱ است.
   
   منبع: کتاب ریاضی 1 استعدادهای درخشان آموزش و پرورش
   
   حل مساله:
   
   فرض کنید صورت و مخرج مضرب یک عدد طبیعی مانند n باشند. لذا برای یک k  از اعداد صحیح باید b+kn+1 نیز مضربی از n باشد. در نتیجه b+1 نیز مضربی از n است. چون b+2 مضربی از n است، لذا باید 1 نیز مضربی از n باشد. پس n=1.
   
   

   ---

   
   
6.  اتحادهای زیر را در نظر بگیرید و به وسیله آنها سه مساله زیر را حل کنید (معمولا به اولین اتحاد، اتحاد اویلر می گویند):
   
   
   
     
   
   (الف)  ثابت کنید شرط لازم و کافی برای آنکه  آن است که  یا .
   
   (ب) عبارت  را به عوامل ضرب تجزیه کنید.
   
   (ج) اگر a و b و c سه عدد مثبت باشند و ، مقدار عبارت زیر را به دست آورید:
   
   
   
   
   منبع: کتاب ریاضی 1 استعدادهای درخشان آموزش و پرورش
           مسابقات ریاضی کشوری- فروردین 1365 
   
   حل مساله:
   
   (الف) با توجه به اتحاد اول، اگر  آنگاه سمت چپ اتحاد اول، صفر خواهد شد و در نتیجه در سمت راست یا پرانتز اول صفر است یا پرانتز دوم. حال با توجه به اتحاد دوم، مساله الف حل می شود.
   
   (ب)  توجه کنید که مجموع عبارات داخل پرانتز ها صفر است. حال از مساله الف و نیز اتحاد مزدوج استفاده کنید تا به عبارت زیر که جواب مساله است، برسید:
   
   
   
   
   (ج)  با توجه به اتحاد دوم نتیجه می شود . بنابراین جواب مساله است.

   ---

7. n نقطه روی یک دایره انتخاب و وترهای بین هر جفت از این نقطه ها رسم شده اند. با فرض اینکه هیچ سه وتری (مگر در نقطه های انتهایی) همرس نباشند، چند نقطه تقاطع وجود دارد؟
   
   منبع: کتاب حل مساله از طریق مساله-ترجمه علی ساوجی
   
   حل مساله:
   
   در شکل زیر حالت مربوط به n=5 رسم شده است. توجه کنید که هر نقطه تقاطع (داخلی) چهار نقطه را مشخص می کند و خود به وسیله چهار نقطه واقع بر دایره مشخص می شود (این چهار نقطه به شکل منحصر به فردی دو وتر را مشخص می کنند که در داخل دایره یکدیگر را قطع می کنند). پس تعداد نقطه های تقاطع است.
   
   
   
   
   

   ---

8. می توان عدد ۵ را با در نظر گرفتن ترتیب عاملهای جمع، به ۶ طریق به صورت مجموعی از ۳ عدد طبیعی نوشت:
   
   
   
   
   فرض کنید m و n  اعداد طبیعی باشند که . با در نظر گرفتن ترتیب عاملهای جمع، به چند طریق می توان عدد n را به شکل مجموعی از m عدد طبیعی نوشت؟
   
   منبع: کتاب حل مساله از طریق مساله-ترجمه علی ساوجی
   
   حل مساله:
   
   n  را به شکل مجموعی از n تا 1 می نویسیم. عددی که به دنبالش هستیم مساوی است با تعداد انتخابهای m-1 علامت از میان n-1 علامت جمع؛ یعنی .
   
   

   ---

9. طول ضلعهای مثلثی قائم الزاویه، سه جمله متوالی تصاعد حسابی هستند. ثابت کنید که نسبت طول ضلعهای این مثلث  ۳:۴:۵  است. 
   
   منبع: کتاب پانصد مساله ریاضی پیکارجو - ترجمه مهران اخباریفر
   
   حل مساله:
   
   سه طول مورد نظر به شکل  a-d ، a و a+d  هستند و لذا . پس . بنابر این طول ضلعهای مثلث 4d، 3d و 5d است.
   
