Область визначення й область значень функції
~15 хв · 9 розділів · 9 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії Підготовка до НМТ 2027: Математика — повний курс.
Область визначення функції з дробом, коренем парного степеня й логарифмом — система обмежень і числова пряма. Область значень — проєкція графіка на вісь Oy та оцінки x² ≥ 0, |x| ≥ 0, √x ≥ 0. Кусково задана функція: обчислення значення за формулою, що відповідає проміжку аргументу.
Поняття функції — одне з найважливіших у математиці. У повсякденні ми теж часто маємо справу з функціональними залежностями: вартість покупки залежить від кількості товару, температура повітря — від часу доби, а пройдений шлях — від часу руху. Формальне означення таке: функція — це правило, за яким кожному значенню незалежної змінної x з деякої множини D відповідає єдине значення залежної змінної y.
Незалежну змінну x називають аргументом функції, а залежну змінну y — значенням функції. Запис y = f(x) читають як «ігрек дорівнює еф від ікс». Наприклад, для функції f(x) = x² − 3x значення при x = −2 обчислюють так: f(−2) = (−2)² − 3·(−2) = 4 + 6 = 10. Отже, f(−2) = 10 — це значення функції в точці −2.
Графік функції
Графік функції — це множина всіх точок координатної площини з координатами (x; f(x)), де x пробігає область визначення. Точка A(a; b) належить графіку функції y = f(x) тоді й лише тоді, коли f(a) = b. Наприклад, точка (2; 1) лежить на графіку y = 3x − 5, бо 3·2 − 5 = 1. А от точка (2; 4) не належить цьому графіку, адже 3·2 − 5 ≠ 4.
Важлива властивість: крива є графіком функції, лише якщо кожна вертикальна пряма перетинає її не більше ніж в одній точці. Коло цій умові не задовольняє — вертикальна пряма перетинає коло у двох точках, тому коло не є графіком функції.
Способи задання функції
Функцію можна задати чотирма основними способами:
Формулою (аналітичний спосіб): y = √(x + 2), y = 3x − 5. Це найпоширеніший спосіб, який дає змогу обчислити значення функції для будь-якого x з області визначення.
Графіком: функцію задають малюнком — лінією на координатній площині. Значення функції в точці знаходять як ординату точки графіка з відповідною абсцисою.
Таблицею значень: для окремих значень аргументу вказують відповідні значення функції. Наприклад, x: 0, 1, 2 → y: 3, 5, 7. З таблиці можна прочитати лише ті значення, які в ній подано.
Словесно: «кожному числу відповідає його квадрат» — це функція y = x².
Кусково задана функція
Окремий випадок — кусково задана функція, яка має різні формули на різних проміжках. Наприклад:
Щоб обчислити значення такої функції, спершу визначають, якому проміжку належить аргумент, а потім застосовують відповідну формулу. Для x = −2 (проміжок x < 1) маємо f(−2) = (−2)² = 4. Для x = 1 (проміжок x ≥ 1) маємо f(1) = 3 − 1 = 2. Для x = 4 (проміжок x ≥ 1) маємо f(4) = 3 − 4 = −1. Точку стику x = 1 завжди обчислюють за тією формулою, де стоїть нестрогий знак (≥ або ≤). Уміння обчислювати значення кусково заданої функції — перший крок завдання 19 демоваріанта НМТ-2026.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Область визначення функції позначають D(f) (від англ. domain — область). Це множина всіх значень аргументу, за яких формула, що задає функцію, має зміст. Якщо область визначення не вказано окремо, вважають, що вона складається з усіх x, для яких можна обчислити f(x).
Найпростіший випадок — многочлен. Функція y = x³ − 2x + 7 визначена при всіх дійсних x, тому D = (−∞; +∞). Те саме стосується будь-якого многочлена: скільки б не було доданків, він існує для будь-якого x.
Три основні обмеження
У цьому юніті розглядаємо три основні обмеження, за яких формула втрачає зміст. Їх треба знати напам'ять:
Ситуація | Умова | Приклад | Область визначення |
|---|---|---|---|
Знаменник дробу | знаменник ≠ 0 | y = 5/(x + 4) | x ≠ −4 |
Корінь парного степеня | підкореневий вираз ≥ 0 | y = √(6 − 2x) | x ≤ 3 |
Логарифм | вираз під логарифмом > 0 | y = log₂(x − 1) | x > 1 |
Є й інші обмеження: tg x визначений при x ≠ π/2 + πk, k ∈ ℤ; основа логарифма має бути додатною й не дорівнювати 1; степінь із дробовим показником визначений лише для додатної основи (за додатного показника — і для 0); вираз 0⁰ не має змісту.
