Definicja funkcji liniowej

Funkcją liniową nazywamy funkcję określoną wzorem \(f(x)=ax+b\), gdzie \(a \in \mathbb{R}, b \in \mathbb{R}\).

 

Wykresem funkcji liniowej jest prosta. Liczbę \(a\) nazywamy współczynnikiem kierunkowym funkcji.

 

Współczynnik kierunkowy funkcji jest równy tangensowi kąta między prostą będącą wykresem funkcji, a dodatnią półosią OX.

 

 

Funkcja liniowa f(x) z wyznaczonem kontem α względem osi x. Podpisana: a = tg(α).

 

 

- Jeśli znamy współrzędne dwóch punktów należących do wykresu funkcji liniowej \(A=(x_A, y_A), \;\;B=(x_B, y_B)\), to współczynnik kierunkowy funkcji możemy obliczyć ze wzoru:

 

\(a=\frac{y_B-y_A}{x_B-x_A}\)

 

 

- Jeśli \(a \neq0\), to funkcja \(f(x)=ax+b\) ma jedno miejsce zerowe \(x_0=-\frac{b}{a}\).

 

- Wykres funkcji liniowej przecina oś OY w punkcie o współrzędnych \((0, b)\).

 

Przykład 1

Polecenie:

 

Wyznacz wzór funkcji liniowej wiedząc, że do jej wykresu należą punkty \(A=(1, \;2)\) i \(B=(2,\;5)\).

 

 

 

I sposób

 

 

Wyznaczmy współczynnik kierunkowy funkcji korzystając ze wzoru na współczynnik kierunkowy:

 

\(a=\frac{y_B-y_A}{x_B-x_A}\).

 

\(a=\frac{5-2}{2-1}=\frac{3}{1}=3\)

 

 

Teraz wyznaczymy współczynnik \(b\) podstawiając do ogólnego wzoru funkcji liniowej wyznaczoną wartość współczynnika \(a\) oraz współrzędne jednego z punktów należącego do wykresu funkcji, np. \(A\).

 

\(f(x)=ax+b\)

\(2=3 \cdot1+b\)

\(2=3+b\)

\(b=-1\)

 

 

Teraz możemy zapisać wzór funkcji wstawiając wyznaczone wartości współczynników \(a\) i \(b\): \(f(x)=3x-1\).

 

 

 

II sposób

 

 

Wstawiamy współrzędne każdego z punktów \(A\) i \(B\) do wzoru ogólnego funkcji liniowej otrzymując dwa równania:

 

\(A\)\(2=a \cdot1+b\)

\(B\)\(5=a \cdot2+b\)

 

 

Teraz rozwiązujemy układ równań:

 

\(\left\{ \begin{array}{rcl} 2=a+b\;\;\;\;\;/ \cdot(-1) \\ 5=2a+b \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; \end{array}\right.\)

 

 

\(\left\{ \begin{array}{rcl} -2=-a-b \\ 5=2a+b\; \end{array}\right.\)

 

 

Po dodaniu stronami obu równań otrzymujemy:

\(3=a\)

 

 

Aby wyznaczyć współczynnik \(b\) wstawiamy wyznaczoną wartość \(a\) do dowolnego równania, np. pierwszego:

\(2=3+b\)

\(-1=b\)

 

 

Teraz możemy zapisać wzór funkcji wstawiając wyznaczone wartości współczynników \(a\) i \(b\): \(f(x)=3x-1\).

 

 

Przykład 2

Polecenie:

 

Wyznacz miejsce zerowe funkcji \(f(x) = -2x+5\).

 

 

I sposób

 

 

Obliczamy miejsce zerowe korzystając ze wzoru \(x_0=-\frac{b}{a}\).

 

\(x_0=-\frac{5}{-2}\)

\(x_0=2\frac{1}{2}\) - miejsce zerowe

 

 

II sposób

 

 

Miejsce zerowe to argument, dla którego wartość funkcji wynosi 0, więc możemy obliczyć miejsce zerowe za pomocą równania:

 

\(-2x+5=0\)

\(-2x=-5\;\;\;/:(-2)\)

\(x=2\frac{1}{2}\) - miejsce zerowe