   

   ---

10. نشان دهید که به ازای هر عدد صحیح n،  یک عدد اول نیست.
    
    منبع: کتاب حل مساله از طریق مساله-ترجمه علی ساوجی
    
    حل مساله:
    
    می توان نوشت:
    
    
    
    از طرف دیگر با حل معادلات ساده درجه 2 می توان نشان داد که
    
    
    
    بنابر این،  همواره مرکب است و عدد اولی نیست.
    
    

    ---

11.  مقدار عبارت زیر را - بدون استفاده از ماشین حساب - به دست آورید:
    
    

    

    حل مساله:
    
     برای دیدن حل این مساله به لینک زیر مراجعه فرمایید:
    
    http://mahdymofidyahmedy.googlepages.com/w16.gif
    
    این مساله در المپیاد ریاضی کشور در سال 1367 مطرح شده بود. (کتاب المپیاد ریاضی در ایران - تالیف دکتر عبادالله محمودیان)
    
    

    ---

12. معادله ی زیر را حل کنید:

    

    ---

    
    

1. مثلث زیر را در نظر بگیرید. زوایای PBC و PCA و PAB همگی مساوی و برابر با 30 درجه اند. ثابت کنید این مثلث متساوی الاضلاع است. توجه کنید که هیچ اطلاعی درباره مکان نقطه P نداریم.
   
   
   
   
   حل مساله:
   
    به شکل زیر توجه کنید:
   
   
   
   
   فرض کنید
   
   
   
   بنابر قضیه سینوسها در مثلث داریم:
   
   
   
   
   لذا می توان نوشت:
   
   
   
   
   به همین ترتیب می توان ثابت کرد که:
   
   
   
   
   باضرب اینها درهم خواهیم داشت:
   
   
   
   
   و بنابراین
   
   
   
   
   درنتیجه:
   
   
   
   
   حال فرض کنید
   
   
   
   
   می توان دید که اگر x>0 آنگاه لذا
   
   
   
   
   
   که نتیجه می دهد:
   
   
   
   
   بد نیست بدانیم که این مساله قابل تعمیم به چند ضلعی های محدب است. به طور مثال یک چهار ضلعی محدب را با نقطه ای در درون آن در نظر بگیرید. از این نقطه به چهار راس چهار ضلعی وصل کنید به گونه ای که همانند مساله بالا یک در میان زاویه های مساوی اما در اینجا 45 درجه ایجاد شود. در اینصورت این چهار ضلعی باید یک مربع باشد. این مطلب برای چند ضلعی های بالاتر نیز برقرار است. حالت کلی مساله را به طور ساده می توان به صورت زیر بیان کرد:
   در داخل یک n-ضلعی محدب، نقطه P را در نظر بگیرید و آنرا به همه رئوس وصل کنید. یکی از n مثلث به وجود آمده و یکی از زوایای غیر هم راس با P را انتخاب کنید. این زاویه را آلفا بنامید. حال در جهت مثلثاتی حرکت کنید و همه زوایای مثلثهای دیگر را هم که از لحاظ مکانی مشابه با این زاویه هستند (به شکل زیر توجه کنید) آلفا بنامید. ثابت کنید اگر همه این زوایا با هم برابر باشند و داشته باشیم:
   
   
   
   
   آنگاه این n-ضلعی، منتظم است.
   
   
   
   
   البته حل این مساله چندان آسان نیست. اگر به راه حل خوبی از این مساله کلی تر دسترسی پیدا کردید، خوانندگان را بی نصیب نگذارید. متشکریم.
   
   

   ---

   
   
2. برای i=1,2 فرض کنید T_i مثلثی با اضلاع به طولهای b_i , a_i و c_i و مساحت A_i باشد. فرض کنید که  و T₂ مثلثی با زوایای حاده باشد. آیا می توان نتیجه گرفت که ؟
   
   منبع: مسابقه پاتنام آمریکا سال 2004
   
   حل مساله:
   
   بله. برای i=1,2 فرض کنید ، و به ترتیب زوایای روبه رو به اضلاع b_i , a_i و c_i باشند. چون ، بنابر این حداقل یکی از نامساویهای زیر برقرار است:
   
   
   
   
   بدون از دست دادن کلیت می توان فرض کرد که . اما  و اینکه sinx در صعودی است. لذا .

   ---

3.  فرض کنید:
   
   
   ثابت کنید:
   
   
   
   منبع: المپیاد ریاضی مجارستان سال 1897
   
   حل مساله:
   
    فرض کنیم R شعاع دایره محیطی و r شعاع دایره محاطی مثلثی باشد که زوایای آن آلفا، بتا و گاما هستند. بنابر یک قضیه معروف داریم:
   
   
   
   
   چون r از R کوچکتر است نامساوی مورد نظر ثابت می شود.
   
   

   ---

4. در مثلث دلخواه زیر، M وسط BC و I وسط AM است. BI را ادامه دهید تا AC را در D قطع کند. ثابت کنید مساحت مثلث ABC ، دوازده برابر مساحت مثلث AID است.
   
   
   
   
   
   منبع: المپیاد ریاضی در ایران، تالیف دکتر عبادلله محمودیان 
   
   حل مساله:
   
   به شکل زیر توجه کنید. چون میانه، مثلث را به دو قسمت هم مساحت تقسیم می کند بنابر این مساحت مثلث ABC چهار برابر AIC است. چون دو مثلث AIC و َAID دارای ارتفاع مشترک CH هستند کافیست ثابت کنیم AC سه برابر AD است. از I خطی موازی BC رسم می کنیم تا AC را در 'I قطع کند. چون I وسط AM است پس MC دو برابر I'I و لذا BC چهار برابر I'I است. از تشابه دو مثلث DI'I و DBC داریم:
   
   
   
   
   از D خطی موازی AM رسم می کنیم تا BC را در "D قطع کند. از تشابه دو مثلث AMC و D"DC داریم:
   
   
   
   
   اما دو مثلث BD"D و BIM نیز متشابهند، لذا
   
   
   
   
   
   
   
   

   ---

    
5. مستطیلی را مطابق شکل زیر تقسیم کرده ایم که اندازه بعضی از قسمتها در شکل نشان داده شده است. اگر قطعه های مستطیل را طوری مرتب کنیم که مربعی تشکیل دهند، محیط این مربع چه خواهد بود؟
   
   

   

   منبع: پانصد مساله ریاضی پیکار جو-ترجمه مهران اخباریفر
   
   حل مساله:
   
   طول ضلعهای مستطیل ۹ و ۱۶ است. بنابر این مساحت مربع باید ۱۴۴ باشد. پس طول ضلع مربع ۱۲ و محیط آن ۴۸ است.
   
   

   ---

6.  به شکل زیر توجه کنید. فرض کنید ABC مثلثی دلخواه با سه زاویه حاده باشد. سه ارتفاع AD و BE و CF را امتداد دهید تا دایره محیطی را به ترتیب در سه نقطه P و Q و R قطع کنند.اگر h طول بزرگترین ارتفاع و s طول کوچکترین پاره خط از بین پاره خطهای AP و BQ و CR باشد ثابت کنید عدد 4h-۳s نامنفی است.
   
   

   

   حل مساله:
   
   می دانیم که قرینه نقطه H نسبت به هر یک از اضلاع روی دایره محیطی است. حال با توجه به خواص مقدماتی مثلث و نیز نامساوی هندسی - حسابی می توان نوشت:
   
   

   

   
   

   ---

7. یک مثلث قائم الزاویه با اضلاع صحیح در نظر بگیرید. رئوس آن را به مرکز ثقل مثلث وصل کنید تا سه مثلث کوچکتر به دست آید. ثابت کنید مساحتهای این سه مثلث، اعداد صحیح زوج هستند.
   