Корінь непарного степеня (третього, п'ятого тощо) обмежень не дає: y = ∛(x − 5) визначена при всіх x, тобто D = (−∞; +∞). Те саме для кореня п'ятого степеня: y = ⁵√(x + 2) теж визначена всюди.
Важливі нюанси
Нуль у чисельнику дробу дозволений. Наприклад, функція y = x/(x − 2) визначена при x = 0, бо f(0) = 0/(0 − 2) = 0. Виключаємо лише x = 2, де знаменник дорівнює нулю.
Область визначення шукають до будь-яких спрощень. Функція y = (x² − 9)/(x − 3) не визначена при x = 3, хоча після скорочення вийшло б x + 3. Чому? Бо при x = 3 знаменник початкового дробу дорівнює нулю, а на нуль ділити не можна. Тому D = (−∞; 3) ∪ (3; +∞).
Корінь у чисельнику й у знаменнику — різні умови
Коли корінь парного степеня стоїть у чисельнику, умова нестрога: y = √(x − 3) визначена при x − 3 ≥ 0, тобто x ≥ 3. А коли корінь у знаменнику, умова стає строгою: y = 1/√(x − 3) визначена при x − 3 > 0, тобто x > 3. Адже знаменник не може дорівнювати нулю, а корінь дорівнює нулю саме при x = 3.
Логарифм у знаменнику додає дві умови: вираз під логарифмом має бути додатним, і сам логарифм не може дорівнювати нулю. Для y = 1/lg x маємо x > 0 і lg x ≠ 0, тобто x ≠ 1. Отже, D = (0; 1) ∪ (1; +∞).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Коли функція містить кілька «небезпечних» елементів — дріб, корінь, логарифм — кожне обмеження виписують окремо й об'єднують у систему. Область визначення — це переріз (спільна частина) множин розв'язків усіх нерівностей, а не їх об'єднання.
Приклад 1: дріб і корінь
Розглянемо функцію y = √(x + 2)/(x − 1). Маємо два обмеження:
Корінь парного степеня: x + 2 ≥ 0 → x ≥ −2
Знаменник дробу: x − 1 ≠ 0 → x ≠ 1
Беремо спільну частину (переріз): x ≥ −2 і x ≠ 1. На числовій прямій зафарбовуємо проміжок від −2 до +∞, а точку 1 виколюємо. Запис проміжками: D = [−2; 1) ∪ (1; +∞).
Приклад 2: корінь і логарифм
Для функції y = √(x + 5) + lg(3 − x) маємо:
Корінь: x + 5 ≥ 0 → x ≥ −5
Логарифм: 3 − x > 0 → x < 3
Переріз: x ≥ −5 і x < 3 дає D = [−5; 3). Точка −5 входить (квадратна дужка), бо корінь допускає рівність нулю. Точка 3 не входить (кругла дужка), бо логарифм вимагає строгої додатності.
Приклад 3: дріб із квадратом знаменника
Функція y = √(4 − x)/(x² − 9) має три обмеження:
Корінь: 4 − x ≥ 0 → x ≤ 4
Знаменник: x² − 9 ≠ 0 → x ≠ −3 і x ≠ 3
Переріз: x ≤ 4, x ≠ −3, x ≠ 3. Запис проміжками: D = (−∞; −3) ∪ (−3; 3) ∪ (3; 4].
Як правильно записувати відповідь
Квадратна дужка означає, що кінець проміжку належить області визначення (нестрогий знак нерівності). Кругла дужка — кінець не належить (строгий знак або виколота точка). Біля символів −∞ і +∞ дужка завжди кругла, бо нескінченність — не число.
Перевіряти себе варто підстановкою: взяти межове число й підставити у формулу. Якщо обчислення можливе — точка входить, якщо ні — не входить. Також варто підставити число, яке свідомо не належить D, і переконатися, що формула втрачає зміст.
Кількість цілих чисел в області визначення
Іноді в завданні питають, скільки цілих чисел належить області визначення. Наприклад, для y = √(x + 1) + √(5 − x) маємо x + 1 ≥ 0 → x ≥ −1 і 5 − x ≥ 0 → x ≤ 5. Отже, D = [−1; 5]. Цілі числа на цьому проміжку: −1, 0, 1, 2, 3, 4, 5 — усього 7 чисел. Рахувати треба включно з обома кінцями, якщо вони входять до D.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Область значень функції позначають E(f) (від фр. ensemble — множина). Це множина всіх значень y, яких набуває функція, коли аргумент x пробігає всю область визначення.
