1変数関数y=f(x)=x の性質 :トピック一覧   
・グラフ/増減/値域/逆像/単射/全射/全単射/逆関数/極限/連続/有界性/最大最小/極大極小/凹凸    

※1変数関数の具体例: y=x2/ y=x3 / y=1/x  → 自然数指数の冪関数/整数指数のべき関数/有理数指数のべき関数/実数指数のべき関数
           定数値関数/比例/一次関数/二次関数/三次関数→多項式関数  
           指数関数/対数関数 
           絶対値関数/三角関数 /ガンマ関数
※1変数関数に関する諸概念の定義:1変数関数一般の定義/極限/連続性/微分/定積分/広義積分/スチルチェス積分
※関数定義関連ページ:2変数関数/n変数関数/実数値関数一般/ベクトル値関数/写像一般
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  y=f(x)= x 

・R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)=xは、Rにおける恒等写像になっている。

グラフ

・y=xのグラフは、
 ・原点(0,0)で、x軸,y軸と交差する
 ・x軸,y軸にたいして、45°の角度をなす
 ・R2上の直線
 である。  




[文献]



  ・赤攝也『実数論講義』§6.1(p.162)

 


y=xのグラフ




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  y=f(x)= xの増減
  ・y=f (x)= xは、 (−∞,+∞)で狭義単調増加関数。
y=xのグラフ




  y=f(x)= xの値域
  ・R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xの値域は、 R=(−∞,∞) 。
   
y=xのグラフ



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y=f(x)= xによる逆像
 
[図]R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xによる y= の逆像 f-1(  )
 y=xによる逆像

 





・左図からわかるように、
 


  どのように、実数yを選んでも、
   実数yのfによる逆像 f−1(y)は、「1個の実数」からなる。

・つまり、
 「R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= x」は、
  単射である。

・このことを根拠として、
  「R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= x」
  には逆関数が存在するといえる。








y=f(x)= xは非有界
  ・R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xは、上にも下にも有界でない。y=xのグラフ



y=f(x)= xの最大値・最小値
  ・R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xのR=(−∞,∞)における最大値は、
  存在しない。
・R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xのR=(−∞,∞)における最小値は、
  存在しない。


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  y=f(x)= x と全単射
  ・R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xは、単射であり、かつ、Rの上への全射。
 したがって、R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xは、Rの上への全単射。

※R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xが単射だといえるのは、なぜ?
 →下図をいじるとわかるように、
  どのように、実数yを選んでも、
      実数yのfによる逆像 f−1(y)が「1個の実数」からなる
  から。
 





・このことを根拠として、  


 「R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= x」
 には逆関数が存在するといえる。









[図]

 R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xによる y= の逆像 f-1(  )
 y=xによる逆像


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y=f(x)=x の極限

・R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xは、
    どんな実数aに対しても、 f(x)→a (x→a) 





※なぜ?

・y=f (x)= xの定義より、(∀x∈R)(x=f(x))だから、
  どんな実数aに対しても、
    ∀x∈R ( |x−a|=|f(x)―a| )

・したがって、
 どんな実数aに対しても、
  ∀ε>0 ∀x∈R ( 0<|x−a|<ε⇒|f(x)―a|<ε)
 が満たされる。

 よって、
 どんな実数aに対しても、
  ∀ε>0と、δ=εとに対して、
    ∀x∈R ( 0<|x−a|<δ⇒|f(x)―a|<ε)
 が満たされることになる。    

・つまり、
 どんな実数aに対しても、
  f(x)→a(x→a)の定義
  「∀ε>0 ∃δ>0 ∀x∈R ( 0<|x−a|<δ⇒|f(x)―a|<ε)」
 は満たされる。










【関連項目】
 ・1変数関数の極限定義
 ・1変数関数の具体例の極限:
   定数値関数/y=x/比例/一次関数/反比例/二次関数/べき関数
   指数関数/対数関数/絶対値関数/三角関数/ガンマ関数
【文献】
 ・黒田『微分積分学』3.2.1-例3.5(p.93):証明つき。
 ・吉永『初等解析学:実数+イプシロンデルタ+積分』例3.1.5(p.109):証明つき。


 ・赤攝也『実数論講義』§6.1例4(p.165):ε-δ論法による証明付。
 



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  y=f(x)=x の連続性

 R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xは、

     R=(−∞,∞)上の連続関数。
  





※なぜ?

・y=f (x)= xという定義より、
   どんな実数aに対しても、f(a)= a
・y=f(x)=xの極限の性質より、 
   どんな実数aに対しても、 f(x)→a (x→a)
・以上二点より、
 どんな実数aに対しても、 f(x)→f(a) (x→a) 
 つまり、
 R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xは、
   どんな実数aにおいても、連続性の定義を満たす。
 したがって、
   R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xは、
     R=(−∞,∞)上の連続関数。  
 










【関連項目】
 ・1 変数連続関数の定義
 ・1変数関数の具体例の連続性:
   定数値関数/y=x/比例/一次関数/反 比例/二次関数/べき関数
   指数関数/対数関数/絶 対値関数/三角関数/ガンマ関数
【文献】
 ・吉永『初等解析学:実数+イプシロンデル タ+積分』例3.2.7(2)(p.115):
         証明は、y=f(x)=xの極限の性質より。
 ・小平『解析入門I』§2.2-a (p.81):「明らかに」として証明なし
 ・小林昭七『微分積分読本:1変数』第2章 -1(p.38):証明なし「明らかに連続」


 ・赤攝也『実数論講義』§6.3例3(p.176): 証明付。




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 y=f(x)=x の逆関数
  R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xには、逆関数が存在する。
 ※なぜ?
  どのように、実数yを選んでも、実数yのfによる逆像 f−1(y)は「1個の実数」からなる[→下図]。
 





【関連項目】  


 ・1変数関数の「逆関数(の存在)」定義
 ・1変数関数の具体例の「逆関数(の存在)」について:
   定数値関数/y=x/比例/一次関数/反比例/二次関数/べき関数
   指数関数/対数関数/絶対値関数/三角関数/ガンマ関数









[図]

 R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xによる y= の逆像 f-1(  )
 y=xによる逆像

  だから、
  実数yに対して、その「fによる逆像f-1(y)」を返す「対応規則」
     x = f-1(y)  
  は、R=(−∞,∞)で定義された関数の定義を満たす。 



・
R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xの逆関数は、
    x = f -1 (y)=y
  慣例に従って、x,yを入れ替えて、独立変数をx,従属変数をyで表すと、
 R=(−∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= xの逆関数は、
    y=g(x)= x