    حل مساله:
   
    به شکل زیر توجه فرمایید:
   
   

   

   
   با استفاده از خاصیت نقطه همرسی میانه ها می توان ثا بت کرد که z=y=x  که y، x و z مساحتهای سه مثلث داخلی است و اینکه x ، یک سوم مساحت مثلث ABC است. حال با فرض اینکه زاویه C قائمه است و با توجه به سه تاییهای فیثاغورثی می توان رابطه های (1) و (2) را نوشت که m، n و k اعداد صحیح مثبت هستند.
   
   

   

   
   حال با کمی دقت می توان ثابت کرد که صورت آخرین کسر در فرمول (2) بر 2 و 3 بخشپذیر است که حل مساله را کامل می کند.
   
   برای دیدن راه حلی دیگر به اینجا مراجعه فرمایید. 
   
   این مساله در المپیاد داخلی سال 1986 اسپانیا مطرح شده بود.
   
   

   ---

8. خط d و نقاط A و B را که در یک طرف این خط قرار دارند، در نظر بگیرید. نقطه P روی این خط را به گونه ای بیابید که PA+PB کوتاهترین مقدار ممکن باشد. (ادعای خود را ثابت کنید.)
   
    حل مساله:
   
   پاره خط BC را بصورتی رسم می کنیم که که خط d عمود منصف آن باشد. پس همواره PC=PB.
   بنابر این PC+AP=PB+AP.چون کوتاهترین فاصله بین دو نقطه، اندازه ی پاره خطی است که آن دو را به یکدیگر وصل می کند، بنابراین PC+AP=PB+AP کمترین مقدار خود را دارد.
   
   

   ---

9. در مثلث ABC زاویه B دو برابر زاویه C است. ثابت کنید که:
   
   

   

   حل مساله:
   
    از abay که در اتاق ریاضیات به حل مساله پرداختند، تشکر می کنم. برای دیدن راه حل ایشان به لینک زیر مراجعه فرمایید:
   
   http://mahdymofidyahmedy.googlepages.com/s4.gif
   
   بنده راه حل دیگری را خدمتتان تقدیم می کنم:
   
   نیمساز زاویه B را رسم کنید تا AC را در نقطه D قطع کند. دو مثلث ABD و ABC مشابهند؛ لذا:
   
   

   

   
   این مساله در مسابقه طراحی سوالات خلاق برای معلمین استان فارس مطرح شده بود.
   

در آنالیز مختلط نیز همین علامت با همین نام به‌کار می‌رود. در این رشته یعنی قدر متغیر مختلط x (که آن را با | x | نشان می‌دهند) بیش از هر مقدار در نظر گرفته شده رشد می‌کند.

در نظریه مجموعه‌ها مفهوم بینهایت با اعداد ترتیبی و اعداد اصلی مربوط است. عدد اصلی مجموعه اعداد طبیعی را با نمایش می‌دهند و می‌خوانند «الف صفر» (از اولین حرف الفبای عبری به‌نام «الف»). این عدد «تعداد» عددهای مجموعه اعداد طبیعی را نشان می‌دهد، که «بینهایت» است. جالب است که بدانید که عدد اصلی مجموعه‌های N و Z و Q یکسان هستند ولی عدد اصلی مجموعه R برابر عددی است که آن را الف می‌‌خوانند. خوب است بدانید که الف برابر دو به توان الف صفر می‌‌باشد. بینهایت دارای دو مفهوم فیزیکی و ریاضی است که کاملا با یکدیگر متفاوتند.

مفهوم فیزیکی بینهایت، دارای تعریف دقیقی نمی‌باشد و در جای های مختلف دارای تعاریف متفاوت است. به عنوان مثال، می گوییم که اگر جسم در کانون عدسی محدب قرار گیرد، تصویر در بینهایت تشکیل می‌شود. حال دو عدسی با فواصل کانونی متفاوت در نظر بگیرید و اجسامی را روی کانون این دو عدسی قرار دهید. طبق قاعده، تصاویر هر دو در بینهایت تشکیل می‌شود. اما قطعا تصویر این دو دقیقا در یک نقطه تشکیل نمی‌شود؛ یعنی بینهایت برای این دو عدسی متفاوت است.