Область значень за графіком
Якщо функцію задано графіком, область визначення читають як проєкцію графіка на вісь Ox (усі абсциси точок графіка), а область значень — як проєкцію на вісь Oy (усі ординати). Достатньо знайти найнижчу й найвищу точку графіка.
Кінці графіка можуть бути зафарбовані (точка належить графіку) або виколоті (не належить). Якщо найнижча точка графіка має координати (1; −2), найвища — (−3; 5), і обидві зафарбовані, то область значень E = [−2; 5]. Зверни увагу: область значень визначають ординати точок, а не абсциси. Навіть якщо область визначення — [−3; 4], область значень може бути зовсім іншою.
Область значень за формулою
Для найпростіших функцій область значень знаходять з оцінок основних виразів:
Оцінка | Приклад функції | Область значень | Чому? |
|---|---|---|---|
x² ≥ 0 | y = x² − 3 | [−3; +∞) | x² набуває від 0 до +∞, віднімаємо 3 |
x² ≥ 0 | y = −x² | (−∞; 0] | −x² набуває від −∞ до 0 |
√x ≥ 0 | y = 5 − √x | (−∞; 5] | √x ≥ 0, тому 5 − √x ≤ 5 |
|x| ≥ 0 | y = |x| + 1 | [1; +∞) | |x| ≥ 0, додаємо 1 |
Лінійна функція на відрізку
Якщо лінійну функцію розглядають на відрізку, вона набуває всіх значень між значеннями на кінцях. Наприклад, y = 2x − 1 на проміжку [0; 3]: на лівому кінці f(0) = −1, на правому f(3) = 5. Оскільки функція лінійна й неперервна, вона набуває всіх значень між −1 і 5, тобто E = [−1; 5].
Функція y = 1/x
Для оберненої пропорційності y = 1/x область визначення D = (−∞; 0) ∪ (0; +∞). Функція ніколи не дорівнює нулю, тому 0 не належить області значень. Отже, E = (−∞; 0) ∪ (0; +∞).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Приклад 1. Область визначення дробово-ірраціональної функції
Завдання (вибір однієї відповіді з п'яти). Знайдіть область визначення функції y = √(x + 4)/(x − 3).
Розв'язання. Виписуємо всі обмеження:
Корінь парного степеня: x + 4 ≥ 0 → x ≥ −4
Знаменник дробу: x − 3 ≠ 0 → x ≠ 3
Беремо спільну частину (переріз): x ≥ −4 і x ≠ 3. Запис проміжками: D = [−4; 3) ∪ (3; +∞).
Відповідь: [−4; 3) ∪ (3; +∞).
Розбір дистракторів:
[−4; +∞) — забули про знаменник, не виключили x = 3
(−4; 3) ∪ (3; +∞) — кругла дужка біля −4, хоча корінь допускає рівність, тому має бути квадратна
(−∞; 3) ∪ (3; +∞) — забули про корінь, не врахували x ≥ −4
[−4; 3) — втратили проміжок (3; +∞)
Приклад 2. Логічні пари: функція — область визначення
Завдання (логічні пари). Установіть відповідність між функціями (1–3) та їхніми областями визначення (А–Д).
1) y = lg(x − 2); 2) y = √(2 − x); 3) y = 1/(x − 2).
А) (2; +∞); Б) (−∞; 2]; В) (−∞; 2) ∪ (2; +∞); Г) [2; +∞); Д) (−∞; +∞).
Розв'язання.
1) y = lg(x − 2): логарифм визначений при x − 2 > 0 → x > 2. Це проміжок (2; +∞) — А.
2) y = √(2 − x): корінь парного степеня: 2 − x ≥ 0 → x ≤ 2. Це проміжок (−∞; 2] — Б.
3) y = 1/(x − 2): знаменник не дорівнює нулю: x − 2 ≠ 0 → x ≠ 2. Це (−∞; 2) ∪ (2; +∞) — В.
Відповідь: 1–А, 2–Б, 3–В.
Приклад 3. Область значень за графіком
Завдання (вибір однієї відповіді з п'яти). Функцію задано графіком на відрізку [−3; 4]. Найнижча точка графіка — (1; −2), найвища — (−3; 5), правий кінець графіка — (4; 3). Знайдіть область значень функції.
Розв'язання. Область значень — це проєкція графіка на вісь Oy. Найнижча точка має ординату −2, найвища — 5. Обидві точки зафарбовані, тому E = [−2; 5].
