1変数関数y=f(x)=x3の性質 :トピック一覧   
y=x3のグラフ/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
3乗根と3√の定義 

1変数関数の具体例:y=x / y=x2/ 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)= x3

グラフ

R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)=x3グラフは、下図のとおり。



y=x~3のグラフ




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  y=f(x)= x3の増減
  R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3は、狭義単調増加関数
y=x~3のグラフ





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y=f(x)= x3の値域
  R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3値域は、R(−∞,∞


y=f(x)= x3は非有界
  R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3は、上にも下にも有界でない

y=f(x)= x3の最大値・最小値
  R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3R(−∞,∞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)= x3R(−∞,∞における最小値も、
  存在しない。
y=x~3のグラフ





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y=f(x)= x3による逆像。立方根 3√の定義

 一般化:べき関数y=xnによ る逆像





【文献-タイプA】
下記2文献では、「R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」による実数y逆像立方根と呼ぶ。
 ・『岩波数学入門辞典』べき根(p.546)
 ・吉田栗田戸田『昭和63年3/31文部省検定済 高等学校基礎解析』2章1.指数の拡張-[累乗根](p.41)。
【文献-タイプB】
下記文献では、「[0,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= x3」による「非負の実数y」の逆像立方根と呼ぶ。
 ・小平『解析入門I』§2.3-a) (p.89);n乗根一般。
 ・ 松坂『解析入門1』3.2E-例(p.113);n乗根一般。


 赤攝也『実数論講義』§6.5定義6.5.3(p.197)

【解説】

・左図からわかるように、
 「R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」に関して、
   任意の実数yに対して、
   yf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)= x3」は単射
 したがって、「R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」には、逆関数が存在する
・「実数yの『R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3』による逆像」を、 
       記号   3
y 
 または、 y1/3     
  で表す。

・「(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」の逆関数(−∞,∞で定義された1変数関数x = f-1(y)」を、
    x=f-1(y)  3
y 
 または、 x=f-1(y)y1/3  
  で表す。
一般化:   n 

・ 「R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」による、y= 逆像

y=f(x)=xによる逆像

・「実数yの『R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3』による逆像」を、 
 「実数y立方根、「実数y三乗根」などと呼び、
       記号   3
y 
 または、 y1/3     
  で表す。

これを一般化した概念→   n 



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  y=f(x)= x3 と全単射
  R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3は、単射。 
  ※な ぜ?→下図をいじるとわかるように、
      任意の実数yに対して、
      yfによる逆像 f−1(y)は 「1個の実数」のみからなるので。
 [図]「(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」による、y= 逆像

y=f(x)=xによる逆像
R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3は、Rの上への全射

・だから、
  
R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3は、Rの上への全単射になっている。




【文献】

 ・黒田『微分積分学』3.1.2-例3.2(pp.86-7)。




 



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y=f(x)=x3の逆関数
[説明]

[逆関数の存在の有無]

・「R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」は単射になるので、
 「R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」の逆対応は、
   
関数の定義を満たす。
  すなわち、
   「R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」には、逆関数が存在する

[逆関数の定義域]

(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」の値域(−∞,∞だから、
 「(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」の逆関数は、
 「(−∞,∞で定義された1変数関数x= f-1(y)」となる。

[逆関数の表現]

・「正の実数yの『(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3』による逆像」は、
       記号   3
y 
 または、 y1/3     
  で表される。
  したがって、
  「(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」の逆関数
       「(−∞,∞で定義された1変数関数x= f-1(y)
  は、
    x=f-1(y)  3
y 
 または、 x=f-1(y)y1/3  
  と表される。








【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


【文献】

  ・吉田栗田戸田『昭和63年3/31文部省検定済 高等学校基礎解析』2章1.指数の拡張-[累乗根](p.41)。。







[ (-∞,∞)で定義された1変数関数y=f (x)= x3の逆関数のグラフ]

・「(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」のグラフを、
   通常とは逆に、
   「yの値を一つ決めて、それに対応するxの値(yの値の逆像)を読み取る」
  という方向で読み取ると(→右図)、
  「(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」の逆関数 x=f-1(y)  3
y 
グラフ 
  となる。
・慣例に従って、
  「(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」の逆関数 x=f-1(y)  3
y 

 のx,yを入れ替えて、
  y=f-1(x)  3
x 

 としたグラフが下図。



[図:「yx3のグラフ」を「逆関数のグラフ」として読む]

    「(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3」による、y= 逆像は?
y=f(x)=xによる逆像


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y=f(x)=x3の極限

R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3は、

    どんな実数aに対しても、 f(x)a3 (xa) 






なぜ?

y=g(x)=xの極限の性質より、
 y=g(x)= xは、
 どんな実数aに対しても、 g(x)a (xa)。

y=g(x)=x2の極限の性質より、
 y=g(x)= x2は、
 どんな実数aに対しても、 g(x)a2 (xa)。

「関数どおしの積」の極限は、「関数の極限」どおしの積となるという定理と、
 上記で得られた「g(x)の極限値」より、
  g(x)3a3 (xa)

・したがって、f (x)=g(x)3= x3は、
 どんな実数aに対しても、 f(x)a3(xa) 。










【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】
 ・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):
     ・多項式関数一般に関して。
     ・定数関数の極限f(x)=xの極限と、関数の極限の和積による証明つき。
 ・黒田『微分積分学』3.3.2-例3.16(p.102):「任意の多項式はRで連続」。
  ・証明として、
   定数関数とf(x)=xRで連続だから、連続関数の和差積・定数倍も連続関数より。




 

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  y=f(x)=x3の連続性

R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3は、

 R(−∞,∞上の連続関数







なぜ?

 ・y=f (x)= x3という定義より、
   どんな実数aに対しても、f(a)= a3
 ・y=f (x)= x3の極限の性質より、
   どんな実数aに対しても、 f(x)a3(xa)
 ・以上二点より、
   どんな実数aに対しても、 f(x)f(a) (xa) 
  つまり、
  R(−∞,∞で定義された1変数関数y=f (x)= x3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)= x3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】
 ・黒田『微分積分学』3.3.2-例3.16(p.102):「任意の多項式はRで連続」。
   →証明:定数値関数の連続性y=f(x)=xの連続性連続関数の和積定数倍も連続
 ・吉永『初等解析学:実数+イプシロンデルタ+積分』例3.2.7(p.115):多項式一般。
        ・証明:多項式関数の極限の性質より。
 ・小林昭七『微分積分読本:1変数』第2章-1(p.38):多項式一般。証明:
   →証明:定数値関数の連続性y=f(x)=xの連続性連続関数の和積も連続




 


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