به عنوان مثالی دیگر، دو منبع گرمایی، مثلا دو اتو با درجه حرارتهای متفاوت را در نظر بگیرید. فاصله‌ای که در آن، دیگر اصلا گرمای اتو را احساس نکنیم، برای این دو اتو متفاوت است، به عبارت دیگر، بینهایت برای این دو اتو تفاوت دارد.

اما مفهوم بینهایت، در ریاضیات کاملا متفاوت با بینهایت فیزیکی است. علامت بینهایت در ریاضیات، است. در ریاضیات می گوییم: «بینهایت مقداری است که از هر مقدار دیگر بیشتر است.» به عنوان مثال، بینهایت را در اعداد طبیعی در نظر می گیریم و می گوییم: بینهایت از ۱، ۱۰، ۱۰۰، ۱۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰ و هر عدد دیگر که در نظر بگیرید، بزرگتر است.

این مفهوم، دقیقا همان مفهومی است که در «حد در بینهایت» در نظر گرفته می‌شود. به عنوان مثال، در تابع، وقتی می‌گوییم، یعنی این که x از هر عدد انتخاب شده بزرگتر است.

یکی از مهمترین مباحثی که بینهایت درآن دارای کاربرد است، نظریه مجموعه هاست. به عنوان مثال می دانیم که تعداد اعضای مجموعه اعداد حقیقی و مجموعه اعداد صحیح و طبیعی و ... بینهایت است. (تعداد اعضای هر مجموعه را عدد اصلی می‌نامند) در ریاضیات پیشرفته ثابت می‌شود که عدد اصلی مجموعه اعداد حقیقی و صحیح با یکدیگر برابر نیست.

از لحاظ تاریخی dx یک کمیت بی نهایت کوچک را نشان می‌‌دهد. هر چند در تئوریهای جدید، انتگرال گیری بر پایه متفاوتی پایه گذاری شده است به عنوان مثال تابع f را بین x=0 تا x=10 در نظر بگیرید ،مساحت زیر نمودار در واقع مساحت مستطیل خواهدبود که بین x=0 ،x=10 ،y=0 ،y=3 محصور شده است یعنی دارای طول 10 و عرض 3است پس مساحت آن برابر 30 خواهد بود.

اگر تابعی دارای انتگرال باشد به آن انتگرال‌پذیر گویند و تابعی که از انتگرال گیری از یک تابع حاصل می‌‌شود تابع اولیه گویند. اگر انتگرال گیری از تابع در یک محدوده خاص باشند به آن انتگرال معین گویند که نتیجه آن یک عدد است ولی اگر محدوده آن مشخص نباشد به آن انتگرال نامعین گویند.

محاسبه انتگرال

اکثر روش های اساسی حل انتگرال بر پایه قضیه اساسی حساب دیفرانسیل و انتگرال بنا نهاده شده است که بر طبق آن داریم:

1.f تابعی در بازه (a,b) در نظر می‌‌گیریم. 2.پاد مشتق f را پیدا می‌‌کنیم که تابعی است مانند f که و داریم: 3.قضیه اساسی حساب دیفرانسیل و انتگرال را در نظر می‌‌گیریم:

بنابراین مقدار انتگرال ما برابر خواهد بود.

به این نکته توجه کنید که انتگرال واقعاً پاد مشتق نیست (یک عدد است) اما قضیه اساسی به ما اجازه می‌‌دهد تا از پاد مشتق برای محاسبه مقدار انتگرال استفاده کنیم. معمولاً پیدا کردن پاد مشتق تابع f کار ساده‌ای نیست و نیاز به استفاده از تکنیکهای انتگرالگیری دارد این تکنیکها عبارتند از :

• انتگرال گیری بوسیله تغییر متغیر
• انتگرال گیری جزء به جزء
• انتگرال گیری با تغییر متغیر مثلثاتی
• انتگرال گیری بوسیله تجزیه کسرها

روش هایی دیگر نیز وجود دارد که برای محاسبه انتگرالهای معین به کار می‌‌رود همچنین می‌‌توان بعضی از انتگرال ها با ترفند هایی حل کرد برای مثال می‌‌توانید به انتگرال گاوسی مراجعه کنید.