Відповідь: [−2; 5].
Розбір дистракторів:
[−3; 4] — узято область визначення замість області значень
[3; 5] — узято ординати кінців графіка, а не найнижчої й найвищої точок
[−2; 3] — правий кінець має ординату 3, але найвища точка має ординату 5
(−2; 5) — круглі дужки, хоча кінці зафарбовані й належать графіку
Приклад 4. Значення кусково заданої функції
Завдання (вибір однієї відповіді з п'яти). Функцію задано формулою:
Обчисліть f(−3) + f(3).
Розв'язання. Для x = −3 (проміжок x < 1): f(−3) = 2·(−3) + 1 = −6 + 1 = −5. Для x = 3 (проміжок x ≥ 1): f(3) = 3² − 4 = 9 − 4 = 5. Сума: −5 + 5 = 0.
Відповідь: 0.
Розбір дистракторів:
2 — обидва значення обчислено за першою формулою: f(−3) = −5, f(3) = 7, сума 2
10 — обидва значення обчислено за другою формулою: f(−3) = 5, f(3) = 5, сума 10
12 — формули переплутано: f(−3) = 5, f(3) = 7, сума 12
−10 — значення f(−3) = −5 помилково взято двічі: (−5) + (−5) = −10 замість f(−3) + f(3) = −5 + 5 = 0
Приклад 5. Кількість цілих чисел в області визначення
Завдання (вибір однієї відповіді з п'яти). Скільки цілих чисел належить області визначення функції y = √(x + 2) + lg(4 − x)?
Розв'язання. Виписуємо обмеження:
Корінь: x + 2 ≥ 0 → x ≥ −2
Логарифм: 4 − x > 0 → x < 4
Переріз: D = [−2; 4). Цілі числа на цьому проміжку: −2, −1, 0, 1, 2, 3 — усього 6 чисел. Число 4 не входить, бо логарифм вимагає строгої додатності.
Відповідь: 6.
Розбір дистракторів:
7 — до D включено число 4, хоча логарифм не визначений при x = 4
5 — виключено число −2, хоча корінь допускає рівність нулю
4 — не враховано кілька цілих чисел
8 — зайве занижено або завищено кількість
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Забуто одне з обмежень, коли їх кілька. Для функції y = √(x + 2)/(x − 1) часто записують лише x ≥ −2, забуваючи про знаменник. Правильно: x ≥ −2 і x ≠ 1.
Під логарифмом записують нестрогу нерівність. Помилка: x − 1 ≥ 0 замість правильної x − 1 > 0. Логарифм існує лише для строго додатних чисел.
Під коренем у знаменнику ставлять «≥» замість «>». Для y = 1/√(x − 3) умова x − 3 ≥ 0 невірна: при x = 3 знаменник дорівнює нулю. Правильно: x − 3 > 0.
Виключено точку, де нулю дорівнює чисельник. Для y = x/(x − 2) дехто викидає x = 0, хоча нуль у чисельнику цілком допустимий. Виключаємо лише x = 2.
Область визначення знайдено після скорочення дробу. Функцію y = (x² − 9)/(x − 3) скорочують до x + 3 і вважають визначеною при x = 3. Насправді початковий дріб при x = 3 не існує.
Переплутано осі. Область значень читають як проєкцію на Ox, а область визначення — на Oy. Запам'ятай: D — проєкція на Ox (горизонталь), E — проєкція на Oy (вертикаль).
Обмеження кореня парного степеня перенесено на корінь непарного. Корінь третього степеня ∛(x − 5) визначений при всіх x, але дехто помилково вимагає x ≥ 5.
Значення кусково заданої функції в точці стику обчислено не за тією формулою. Точку стику завжди обчислюють за формулою з нестрогим знаком (≥ або ≤). Якщо f(x) = x² при x < 1 і f(x) = 3 − x при x ≥ 1, то f(1) = 3 − 1 = 2, а не 1² = 1.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Тема належить до розділу «Функції» програми НМТ з математики. Програма вимагає знати означення функції, області визначення, області значень, графіка функції та способи задання функцій. Окреме вміння — «знаходити область визначення й область значень функції».
