Γράφημα – Γραφική Παράσταση Συνάρτησης 📊
Το γράφημα και η γραφική παράσταση μιας συνάρτησης είναι δύο συνδεδεμένες έννοιες που μας επιτρέπουν να «δούμε» τη συνάρτηση. Ενώ το γράφημα είναι ένα καθαρά συνολοθεωρητικό αντικείμενο (σύνολο ζευγών), η γραφική παράσταση είναι η εικόνα αυτού του συνόλου στο καρτεσιανό επίπεδο. Μαζί αποτελούν ίσως το πιο ισχυρό εργαλείο κατανόησης μιας συνάρτησης.
Ορισμός Γραφήματος 📌
Το γράφημα μιας συνάρτησης είναι το σύνολο των διατεταγμένων ζευγών:
Παρατηρούμε ότι κάθε ζεύγος του γραφήματος «κωδικοποιεί» μία αντιστοίχιση της συνάρτησης: η πρώτη συντεταγμένη είναι η είσοδος και η δεύτερη η αντίστοιχη έξοδος. Με αυτή τη λογική, το γράφημα είναι η συνάρτηση, διατυπωμένη πλέον ως σύνολο.
Αφού η είναι μονοσήμαντη, στο δεν εμφανίζονται ποτέ δύο ζεύγη με ίδιο και διαφορετικό . Αν εμφανιζόταν τέτοιο ζεύγος, η αντιστοιχία δεν θα ήταν συνάρτηση.
Ορισμός Γραφικής Παράστασης 🖼️
Η γραφική παράσταση μιας συνάρτησης είναι η αναπαράσταση (γεωμετρικός τόπος) όλων των σημείων σε ένα ορθογώνιο σύστημα αξόνων.
Διαισθητικά: «βάζουμε» κάθε ζεύγος του γραφήματος σε ένα επίπεδο και παίρνουμε ένα σύνολο σημείων – συνήθως μια καμπύλη. Η γραφική παράσταση γεφυρώνει την άλγεβρα (τύπος) με τη γεωμετρία (καμπύλη στο επίπεδο) και είναι από τα σημαντικότερα εργαλεία της αναλυτικής γεωμετρίας.
Για παράδειγμα:
- Η έχει ως γραφική παράσταση μια ευθεία.
- Η έχει ως γραφική παράσταση μια παραβολή.
- Η έχει ως γραφική παράσταση ένα V με κορυφή την αρχή.
Κριτήριο Κατακόρυφης Ευθείας 📏
Ένα πολύ κρίσιμο γεωμετρικό κριτήριο μας επιτρέπει να αναγνωρίζουμε αν μια καμπύλη αντιστοιχεί σε συνάρτηση.
Μια καμπύλη στο καρτεσιανό επίπεδο αποτελεί γραφική παράσταση συνάρτησης αν και μόνο αν κάθε κατακόρυφη ευθεία (παράλληλη στον άξονα ) τέμνει την καμπύλη σε ένα το πολύ σημείο. Αυτό προκύπτει άμεσα από τον ορισμό της συνάρτησης: κάθε αντιστοιχεί σε ένα μοναδικό .
Γιατί ισχύει αυτό; Αν μια κατακόρυφη ευθεία τέμνει την καμπύλη σε δύο διαφορετικά σημεία και , τότε η ίδια είσοδος έχει δύο διαφορετικές εξόδους – άρα δεν έχουμε συνάρτηση. Για παράδειγμα, ο κύκλος δεν είναι γραφική παράσταση συνάρτησης του , αφού η ευθεία τον τέμνει στα σημεία και .
Τι Διαβάζουμε από τη Γραφική Παράσταση 🔍
Η γραφική παράσταση είναι ένας πραγματικός «χάρτης» της συνάρτησης. Από αυτήν μπορούμε να εξάγουμε πολλές πληροφορίες:
- Το σύνολο τετμημένων (προβολή της καμπύλης στον άξονα ) μας δίνει το πεδίο ορισμού της συνάρτησης.
- Το σύνολο τεταγμένων (προβολή της καμπύλης στον άξονα ) μας δίνει το σύνολο τιμών της συνάρτησης.
- Τα σημεία τομής με τον άξονα είναι οι ρίζες της συνάρτησης.
- Το σημείο τομής με τον άξονα (αν υπάρχει) είναι η τιμή .
- Η «άνοδος» ή «κάθοδος» της καμπύλης αποκαλύπτει μονοτονία.
- Οι «κορυφές» και οι «κοιλιές» αποκαλύπτουν ακρότατα.
Μια καλά σχεδιασμένη γραφική παράσταση μας δίνει σε μια ματιά: πεδίο ορισμού, σύνολο τιμών, ρίζες, πρόσημο, μονοτονία, ακρότατα και ακόμα τη «συμπεριφορά» της όταν το γίνεται πολύ μεγάλο ή πολύ μικρό.
Γράφημα vs Γραφική Παράσταση — Μια λεπτή διάκριση 🧭
Αν και συχνά χρησιμοποιούμε τους δύο όρους εναλλακτικά, υπάρχει μια χρήσιμη διάκριση:
- Το γράφημα είναι ένα σύνολο διατεταγμένων ζευγών. Υπάρχει ανεξάρτητα από το επίπεδο και τους άξονες.
- Η γραφική παράσταση είναι η γεωμετρική εικόνα του γραφήματος σε ένα ορθογώνιο σύστημα αξόνων.
Θα μπορούσαμε να πούμε ότι το γράφημα είναι η «θεωρητική» πλευρά και η γραφική παράσταση η «οπτική» της πραγματοποίηση. Στην πράξη, όταν λέμε «σχεδιάζω τη συνάρτηση», σχεδιάζουμε τη γραφική της παράσταση.
Μια γραφική παράσταση ανήκει σε μια συγκεκριμένη συνάρτηση μόνο αν ικανοποιεί το κριτήριο της κατακόρυφης ευθείας. Αλλιώς, πρόκειται απλώς για μια καμπύλη, όχι για γραφική παράσταση συνάρτησης.