تقریب انتگرالهای معین

محاسبه سطح زیر نمودار بوسیله مستطیل هایی زیر نمودار. هر چه قدرعرض مستطیل ها کوچک میشوندمقدار دقیق تری از مقدار انتگرال بدست میآید.

انتگرال هایی معین ممکن است با استفاده از روش های انتگرال گیری عددی ،تخمین زده شوند.یکی از عمومی‌ترین روش ها ،روش مستطیلی نامیده می‌‌شود در این روش ناحیه زیر نمودار تابع به یک سری مستطیل تبدیل شده و جمع مساحت آنها نشان دهنده مقدار تقریبی انتگرال است. از دیگر روش هایی معروف برای تخمین مقدار انتگرال روش سیمپسون و روش ذوزنقه‌ای است. اگر چه روش های عددی مقدار دقیق انتگرال را به ما نمی‌دهند ولی در بعضی از مواقع که انتگرال تابعی قابل حل نیست یا حل آن مشکل است کمک زیادی به ما می‌‌کند.

تعریف های انتگرال

از مهم‌ترین تعاریف در انتگرال می‌‌توان از انتگرال ریمان و انتگرال لبسکی(lebesgue) است. انتگرال ریمان بوسیله برنهارد ریمان در سال 1854 ارئه شد که تعریف دقیقی را از انتگرال ارائه می‌‌داد تعریف دیگر را هنری لبسکی ارائه داد که طبق این تعریف شرایط تعویض پذیری حد و انتگرال با شرط مساوی ماندن عبارت، ارائه می‌‌کرد. از دیگر تعاریف ارائه شده در زمینه انتگرال می‌توان به انتگرال riemann-stieltjes اشاره کرد. پس به طور خلاصه سه تعریف زیر از مهمترین تعاریف انتگرال میباشند:

• انتگرال ریمان
• انتگرال لبسکی
• انتگرال riemann-stieltjes

در حساب دیفرانسیل و انتگرال ، از انتگرال یک تابع برای عمومیت دادن به محاسبه مساحت ، حجم ، جرم یک تابع استفاده می شود. فرایند پیدا کردن جواب انتگرال را انتگرال گیری گویند.البته تعاریف متعددی برای انتگرال گیری وجود دارد ولی در هر حال جواب مشابه ای از این تعاریف بدست می آید. انتگرال یک تابع مثبت پیوسته در بازه (a,b) در واقع پیدا کردن مساحت بین خطوط x=0 , x=10 و خم منفی F است . پس انتگرال F بین a و b در واقع مساحت زیر نمودار است. اولین بار لایب نیتس نماد استانداری برای انتگرال معرفی کرد و به عنوان مثال انتگرال f بین a و b رابه صورت نشان می دهند علامت ،انتگرال گیری از تابع f را نشان می دهند ،aو b نقاط ابتدا و انتهای بازه هستند و f تابعی انتگرال پذیر است و dx نمادی برای متغیر انتگرال گیری است.

انتگرال یک تابع مساحت زیر نمودار آن تابع است.

از لحاظ تاریخی dx یک کمیت بی نهایت کوچک را نشان می دهد. هر چند در تئوریهای جدید، انتگرال گیری بر پایه متفاوتی
پایه گذاری شده است به عنوان مثال تابع f را بین x=0 تا x=10 در نظر بگیرید ،مساحت زیر نمودار در واقع مساحت مستطیل خواهدبود که بین x=0 ،x=10 ،y=0 ،y=3 محصور شده است یعنی دارای طول 10 و عرض 3است پس مساحت آن برابر 30 خواهد بود .

اگر تابعی دارای انتگرال باشد به آن انتگرال پذیر گویند و تابعی که از انتگرال گیری از یک تابع حاصل می شود تابع اولیه گویند . اگر انتگرال گیری از تابع در یک محدوده خاص باشند به آن انتگرال معین گویند که نتیجه آن یک عدد است ولی اگر محدوده آن مشخص نباشد به آن انتگرال نامعین گویند.