Формати завдань
Номер завдання | Тип | Бали | Що перевіряють |
|---|---|---|---|
1–15 | Вибір однієї відповіді з п'яти (А–Д) | 0 або 1 | Область визначення чи область значень; у варіантах відповіді записано проміжками |
16–18 | Логічні пари (1–3 → А–Д) | 0–3 (по 1 за пару) | Властивості функцій: логарифмічної, тригонометричної, дробово-раціональної тощо |
19–22 | Коротка відповідь (число) | 0 або 2 | Значення кусково заданої функції (та її похідної) |
У демоваріанті НМТ-2026 завдання 16 перевіряє властивості логарифмічної, тригонометричної й дробово-раціональної функцій у форматі логічних пар. Завдання 19 перевіряє вміння обчислювати значення кусково заданої функції та її похідної — це завдання з короткою відповіддю на 2 бали.
Стратегія виконання
Виписуй у чернетці всі обмеження системою. Познач їх на числовій прямій — так простіше побачити переріз. Перевір межову точку підстановкою у вихідну формулу. Пам'ятай: чернетку не перевіряють, зараховують лише вибрану відповідь, тому дій максимально уважно.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Чим область визначення відрізняється від області значень?
Область визначення D(f) — це множина всіх значень аргументу x, для яких функцію можна обчислити. Область значень E(f) — це множина всіх значень y, яких функція набуває. Простий спосіб запам'ятати: D — що можна підставити замість x, а E — що може вийти замість y. На графіку D — проєкція на вісь Ox, а E — проєкція на вісь Oy.
Чи може чисельник дробу дорівнювати нулю?
Так, може. Якщо чисельник дорівнює нулю, а знаменник — ні, то дріб дорівнює нулю, і це цілком допустимо. Наприклад, для y = x/(x − 2) при x = 0 маємо f(0) = 0/(−2) = 0. Виключати треба лише ті x, за яких знаменник дорівнює нулю.
Чому для кореня в знаменнику нерівність строга?
Коли корінь парного степеня стоїть у знаменнику, потрібно, щоб знаменник не дорівнював нулю. Корінь дорівнює нулю тоді, коли підкореневий вираз дорівнює нулю. Тому підкореневий вираз має бути не просто невід'ємним, а строго додатним. Наприклад, для y = 1/√(x − 3) умова x − 3 > 0, а не x − 3 ≥ 0.
Чи дає обмеження корінь третього степеня?
Ні. Корінь непарного степеня (третього, п'ятого тощо) визначений для всіх дійсних чисел, у тому числі для від'ємних. Наприклад, ∛(−8) = −2, тому функція y = ∛(x − 5) визначена при всіх x, тобто D = (−∞; +∞). Це часта пастка — не плутай парний і непарний степені кореня.
Якою формулою обчислювати значення кусково заданої функції в точці стику?
Точку стику обчислюють за тією формулою, де стоїть нестрогий знак (≥ або ≤). Наприклад, для функції f(x) = x² при x < 1 і f(x) = 3 − x при x ≥ 1 значення f(1) обчислюють за другою формулою: f(1) = 3 − 1 = 2. Спершу завжди визнач, якому проміжку належить аргумент, а потім застосовуй відповідну формулу.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
D(f) — область визначення: усі x, за яких формула має зміст. E(f) — область значень: усі значення y, яких набуває функція.
Три основні обмеження: знаменник ≠ 0; під коренем парного степеня ≥ 0; під логарифмом > 0. Корінь непарного степеня обмежень не дає.
Кілька обмежень — це система. Область визначення — переріз (спільна частина) розв'язків усіх умов, а не їх об'єднання.
З графіка: D — проєкція на вісь Ox (абсциси), E — проєкція на вісь Oy (ординати). Враховуй зафарбовані та виколоті кінці.
Для квадрата, модуля й кореня: x² ≥ 0, |x| ≥ 0, √x ≥ 0. Використовуй ці оцінки, щоб знайти E(f).
У кусково заданій функції спершу обери проміжок аргументу, потім застосуй відповідну формулу. Точку стику — за формулою з нестрогим знаком.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Перевірте себе на цьому юніті
Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.
1. Знайди область визначення функції $$y = \frac{1}{\sqrt{x-4}}.$$
2. Знайди область визначення функції $$y = \frac{\sqrt{x+3}}{x-2}.$$
3. Функцію задано формулою $$f(x) = \begin{cases} 3x - 2, & x < 0, \\ x^2 + 1, & x \ge 0. \end{cases}$$ Обчисли $$f(-1) + f(2).$$
4. Функцію задано графіком на відрізку [−2; 5]. Найнижча точка графіка — (0; −3), найвища — (3; 4), лівий кінець — (−2; 1), правий — (5; 2). Усі кінці зафарбовані. Знайди область значень функції.
5. Скільки цілих чисел належить області визначення функції $$y = \sqrt{x+3} + \lg(5-x)?$$
Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 9 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.
Приєднатися, щоб пройти тест