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과학

일차식이 입력된 합성함수의 역함수

일차식이 입력된 합성함수의 역함수과학
전제
f와 g는 서로 역함수
합성함수
h(x)=f(mx+n), m≠0
역함수
h⁻¹(x)=(g(x)-n)/m
핵심
합성한 순서를 거꾸로 되돌림
f의 역함수가 g이고 h(x)=f(mx+n), m≠0이면 h의 역함수는 (g(x)-n)/m이다. f를 되돌린 다음 일차식까지 역순으로 되돌려야 한다.

입력에 적용된 순서

h(x)=f(mx+n)은 먼저 x를 mx+n으로 바꾼 뒤 f를 적용하는 함수다. 역함수는 출력에서 원래 입력을 되찾으므로 먼저 f의 역함수 g를 적용하고, 그다음 n을 빼고 m으로 나눈다.

식을 이용한 유도

y=f(mx+n)의 양변에 g를 적용하면 g(y)=mx+n이다. 따라서 x=(g(y)-n)/m이고, 입력 문자를 다시 x로 쓰면 h⁻¹(x)=(g(x)-n)/m이다. f가 역함수를 갖는 정의역과 치역에서 해석하며, m=0이면 이 방식으로 나눌 수 없다.

검산과 예시

f(3x+1)의 역함수는 (g(x)-1)/3이다. 이를 a·g(x)+b로 표시하면 a=1/3, b=-1/3이므로 ab=-1/9이다. 검산하면 ((g(f(3x+1))-1)/3)=x이고, 반대 방향으로도 f(3(g(x)-1)/3+1)=f(g(x))=x가 된다. g(y)=3x+1에서 멈추면 원래 x를 아직 구하지 않은 것이다.

출처