محاسبه انتگرال

اکثر روش های اساسی حل انتگرال بر پایه قضیه اساسی حساب دیفرانسیل و انتگرال بنا نهاده شده است که بر طبق آن داریم:

1.f تابعی در بازه (a,b) در نظر می گیریم .
2.پاد مشتق f را پیدا می کنیم که تابعی است مانند f که و داریم:
3.قضیه اساسی حساب دیفرانسیل و انتگرال را در نظر می گیریم:



بنابراین مقدار انتگرال ما برابر خواهد بود.

به این نکته توجه کنید که انتگرال واقعاً پاد مشتق نیست (یک عدد است) اما قضیه اساسی به ما اجازه می دهد تا از پاد مشتق برای محاسبه مقدار انتگرال استفاده کنیم .
معمولاً پیدا کردن پاد مشتق تابع f کار ساده ای نیست و نیاز به استفاده از تکنیکهای انتگرالگیری دارد این تکنیکها عبارتند از :

• انتگرال گیری بوسیله تغییر متغیر
• انتگرال گیری جزء به جزء
• انتگرال گیری با تغییر متغیر مثلثاتی
• انتگرال گیری بوسیله تجزیه کسرها

روش هایی دیگر نیز وجود دارد که برای محاسبه انتگرالهای معین به کار می رود همچنین می توان بعضی از انتگرال ها با ترفند هایی حل کرد برای مثال می توانید به انتگرال گاوسی مراجعه کنید .

تقریب انتگرالهای معین

محاسبه سطح زیر نمودار بوسیله مستطیل هایی زیر نمودار. هر چه قدرعرض مستطیل ها کوچک میشوندمقدار دقیق تری از مقدار انتگرال بدست میآید.

انتگرال هایی معین ممکن است با استفاده از روش های انتگرال گیری عددی ،تخمین زده شوند.یکی از عمومی ترین روش ها ،روش مستطیلی نامیده می شود در این روش ناحیه زیر نمودار تابع به یک سری مستطیل تبدیل شده و جمع مساحت آنها نشان دهنده مقدار تقریبی انتگرال است.
از دیگر روش هایی معروف برای تخمین مقدار انتگرال روش سیمپسون و روش ذوزنقه ای است. اگر چه روش های عددی مقدار دقیق انتگرال را به ما نمی دهند ولی در بعضی از مواقع که انتگرال تابعی قابل حل نیست یا حل آن مشکل است کمک زیادی به ما می کند .

تعریف های انتگرال

از مهم ترین تعاریف در انتگرال می توان از انتگرال ریمان و انتگرال لبسکی(lebesgue) است. انتگرال ریمان بوسیله برنهارد ریمان در سال 1854 ارئه شد که تعریف دقیقی را از انتگرال ارائه می داد تعریف دیگر را هنری لبسکی ارائه داد که طبق این تعریف شرایط تعویض پذیری حد و انتگرال با شرط مساوی ماندن عبارت، ارائه می کرد.
از دیگر تعاریف ارائه شده در زمینه انتگرال میتوان به انتگرال riemann-stieltjes اشاره کرد.

از دترمینان تا ماتریس (قالب pdf)

قضاياي مشتق يا دستور محاسبه مشتق توابع جبري و مثلثاتي 

اگر بخواهيم مشتق هر تابعي را به كمك تعريف مشتق بدست آوريم محاسبات زيادي لازم است .

به خصوص در برخي توابع اين محاسبات پيچيده و مشكل خواهد بود . به همين علت مشتق

برخي توابع را در حالت كلي ( بعنوان قضيه ) محاسبه مي نمايند و به كمك آنها مشتق ديگر توابع

را بدست مي آورند . لذا در اين جا دستورهاي بدست آمده را با مطالب تكميلي و با ذكر مثالهايي

در هر مورد در جدول زير مي آوريم .