Mục lục bài họcĐang ở d04-b1
← AP Precalculus
0/28 bài đã học xong
Chương 4 · Logarithmic Functions and Modeling · Bài 1/4 của chương · bài 13/28 của AP Precalculus

Inverse Functions

Hàm ngược
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

When does an inverse exist?

A function $f$ has an inverse exactly when it is one-to-one: no output value is hit twice. Graphically this is the horizontal line test; analytically, on the AP exam, the working criterion is that $f$ is strictly monotonic (always increasing or always decreasing) on the interval in question. A function that turns around — like $x^2$ on all of $\mathbb{R}$ — must first be restricted to a monotonic piece before an inverse can be defined.

The inverse undoes $f$: $f^{-1}(b)=a \iff f(a)=b$. Three consequences carry almost every exam question:

  • Domain and range swap: the domain of $f^{-1}$ is the range of $f$, and vice versa.
  • The graph of $f^{-1}$ is the reflection of the graph of $f$ across the line $y=x$ — every point $(a,b)$ becomes $(b,a)$.
  • Compositions cancel: $f\left(f^{-1}(x)\right)=x$ on the domain of $f^{-1}$, and $f^{-1}\left(f(x)\right)=x$ on the domain of $f$.

To find a formula: write $y=f(x)$, swap the roles of $x$ and $y$, then solve for $y$. The algebra is routine; stating the correct domain afterwards is where the points hide.

Giải thích tiếng Việt

Hàm $f$ có hàm ngược đúng khi nó một-đối-một: không giá trị đầu ra nào bị trúng hai lần. Trên đồ thị là phép thử đường ngang; trên đề AP thì tiêu chuẩn làm việc là $f$ đơn điệu ngặt (luôn tăng hoặc luôn giảm) trên khoảng đang xét. Hàm nào quay đầu — như $x^2$ trên toàn $\mathbb{R}$ — phải cắt lấy một khúc đơn điệu trước rồi mới nói chuyện hàm ngược.

Ba hệ quả gánh gần hết câu hỏi thi:

  • Miền xác định và miền giá trị đổi chỗ: domain của $f^{-1}$ chính là range của $f$, và ngược lại.
  • Đồ thị $f^{-1}$ là ảnh phản chiếu của đồ thị $f$ qua đường $y=x$: điểm $(a,b)$ hoá thành $(b,a)$.
  • Hợp thành triệt tiêu: $f\left(f^{-1}(x)\right)=x$ và $f^{-1}\left(f(x)\right)=x$ trên đúng miền của từng vế.

Tìm công thức: viết $y=f(x)$, tráo vai $x$ và $y$, giải ra $y$. Phần đại số ai cũng làm được; điểm nằm ở câu ghi đúng miền xác định sau khi đảo.

x y y = x (1, 3) trên f (3, 1) trên f⁻¹ f: hàm mũ f⁻¹: hàm log
Phản chiếu qua $y=x$ là tráo toạ độ, không phải lật trên–dưới. Điểm $(1,3)$ của $f$ đổi chỗ hai toạ độ thành $(3,1)$ của $f^{-1}$; đoạn nối hai điểm luôn vuông góc với $y=x$. Hệ quả đề hay hỏi: tiệm cận ngang của hàm mũ ($y=0$) phản chiếu thành tiệm cận đứng của hàm log ($x=0$) — mọi tính chất của $f$ đều có phiên bản xoay $90^\circ$ ở $f^{-1}$.
Ví dụ — đảo một mô hình mũ có tịnh tiến

Cho $f(x)=3\cdot 2^{\,x-1}+5$. Tìm $f^{-1}(x)$ và miền xác định của nó.

Giải.

Viết $y=3\cdot 2^{\,x-1}+5$ rồi giải ngược từng lớp, bóc từ ngoài vào trong:

$$y-5=3\cdot 2^{\,x-1}\;\Rightarrow\;\frac{y-5}{3}=2^{\,x-1}\;\Rightarrow\;x-1=\log_2\!\left(\frac{y-5}{3}\right)$$

Tráo tên biến: $f^{-1}(x)=1+\log_2\!\left(\dfrac{x-5}{3}\right)$.

Miền xác định của $f^{-1}$ = miền giá trị của $f$. Vì $3\cdot 2^{\,x-1}>0$ với mọi $x$ nên $f(x)>5$ ⇒ domain của $f^{-1}$ là $(5,\infty)$. Đối chiếu chéo: bên trong log cần $\frac{x-5}{3}>0$, cũng cho $x>5$ — hai đường kiểm tra khớp nhau.

Bẫy hay mất điểm — Ký hiệu $f^{-1}(x)$ không phải $\dfrac{1}{f(x)}$ — đề AP cài phương án nghịch đảo này gần như trong mọi câu hàm ngược. Bẫy thứ hai tinh vi hơn: tìm xong công thức $f^{-1}$ mà quên khai miền xác định, trong khi miền đó phải chép từ miền giá trị của $f$ chứ không đọc từ công thức mới.
Phải nhớ — Khả nghịch = đơn điệu ngặt. Đồ thị $f^{-1}$ = đồ thị $f$ soi qua gương $y=x$, nên mọi thứ đổi chỗ: điểm $(a,b)\to(b,a)$, domain ↔ range, tiệm cận ngang ↔ tiệm cận đứng.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Logarithmic Functions and Modeling gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận, ra khó hơn đề thật 30–50%. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →